Цифровая защита фидеров контактной сети постоянного тока ЦЗАФ-3,3 кВ, эффективность использования, выбор уставок в границах Тайгинской дистанции электроснабжения

При изменении в контактной сети величины тока в нормальном или в режиме к.з. в самый первый момент на вторичной обмотка трансформатора TAV возникает э.д.с. Напряжение уставки порогового элемента KV обозначим . Если скорость нарастания тока в переходном процессе достаточно велика, то будет выполняться соотношения:

(1.14)

(1.15)

где - наибольшее значение э.д.с. на вторичной обмотке трансформатора в нормальном режиме;

- наибольшее значение э.д.с. на вторичной обмотке трансформатора в режиме к.з.



Рисунок 10 - Функциональная схема защиты по скорости нарастания тока

В этом случае пороговый элемент KV переключается и через элемент КТ подается сигнал на выходной орган ВО, который осуществляет отключение выключателя Q. Элемент КТ удлиняет сигнал. поступивший от KV примерно на 1,6 мс.

Уставку срабатывания выбирают по условию:

(1.16)

Коэффициент запаса k_з принимают равным 1,1-1,3, коэффициент чувствительности должен быть не менее величин, указанных в таблице 15.

1.4 Расчет уставок защиты ЦЗАФ-3,3

1.4.1 Расчет параметров нормального режима

К расчетным параметрам нормального режима относят величины максимальных токов, минимальных значений напряжений и минимальных значений сопротивлений, измеряемых защитами фидеров тяговых подстанций и постов секционирования, а также защитами, установленными на пунктах параллельного соединения.

Максимальный ток фидера на подстанциях, постах секционирования и пунктах параллельного соединения вычисляют на основании данных о значениях пускового тока поезда максимальной массы и средних токах за время хода по межподстанционной зоне поездов максимальной и расчетной массы, определяемых на основании тяговых расчетов.

При отсутствии таких расчетов значение пускового тока I_тр (тока трогания) одного локомотива принимают по таблице 14. При кратной тяге значение пускового тока увеличивают пропорционально числу электровозов (секций) в поезде.

Таблица 14 - Параметры электровозов
Серия электровоза	Мощность часового режима, кВт	Мощность длительного режима, кВт	КПД	Пусковой ток, А	Ток ограничения, А
ВЛ8	4200	3760	0,89	2350	2320 (ОП1) 1950 (ПП)
ВЛ10	5360	4600	0,90	2900	2780 (ОПЗ) 2670 (ОП2) 2480 (ОП1) 2300 (ПП)
ВЛ11	8040	6900	0,88	4350	4080 (ПП)
ВЛ15	9000	8400	0,88	4600	4310 (ПП)

На участке Тайга - Мариинск используются электровозы постоянного тока ВЛ10, ВЛ11 и 2 секции 2ВЛ10.

Средние по длине межподстанционной зоны эффективные токи I_г грузовых поездов максимальной и расчетной массы вычисляют по формуле:

(1.17)

гдеw_г -- удельный расход электроэнергии на движение грузового поезда массой Q_г , Вт·ч/(т·км);

Q_г -- масса грузового поезда, т;

v -- средняя скорость движения грузового поезда массой Q_г в межподстанционной зоне, км/ч;

U_э -- номинальное напряжение электровоза, принимаем равным

3000 В;

к_эф -- коэффициент эффективности тока поезда;

к_з -- коэффициент, учитывающий дополнительное электропотребление в зимних условиях (принимают равным 1,1);

к_d -- коэффициент, учитывающий соотношение между средним значением выпрямленного тока и действующим значением переменного тока (принимают равным 1);

к_U -- отношение действующего значения напряжения первичной обмотки трансформатора электровоза к среднему значению выпрямленного напряжения (принимают равным 1);

к_м -- коэффициент мощности электровоза (принимают равным 1);

-- коэффициент полезного действия (принимают по таблице 14).

Допускается принимать значение удельного расхода электроэнергии на движение грузовых поездов w_г равным, Вт·ч/(т·км), для типов профилей пути. Для участка Тайга - Мариинск принимаем w_г=17 Вт·ч/(т·км), что соответствует холмистому профилю пути.

Значение коэффициента эффективности тока поезда к_эф определяют по формуле:

к_эф = 1 + 0,2 ??(?1.18)?

где ? -- отношение времени хода поезда по зоне ?_х ко времени его хода под током ?_т (? = ?_х / ?_т ). Значение ? зависит от профиля пути и режима ведения поезда. Оно изменяется в пределах от 1,1 до 2,5 и принимается по данным тяговых расчетов. Наиболее распространенные значения от 1,2 до 1,4.

Принимаем 1,3.

к_эф =1+0,2•1,3=1,26

Масса 4000 т.

Масса 5800 т.

Масса 6500 т.

Расчетную величину максимального тока фидера подстанции I_н,mах вычисляют по формуле:

(1.19)

где I_гр -- средний ток грузового поезда расчетной массы, А;

I_гм,тр -- ток трогания поезда максимальной массы, А;

I_гм -- средний ток грузового поезда максимальной массы, А;

n_э -- расчетное число поездов в расчетной зоне на одном пути;

n_э,гм -- то же поездов максимальной массы. Значение n_э,гм принимается равным двум, если число поездов максимальной массы за сутки составляет от 5 до 25 % общего числа поездов и равным единице, если число поездов максимальной массы за сутки составляет менее 5 % общего числа поездов, принимаем равным 1;

к -- коэффициент, равный единице при одностороннем питании и равный двум при двухстороннем питании контактной сети. Принимаем к = 2.Значение расчетного числа поездов n_э в расчетной зоне на одном пути принимают равным:

-- для однопутных участков n_э = 4;

-- для двухпутных участков

(1.20)

где ?_х -- время хода поезда по расчетной зоне, мин;

? -- период графика (интервал попутного следования, принимаем 8 мин), мин;

??-- длина расчетной зоны, км;

v -- средняя скорость движения, км/ч.

Рассмотрим расчет межподстанционной зоны Яя - Ижморская. На границах межподстанционной зоны расположены тяговые подстанции ЭЧЭ-311 Яя и

ЭЧЭ-312 Ижморская. В середине межподстанционной зоне расположены пост секционирования ПС Почитанка, так же установлены пункты параллельного соединения ППС расположенные на 3028 и 3037 км.

Длина межподстанционной зоны составляет 17,1 км. На рисунке 11 представлена расчетная схема межподстанционной зоны.

Рисунок 11 - Расчетная схема межподстанционной зоны

Значение расчетного числа поездов n_э в расчетной зоне на одном пути принимают равным:

Расчетное значение максимального тока фидера тяговой подстанции:

Расчетное значение максимального тока фидера поста секционирования вычисляют по формуле:

(1.21)

где ? -- длина расчетной зоны, км;

?_АВ -- расстояние между смежными подстанциями А и В, км;

n'_э , n'_э,гм -- расчетные значения числа грузовых поездов и числа грузовых поездов максимальной массы в зоне защиты поста секционирования.

Для одностороннего питания принимают к=1, ?/?_АВ = 1. Для двухстороннего питания к = 2.

Расчетное значение максимального тока фидера поста

секционирования А:

Расчетное значение максимального тока фидера поста

секционирования Б:

Максимальный рабочий ток пункта параллельного соединения вычисляют при условии, что возле него трогается поезд расчетной массы, при этом соседние пути полагают незагруженными:

(1.22)

где n -- число путей с включенной под напряжение контактной сетью, принимаем равным 2.

Минимальное значение напряжения на шинах тяговой подстанции постоянного тока в нормальном режиме работы принимают

Для постов секционирования и пунктов параллельного соединения в нормальном режиме работы величину этого напряжения принимают В, а для слабо загруженных участков и в схемах с отключенной тяговой подстанцией --

Минимальное значение сопротивления R_н,min, измеряемое защитами выключателей подстанций, постов и пунктов параллельного соединения контактной сети постоянного тока в нормальном режиме работы, вычисляют по формуле:

(1.23)

Минимальное значение сопротивления R_н,min, измеряемое защитами выключателей подстанций в нормальном режиме работы:

Минимальное значение сопротивления R_н,min, измеряемое защитами выключателей постов секционирования в нормальном режиме работы:

Пост секционирования А.

Пост секционирования Б.

Минимальное значение сопротивления R_н,min, измеряемое защитами выключателей пунктов параллельного соединения в нормальном режиме работы:

Выбор уставок защит производится на основе сравнения параметров нормального режима при максимальных нагрузках и установившегося режима короткого замыкания в заданной точке тяговой сети. В основе выбора лежат нормативные требования по обеспечению показателей устойчивости функционирования защиты от коротких замыканий.

Уставка срабатывания определяется для каждого фидера, при данных расчетах принято допущение, что параметры первого и второго пути одинаковы. Поэтому уставки будут определяться для одного фидера тяговой подстанции Яя питающего межподстанционную зону Яя - Ижморская. Также рассчитываем уставки срабатывания защит для фидеров поста секционирования, а именно для фидера С2 и С4.

1.4.2 Расчет максимальной токовой защиты

Уставка срабатывания максимальной защиты I_у выбирается по условию

(1.24)

где - коэффициент возврата реле, для цифровой защиты ЦЗАФ-3,3 принимаем равным 0,98;

- коэффициент запаса, принимаем равным 1,1.

Для фидера тяговой подстанции Яя ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 4400 А.

Для фидера тяговой подстанции Ижморская ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 4400 А.

Для фидера 2 поста секционирования ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 2200 А.

Для фидера 4 поста секционирования ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 2250 А.

Выбранные уставки проверяются по чувствительности к коротким замыканиям в конце зоны защиты по формуле

(1.25)

где -наименьшее значение тока, при коротком замыкании в конце зоны защиты или зоны резервирования, выбирается по данным программы Кортэс.

Для фидера тяговой Яя подстанции:

Для фидера тяговой подстанции Ижморская:

Для фидера 2 поста секционирования:

Для фидера 4 поста секционирования:

1.4.3 Расчет защиты по сопротивлению

При использовании первой ступени защиты как основной выдержка времени не применяется, а уставку срабатывания R_y выбирают по условию

(1.26)

где - отношение наименьшего допустимого напряжения U_н,min к максимальному току I_н,max в нормальном режиме, выбирается по данным программы Кортэс;

- коэффициент адаптации, принимаем равный 1;

- коэффициент запаса, принимаем равным 1,3;

- коэффициент возврата, принимаем равным 0,8.

Для фидера тяговой подстанции Яя сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 0,72 Ом.

Для фидера тяговой подстанции Ижморская сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 0,72 Ом.

Для фидера 2 поста секционирования сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 1,32 Ом.

Для фидера 4 поста секционирования сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 1,32 Ом.

Выбранные уставки проверяются по чувствительности к коротким замыканиям в конце зоны защиты по формуле

(1.27)

где - наибольшее значение сопротивления, при коротком замыкании в конце зоны защиты или зоны резервирования, выбирается по данным программы Кортэс.

Для фидера тяговой подстанции Яя:

Для фидера тяговой подстанции Ижморская:

Для фидера 2 поста секционирования:

Для фидера 4 поста секционирования:

1.4.4 Расчет направленной защиты по приращению тока

Данная защита не имеют явно выраженной зоны действия. Она может использоваться только совместно с защитами, реагирующими на величину тока или сопротивления петли короткого замыкания как блокировка для улучшения отстроенности от параметров нормального режима.

Уставка срабатывания определяется по формуле

(1.28)

где - коэффициент запаса, принимаем равным 1,25;

- наибольшее приращение тока в нормальном режиме, для электровозов ВЛ 10 и ВЛ 11 принимаем 1300 А.

Для фидера тяговой подстанции Яя ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Для фидера тяговой подстанции Ижморская ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Для фидера 2поста секционирования ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Для фидера 4 поста секционирования ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Выбранные уставки проверяются по чувствительности к коротким замыканиям по формуле

(1.29)

где -минимальное приращение тока при коротком замыкании, выбирается по данным программы Кортэс;

- коэффициент снижения приращения тока короткого замыкания при наличии значительной нагрузки в момент, предшествовавший повреждению контактной сети, принимаем равным 0,8.

Для фидера тяговой подстанции Яя:

Для фидера тяговой подстанции Ижморская:

Для фидера 2 поста секционирования:

Для фидера 4 поста секционирования:

1.4.5 Расчет направленной защиты по критической скорости нарастания тока

Данная защита так же как и предыдущая не имеет явно выраженной зоны действия. Она может использоваться только совместно с защитами, реагирующими на величину тока или сопротивления петли короткого замыкания как блокировка для улучшения отстроенности от параметров нормального режима.

Скорости изменения тока в нормальном режиме и при коротком замыкании принимаются на основании опытных данных конкретного участка.

Скорость изменения тока при коротком замыкании превышает, как правило, от 90 до 100 А/с, а в нормальном режиме обычно ее значение меньше чем от 60 до 80 А/с. Однако в нормальном режиме бывают случаи, когда значение этой скорости существенно возрастает. Такое явление имеет место при проезде воздушных промежутков (1000-1500 А/с), при пуске электропоездов (80-300 А/с), после отрыва токоприемников от контактного провода и последующего его касания при больших скоростях движения.

В связи с тем что на данном участке находится остановочная площадка, где происходит остановка электропоездов, то принимаем скорость изменения тока при коротком замыкании равным 300 А/с. И соответственно ток уставки 300 А/с.

Результаты расчета всех остальных тяговых подстанций и постов секционирования приведены в таблицах 15, 16 и 17.

1.4.6 Расчет защиты минимального напряжения

Защита минимального напряжения может использоваться на постах секционирования и пунктах параллельного соединения. Она может устанавливаться также на перегоне при воздействии на короткозамыкатель или при условии передачи информации на смежные подстанции или пост секционирования по каналам телемеханики.

Уставка срабатывания определяется по условию (1.8):

Для фидера 2 и 4 поста секционирования напряжение уставки равно:

Диапазон напряжения при котором срабатывает ЦЗАФ-3,3 от 30 до 1000 В, поэтому принимаем напряжение уставки защиты для постов секционирования равную 1000 В. При этом зона действия защиты уменьшена и будет являться ближним резервом.

Таблица 15 - Результаты расчета уставок максимальной токовой защиты

ЭЧЭ, ПС и ППС	Наименование присоединения	Минимальный ток короткого замыкания	Максимальный рабочий ток	Ток уставки	Коэффициент чувствительности
1	2	3	4	5	6
ПС Тын	С3	3112	2239,31	2550	1,22
	С4	3112	2239,31	2550	1,22
ЭЧЭ Таскаево	Ф1	5852	4217,73	4800	1,22
	Ф2	5852	4217,73	4800	1,22
	Ф5	12938	4950,77	5600	2,31
	Ф4	12938	4950,77	5600	2,31
ПС Юрга-1	С1	2480	2158,53	2450	1,01
	С2	2480	2158,53	2450	1,01
	С3	3296	2792,23	3150	1,05
	С4	3296	2792,23	3150	1,05
ЭЧЭ Тутальская	Ф1	10174	4950,77	5600	1,82
	Ф2	10174	4950,77	5600	1,82
	Ф5	5531	3694,13	4200	1,32
	Ф4	5531	3694,13	4200	1,32
ПС 3512 км	С1	3122	1799,09	2050	1,52
	С2	3122	1799,09	2050	1,52
	С3	3478	1895,04	2150	1,62
	С4	3478	1895,04	2150	1,62
ЭЧЭ Тальменка	Ф1	7563	3694,13	4200	1,8
	Ф2	7563	3694,13	4200	1,8
	Ф5	5120	3039,63	3450	1,48
	Ф4	5120	3039,63	3450	1,48
ЭЧЭ Литвиново	Ф1	5139	3039,63	3450	1,49
	Ф2	5139	3039,63	3450	1,49
	Ф5	7027	3654,86	4200	1,67
	Ф4	7027	3654,86	4200	1,67
ПС 3538 км	С1	4086	2008,96	2300	1,78
	С2	4086	2008,96	2300	1,78
	С3	4322	1615,89	1850	2,34
	С4	4322	1615,89	1850	2,34
ЭЧЭ Хопкино	Ф1	7273	3654,86	4200	1,73
	Ф2	7273	3654,86	4200	1,73
	Ф5	4680	3262,16	3700	1,27
	Ф4	4680	3261,16	3700	1,27
ЭЧЭ Кузель	Ф1	4763	3262,16	4000	1,19
	Ф2	4763	3262,16	4000	1,19
	Ф5	6099	2908,73	3300	1,85
	Ф4	6099	2908,73	3300	1,85
ЭЧЭ Тайга	Ф1	6816	3262,16	3300	2,07
	Ф2	6816	3262,16	3300	2,07
	Ф5	7882	3654,86	4200	1,88
	Ф4	7882	3654,86	4200	1,88
ПС 3574 км	С1	4283	1694,30	1925	2,23
	С2	4283	1694,30	1925	2,23
	С3	2946	1960,55	2250	1,31
	С4	2946	1960,55	2250	1,31
ЭЧЭ Пихтач	Ф1	6303	3654,86	4200	1,5
	Ф2	6303	3654,86	4200	1,5
	Ф5	5061	4505,7	5050	1,01
	Ф4	5061	4505,7	5050	1,01
ПС 3594 км	С1	3557	2607,5	2950	1,21
	С2	3557	2607,5	2950	1,21
	С3	4570	1898,24	2150	2,13
	С4	4570	1898,24	2150	2,13
ЭЧЭ Судженка	Ф1	6851	4505,71	5100	2,35
	Ф2	6851	4505,71	5100	2,35
	Ф5	5276	4309,36	4900	1,08
	Ф4	5276	4309,36	4900	1,08
ПС 3614 км	С1	2948	2379,79	2700	1,09
	С2	2948	2379,79	2700	1,09
	С3	2753	1929,56	2200	1,25
	С4	2753	1929,59	2200	1,25
ЭЧЭ Яя	Ф1	6005	4309,36	4900	1,23
	Ф2	6005	4309,36	4900	1,23
	Ф5	7152	3916,66	4400	1,63
	Ф4	7152	3916,66	4400	1,63
ПС Почитанка	С1	3515	1923,97	2200	1,6
	С2	3515	1923,97	2200	1,6
	С3	3741	1992,69	2250	1,66
	С4	3741	1992,69	2250	1,66
ЭЧЭ Ижморская	Ф1	6216	3916,66	4400	1,41
	Ф2	6216	3916,66	4400	1,41
	Ф5	6535	3916,66	4400	1,49
	Ф4	6535	3916,66	4400	1,49
ПС 3649 км	С1	4716	1946,88	2200	2,14
	С2	4716	1946,88	2200	2,14
	С3	3505	1969,78	2250	1,56
	С4	3505	1969,78	2250	1,56
ЭЧЭ Иверка	Ф1	6950	3916,66	4400	1,58
	Ф2	6950	3916,66	4400	1,58
	Ф5	5690	4505,71	5100	1,12
	Ф4	5690	4505,71	5100	1,12
ПС 3668 км	С1	2595	2252,85	2550	1,02
	С2	2595	2252,85	2550	1,02
	С3	3112	2252,85	2550	1,22
	С4	3112	2252,85	2550	1,22
ЭЧЭ Берикульская	Ф1	5273	4505,71	5100	1,03
	Ф2	5273	4505,71	5100	1,03
	Ф5	4636	4047,56	4600	1,01
	Ф4	4636	4047,56	4600	1,01
ПС 3692 км	С1	3187	2772,91	3150	1,01
	С2	3187	2772,91	3150	1,01
	С3	4730	1274,65	1450	3,26
	С4	4730	1274,65	1450	3,26
ЭЧЭ Антибесская	Ф1	7888	4047,56	4600	1,72
	Ф2	7888	4047,56	4600	1,72
	Ф5	6724	2594,57	2950	2,28
	Ф4	6724	2594,57	2950	2,28
ЭЧЭ 3704 км	Ф1	6236	2594,57	2950	2,11
	Ф2	6236	2594,57	2950	2,11

Таблица 16- Результаты расчета уставок дистанционной защиты

ЭЧЭ, ПС и ППС	Наименование присоединения	Максимальное сопротивление короткого замыкания	Минимальное сопротивление рабочего режима	Сопротивление уставки	Коэффициент чувствительности
1	2	3	4	5	6
ПС Тын	С3	0,58	1,21	1,2	2,07
	С4	0,58	1,21	1,2	2,07
ЭЧЭ Таскаево	Ф1	0,54	0,71	0,6	1,11
	Ф2	0,54	0,71	0,6	1,11
	Ф5	0,57	0,61	0,58	1,02
	Ф4	0,57	0,61	0,58	1,02
ПС Юрга-1	С1	1,03	1,25	1,2	1,17
	С2	1,03	1,25	1,2	1,17
	С3	0,83	0,97	0,96	1,16
	С4	0,83	0,97	0,96	1,16
ЭЧЭ Тутальская	Ф1	0,57	0,61	0,6	1,82
	Ф2	0,57	0,61	0,6	1,82
	Ф5	0,52	0,81	0,76	1,32
	Ф4	0,52	0,81	0,76	1,32
ПС 3512 км	С1	0,62	1,5	1,4	2,06
	С2	0,62	1,5	1,4	2,06
	С3	0,4	1,43	1,4	3,5
	С4	0,4	1,43	1,4	3,5
ЭЧЭ Тальменка	Ф1	0,38	0,81	0,6	1,58
	Ф2	0,38	0,81	0,6	1,58
	Ф5	0,61	0,99	0,92	1,51
	Ф4	0,61	0,99	0,92	1,51
ЭЧЭ Литвиново	Ф1	0,61	0,99	0,96	1,57
	Ф2	0,61	0,99	0,96	1,57
	Ф5	0,42	0,82	0,8	1,91
	Ф4	0,42	0,82	0,8	1,91
ПС 3538 км	С1	0,42	1,34	1,24	2,95
	С2	0,42	1,34	1,24	2,95
	С3	0,34	1,64	1,6	4,71
	С4	0,34	1,64	1,6	4,71
ЭЧЭ Хопкино	Ф1	0,34	0,82	0,8	2,35
	Ф2	0,34	0,82	0,8	2,35
	Ф5	0,62	0,92	0,84	1,36
	Ф4	0,62	0,92	0,84	1,36
ЭЧЭ Кузель	Ф1	0,62	0,92	0,84	1,36
	Ф2	0,62	0,92	0,84	1,36
	Ф5	0,46	1,03	0,84	1,83
	Ф4	0,46	1,03	0,84	1,83
ЭЧЭ Тайга	Ф1	0,47	1,03	0,96	2,04
	Ф2	0,47	1,03	0,96	2,04
	Ф5	0,4	0,82	0,78	1,95
	Ф4	0,4	0,82	0,78	1,95
ПС 3573 км	С1	0,39	1,59	1,56	4
	С2	0,39	1,59	1,56	4
	С3	0,72	1,38	1,36	1,89
	С4	0,72	1,38	1,36	1,89
ЭЧЭ Пихтач	Ф1	1,57	1,86	1,76	1,12
	Ф2	0,49	0,82	0,8	1,44
	Ф5	0,49	0,82	0,8	1,44
	Ф4	0,64	0,67	0,66	1,03
ПС 3594 км	С1	0,6	1,04	1,0	1,67
	С2	0,6	1,04	1,0	1,67
	С3	1,32	1,42	1,4	1,06
	С4	1,32	1,42	1,4	1,06
ЭЧЭ Судженка	Ф1	0,46	0,67	0,66	1,44
	Ф2	0,46	0,67	0,66	1,44
	Ф5	0,61	0,7	0,66	1,08
	Ф4	0,61	0,7	0,66	1,08
ПС 3614 км	С1	0,63	1,14	1,08	1,71
	С2	0,63	1,14	1,08	1,71
	С3	0,63	1,4	1,36	2,16
	С4	0,63	1,4	1,36	2,16
ЭЧЭ Яя	Ф1	0,53	0,7	0,6	1,58
	Ф2	0,53	0,7	0,6	1,58
	Ф5	0,43	0,77	0,72	1,67
	Ф4	0,43	0,77	0,72	1,67
ПС Почитанка	С1	0,45	1,4	1,32	2,93
	С2	0,45	1,4	1,32	2,93
	С3	0,46	1,36	1,32	2,87
	С4	0,46	1,36	1,32	2,87
ЭЧЭ Ижморская	Ф1	0,45	0,77	0,6	1,33
	Ф2	0,45	0,77	0,6	1,33
	Ф5	0,42	0,77	0,72	1,71
	Ф4	0,42	0,77	0,72	1,71
ПС 3649 км	С1	0,37	1,39	1,32	3,57
	С2	0,37	1,39	1,32	3,57
	С3	0,47	1,37	1,36	2,89
	С4	0,47	1,37	1,36	2,89
ЭЧЭ Иверка	Ф1	0,44	0,77	0,74	1,44
	Ф2	0,44	0,77	0,74	1,44
	Ф5	0,56	0,67	0,64	1,14
	Ф4	0,56	0,67	0,64	1,14
ПС 3668 км	С1	0,7	1,2	1,12	1,6
	С2	0,7	1,2	1,12	1,6
	С3	0,55	1,2	1,16	2,11
	С4	0,55	1,2	1,16	2,11
ЭЧЭ Берикульская	Ф1	0,55	0,67	0,64	1,44
	Ф2	0,55	0,67	0,64	1,44
	Ф5	0,64	0,74	0,7	1Д
	Ф4	0,64	0,74	0,7	1Д
ПС 3692 км	С1	0,67	0,97	0,92	1,37
	С2	0,67	0,97	0,92	1,37
	С3	0,26	2,12	2,08	8
	С4	0,26	2,12	2,08	8
ЭЧЭ Антибесская	Ф1	0,31	0,74	0,72	1,44
	Ф2	0,31	0,74	0,72	1,44
	Ф5	0,37	1,16	1,08	2,92
	Ф4	0,37	1,16	1,08	2,92
ЭЧЭ 3704 км	Ф1	0,36	1,16	0,96	2,67
	Ф2	0,36	1,16	0,96	2,67

Таблица 17- Результаты расчета уставок направленной защиты по приращению тока

Подстанция ПС и ППС	Наименование присоединения	Минимальный ток короткого замыкания	Коэффициент чувствительности	Ток уставки
1	2	3	4	5
ПС	СЗ	2048	1,01	1650
Тын	С4	2048	1,01	1650
ЭЧЭ Таскаево	Ф1	2807	1,38	1650
	Ф2	2807	1,38	1650
	Ф5	2118	1,04	1650
	Ф4	2118	1,04	1650
ПС Юрга - 1	С1	2038	1,01	1650
	С2	2038	1,01	1650
	СЗ	2039	1,01	1650
	С4	2039	1,01	1650
ЭЧЭ Тутальская	Ф1	3623	1,78	1650
	Ф2	3623	1,78	1650
	Ф5	3402	1,68	1650
	Ф4	3402	1,68	1650
ПС 3512 км	С1	3222	1,59	1650
	С2	3222	1,59	1650
	СЗ	2838	1,39	1650
	С4	2838	1,39	1650
ЭЧЭ Тальменка	Ф1	3119	1,54	1650
	Ф2	3119	1,54	1650
	Ф5	5120	2,04	1650
	Ф4	5120	2,04	1650
ЭЧЭ Литвиново	Ф1	5139	2,53	1650
	Ф2	5139	2,53	1650
	Ф5	4150	2,04	1650
	Ф4	4150	2,04	1650
ПС 3538 км	С1	3123	1,54	1650
	С2	3123	1,54	1650
	СЗ	4071	2,0	1650
	С4	4071	2,0	1650
ЭЧЭ Хопкино	Ф1	3807	1,87	1650
	Ф2	3807	1,87	1650
	Ф5	4244	1,15	1650
	Ф4	4244	1,15	1650
ЭЧЭ Кузель	Ф1	4564	2,25	1650
	Ф2	4564	2,25	1650
	Ф5	5054	1,15	1650
	Ф4	5054	1,15	1650
ЭЧЭ Тайга	Ф9	6391	3,15	1650
	Ф8	6391	3,15	1650
	Ф5	3201	1,58	1650
	Ф4	3201	1,58	1650
ПС 3573 км	С1	3201	1,58	1650
	С2	3201	1,58	1650
	СЗ	3431	1,69	1650
	С4	3431	1,69	1650
ЭЧЭ Пихтач	Ф1	3048	1,5	1650
	Ф2	3048	1,5	1650
	Ф5	5014	2,47	1650
	Ф4	5014	2,47	1650
ПС 3594 км	С1	3557	1,75	1650
	С2	3557	1,75	1650
	СЗ	2967	1,46	1650
	С4	2967	1,46	1650
ЭЧЭ Судженка	Ф1	2756	1,36	1650
	Ф2	2756	1,36	1650
	Ф5	2755	1,36	1650
	Ф4	2755	1,36	1650
ПС 3614 км	С1	2948	1,45	1650
	С2	2948	1,45	1650
	СЗ	2862	1,41	1650
	С4	2862	1,41	1650
ЭЧЭ Яя	Ф1	2932	1,44	1650
	Ф2	2932	1,44	1650
	Ф5	3754	1,85	1650
	Ф4	3754	1,85	1650
ПС Почитанка	С1	2853	1,41	1650
	С2	2853	1,41	1650
	СЗ	2901	1,43	1650
	С4	2901	1,43	1650
ЭЧЭ Ижморская	Ф1	3506	1,73	1650
	Ф2	3506	1,73	1650
	Ф5	3505	1,73	1650
	Ф4	3505	1,73	1650
ПС 3649 км	С1	3736	1,84	1650
	С2	3736	1,84	1650
	СЗ	2825	1,39	1650
	С4	2825	1,39	1650
ЭЧЭ Иверка	Ф1	3551	1,75	1650
	Ф2	3551	1,75	1650
	Ф5	2377	1,17	1650
	Ф4	2377	1,17	1650
ПС 3668 км	С1	2695	1,33	1650
	С2	2695	1,33	1650
	СЗ	2362	1,16	1650
	С4	2362	1,16	1650
ЭЧЭ Берикульская	Ф1	2594	1,28	1650
	Ф2	2594	1,28	1650
	Ф5	3041	1,5	1650
	Ф4	3041	1,5	1650
ПС 3692 км	С1	2948	1,45	1650
	С2	2948	1,45	1650
	СЗ	3216	1,58	1650
	С4	3216	1,58	1650
ЭЧЭ Антибесская	Ф1	3216	1,58	1650
	Ф2	3216	1,58	1650
	Ф5	6724	3,31	1650
	Ф4	6724	3,31	1650
ЭЧЭ 3704 км	Ф1	6236	3,07	1650
	Ф2	6236	3,07	1650

Проверка цифровой защиты на ложное срабатывание

Для проверки защит на ложное срабатывание в программе Кортэс построены случайные графики движения поездов заданных масс по двум направлениям для участка Болотная - Тайга и участка Тайга - Мариинск, и получены максимальные токи нагрузки фидеров тяговых подстанций. Фрагмент график движения поездов на участке Тайга - Болотная представлен на рисунке 12. Максимальные значения фидеров тяговых подстанций приведены в таблице 18

Рисунок 12 - Фрагмент графика движения поездов на участке Тайга - Мариинск

Результаты расчетов значений токов показали, что при пропуске поездов заданных масс в обоих направлениях со случайным графиком движения. Максимальная токовая защита фидеров контактной сети не сработает, т.к. максимальные рабочие токи по фидерам контактной сети не превышают значений уставок защит фидеров контактной сети и значений уставок вводов 3,3 кВ (таблицы 18). Исходя из этого можно сделать вывод, что комплекты защит тяговых подстанции на участке Болотная - Мариинск Тайгинской дистанции электроснабжения ложно не сработают.

Тблица 18 - Результаты сравнения значения максимальных токов фидеров тяговых подстанций и токов уставок максимальной токовой защиты

Наименование ЭЧЭ	Номер фидера	Максимальный рабочий ток, А	Ток уставки, А
1	2	3	4
ЭЧЭ - 301 Таскаево	Ф1	2714	4800
	Ф2	5120	4800
	Ф5	3266	5600
	Ф4	4577	5600
ЭЧЭ - 302 Тутальская	Ф1	2775	5600
	Ф2	4163	5600
	Ф5	1320	4200
	Ф4	3149	4200
ЭЧЭ - 303 Тальменка	Ф1	1943	4200
	Ф2	2594	4200
	Ф5	3657	3450
	Ф4	1391	3450
ЭЧЭ - 304 Литвиново	Ф1	1671	3450
	Ф2	3521	3450
	Ф5	2577	4200
	Ф4	3660	4200
ЭЧЭ - 305 Хопкино	Ф1	2014	4200
	Ф2	3538	4200
	Ф5	3550	3700
	Ф4	2590	3700
ЭЧЭ - 306 Кузель	Ф1	2676	4000
	Ф2	1705	4000
	Ф5	1955	3300
	Ф4	511	3300
ЭЧЭ - 307 Тайга	Ф1	2471	3300
	Ф2	910	3300
	Ф5	1761	4200
	Ф4	2439	4200
ЭЧЭ - 308 Пихтач	Ф1	2748	4200
	Ф2	2141	4200
	Ф5	3503	5050
	Ф4	4420	5050
ЭЧЭ - 309 Судженка	Ф1	4609	5100
	Ф2	3160	5100
	Ф5	5048	4900
	Ф4	3953	4900
ЭЧЭ - 311 Яя	Ф1	2383	4900
	Ф2	2292	4900
	Ф5	1922	4400
	Ф4	2677	4400
ЭЧЭ - 312 Ижморская	Ф1	3591	4400
	Ф2	2779	4400
	Ф5	2551	4400
	Ф4	1379	4400
ЭЧЭ - 313 Иверка	Ф1	4343	4400
	Ф2	2092	4400
	Ф5	5314	5100
	Ф4	2971	5100
ЭЧЭ - 315 Берикульская	Ф1	3851	5100
	Ф2	3179	5100
	Ф5	1608	4600
	Ф4	2064	4600
ЭЧЭ - 316 Антибесская	Ф1	1785	4600
	Ф2	4043	4600
	Ф5	2298	2950
	Ф4	1889	2950
ЭЧЭ - 317 3704 км	Ф1	3603	2950
	Ф2	1410	2950

В связи с тем, что на некоторых фидерах ток уставки меньше максимального рабочего тока, то для предотвращения ложного срабатывания защиты завышаем уставки (таблица19).

Таблица 19 - Измененные токи уставок максимальной токовой защиты

Наименование ЭЧЭ	Номер фидера	Измененная уставка
ЭЧЭ - 301 Таскаево	Ф2	5200
ЭЧЭ - 303 Тальменка	Ф5	3700
ЭЧЭ - 304 Литвиново	Ф2	3550
ЭЧЭ - 309 Судженка	Ф5	5100
ЭЧЭ - 313 Иверка	Ф5	5400

1.5 Описание и работа устройства ЦЗАФ-3,3

1.5.1 Назначение

Устройство ЦЗАФ-3,3 предназначено для выполнения функций релейной защиты фидеров контактной сети постоянного тока напряжения 3,3 кВ в комплектных распределительных устройствах (КРУ) тяговых подстанций (ТП), постов секционирования (ПС) и пунктов параллельного соединения (ППС), а так же для выполнения функций противоаварийной автоматики, измерения, контроля и сигнализации, местного и дистанционного управления коммутационными аппаратами. Оно может включаться в автоматизированную систему управления подстанции в качестве подсистемы нижнего уровня. Устройство предназначено для эксплуатации в регулярно отапливаемых помещениях. Внешний вид устройства ЦЗАФ-3,3 кВ представлен на рисунке 13.

Рисунок 13 - Внешний вид ЦЗАФ-3,3 кВ

1.5.2 Технические характеристики устройства ЦЗАФ-3,3

1.5.2.1 Характеристики электропитания

Питание устройства ЦЗАФ-3,3 может осуществляться как от источника напряжением постоянного тока в диапазоне 95…345 В, так и от источника напряжения переменного тока в диапазоне 75…242 В.

Мощность, потребляемая устройством ЦЗАФ-3,3 от источника оперативного тока, не более 15 Вт.

1.5.2.2 Характеристики функций защит

Характеристики функций защит приведены в таблице 20

Таблица 20 - Функции защит представленных в устройстве ЦЗАФ-3,3

Наименование функции	Параметр	Значение
1	2	3
Двунаправленная максимальная токовая защита без выдержки времени в прямом направлении и фиксированной выдержкой в 100 мс в обратном направлении	1) диапазон регулирования уставки по тока,А 2) велечина дискретности уставки в диапазонах, А: -от 500 до 2000 А, -от 2000 до 4000 А, -от 4000 до 8000 А 3) коэффициент возврата по току 4) время возврата,не более. мс	от 500 до 8000 25 50 100 0,98 50
Направленная защита по приращению тока	1) диапазон регулирования уставки по приращению тока, А 2) диапазон коэффициента адаптации 3) значение дискретности уставки в диапазонах, А - от 500 до 2000 А, - от 2000 до 4000 А, от 4000 до 8000 А 4) диапазон регулирования уставок по времени измерения приращения тока и по выдержки времени на отключение, мс	от 500 до 8000 от 0 до 0,5 (шаг 0,05) 25 50 100 от 20 до 250 шаг 5 мс
Направленная дистанционная защита (Защита по минимальному сопротивлению)	1) диапазон регулирования уставки по сопротивлению, Ом 2) фиксированное время выдержки, мс 3) значение дискретности уставки в диапазонах, Ом: - от 0,4 до 0,8 Ом: - от 0,8 до 1,6 Ом; - от 1,6 до 3,2 Ом. 4) коэффициент возврата по сопротивлению 5) время возврата, мс	От 0,4 до 3,2 100 0,02 0,04 0,08 0,8 10
Направленная защита по критической скорости нарастания тока	1) Диапазон регулирования по скорости нарастания тока, А/мс 2) Значение дискретности уставки в диапазонах, А/мс - от 25 до 500 А/мс; - от 500 до 1000 А/мс; - от 1000 до 2000 А/мс 3) Выдержки времени, мс: - в прямом направлении - в обратном направлении	от 25 до 2000 25 50 100 Без выдержки 100
Защита по минимальному напряжению	1) Диапазон напряжения на фидере. При котором срабатывает защита, В 2) Фиксированное время выдержки, мс	От 30 до 1000 200

1.5.3 Устройство и работа устройства ЦЗАФ-3,3

1.5.3.1 Общие сведения об устройстве

Устройство ЦЗАФ-3,3 состоит из двух основных частей: блока защиты и автоматики (БЗА) и блок управления (БУ). Между собой они соединены интерфейсным кабелем. Структурная схема устройства приведена на рисунке 14.



Рисунок 14 - Структурная схема устройства ЦЗАФ-3,3

Сигналы от датчиков тока и напряжения поступают на БЗА в модуль контроллера защит (МКЗ), где осуществляется измерение тока и напряжения и вычисления производных параметров (сопротивления, скорость нарастания тока). Результаты используются в алгоритмах защит, а так же передают контроллеру автоматики (МКА), который транслирует их в блок управления (БУ) для вывода на дисплей. Контроллер осуществляет обработку алгоритмов защит и принимает решение об аварийном отключении быстродействующего выключателя.

Контроллер автоматики осуществляет следующие функции:

ь обработку алгоритмов автоматики;

ь управление ячейкой распределительного устройства;

ь логическую обработку информации, поступающей из плат ввода дискреиных сигналов (ПВ1);

ь формирует команды управления и сигнализации, которые передаются на выходные реле и ключи, установленные в плате ввода (ПВ2);

ь связывается по последовательным каналам с блоком управления, автоматизированными системами управления и ПЭВМ.

Блок управления осуществляет следующие функции:

ь местное управление БВ и ЛР с индикацией их состояния;

ь сигнализацию аварийных отключений;

ь отображение текущей информации о токе и напряжения фидера контактной сети.

1.5.3.2 Функции выполняемые устройством ЦЗАФ-3,3 кВ

Устройство ЦЗАФ-3,3 выполняет следующие функции:

ь функция защиты фидера;

ь функции автоматики;

ь управление быстродействующими выключателями;

ь управление линейным выключателем;

ь функции сигнализации;

ь регистрация событий и аварийных процессов;

ь функции самодиагностики.

Устройство ЦЗАФ-3,3 выполняет следующие функции защиты:

ь двунаправленную максимальную импульсную защиту. Срабатывание происходит при направлении тока от шин в контактную сеть без выдержки времени, при обратном направлении срабатывает с фиксированной выдержкой времени в 100 мс;

ь направленную дистанционную защиту. Срабатывание происходит при прямом направлении тока от шин в контактную сеть с выдержкой времени 100 мс. При выходе измеренных значений за нижний предел диапазона уставок приведенных в таблице 19 действие защиты блокируется;

ь направленную защиту по приращению тока. Срабатывание защиты происходить в прямом направлении тока. Уставки защиты адаптируются к текущему значению тока. Значение уставок на каждой ступени автоматически меняются в зависимости от тока нагрузки, предшествующего приращению тока;

ь направленную защиту по критической скорости нарастания тока.

ь защиту по минимальному напряжения. Срабатывание защиты происходит при напряжении на фидере от 30 до 1000 В с фиксированной выдержкой времени

ь 200 мс.

Функции автоматики и управления выключателем БВ:

ь автоматическое повторное включение. Устройство ЦЗАФ-3,3 реализует функции однократного или двукратного автоматического повторного включения выключателя и блокировку выключателя. Алгоритм АПВ выключателя запускается по факту срабатывания защит, а так же при самопроизвольном отключении выключателя.

При неисправности устройства ЦЗАФ-3,3 или быстродействующего выключателя АПВ блокируется. Так же блокируется входным дискретным сигналом устройства резервирования отказов выключателя УРОВ и входным сигналом переменного напряжения более 10 В от испытателя короткого напряжения ИКЗ. Так же при срабатывании защиты по минимальному напряжению или при срабатывании внешней защиты АПВ блокируется. Устройство ЦЗАФ-3,3 производит ускоренное АПВ пр появлении напряжения со стороны отключенного фидера;

ь резервирование отказов выключателей. Устройство резервирования отказов выключателей(УРОВ) состоит из двух компонентов: УРОВ-датчик (УРОВд) и УРОВ-приемник (УРОВп). Сигнал УРОВд формируется после срабатывания любой из защит, действующих на отключение, по истечению контрольного времени 0,6 с после подачи команды «Отключить БВ» при наличии тока в фидере, превышающего заданный порог, или при наличии сигнала с высоковольтного реле напряжения (РНВ);

ь управление коммутационными аппаратами. Устройство ЦЗАФ-3,3 обеспечивает два режима управления выключателями и линейными разъединителями:

местный (МУ), клавишами управления выключателями, расположенными на пульте блока управления,

дистанционный (ДУ) - по каналу АСУ, также по дискретным входам.

При включении устройство автоматически переводится в режим дистанционного управления.

Функции сигнализации:

ь аварийная сигнализация. Сигнал «Аварийное отключение» формируется при аварийном отключении выключателя, кроме оперативного отключения. Снятие сигнала производится подачей команды «квитирование». Команда может быть подана оператором или по каналу АСУ. Устройство ЦЗАФ-3,3 сохраняет значение сигнала, «Аварийное отключение» при пропадания питания. После подачи питания состояние сигнала восстанавливается.

Устройство ЦЗАФ-3,3 имеет дискретный вход к которому можно подключить либо земляную защиту, либо защиты от дуговых замыканий. Подача сигнала на этот выход приводит к выдачи команды на отключение БВ без выдержки времени. Данное устройство обеспечивает защиту от многократных включений. При подачи команды на включение БВ, устройство блокирует последующие команды. Блокировка снимается через 1,5 с после снятия команды.

ь сигнализация общего контроля изоляции. Сигнал ОКЦ формируется устройством при условии наличия всех контролируемых напряжений в распределительном устройстве и выдается в схему общеподстанционной сигнализации в виде замкнутого состояния контактов реле, при отсутствии хотя бы одного из контролируемых напряжений контакты реле разомкнуты. Контакты реле сигнала «ОКЦ» замкнуты, если питание БЗА выключено.

ь сигнализация о неисправности устройства ЦЗАФ-3,3. Сигнал выдается при обнаружении системой самодиагностики устройства неисправности, препятствующей его работе, а также при неисправности БВ.

Неисправностями выключателя являются:

совпадение значений сигналов положения выключателей «РПО» и «РПВ»;

невыполнение команд включения и отключения выключателя за контрольное время 0,5 с.

Сигнализация осуществляется дискретными выходными реле, по каналам связи, светодиодной сигнализацией на панели блока управления и визуально в виде сообщений на дисплее блока управления.

Функции регистрации событий и аварийных процессов:

ь измерение параметров контактной сети. Устройство ЦЗАФ-3,3 выполняет измерение значения тока и напряжения фидера контактной сети. Результаты измерений отображаются на дисплее блока управления или могу быть считаны по каналу АСУ. В качестве дополнительного параметра на дисплее выводится температура окружающей среды, измеряемая датчиком температуры.

ь регистрация аварийных событий. Устройство ЦЗАФ-3,3 регистрирует и осциллографирует шестнадцать аварийных событий. По каждому аварийному событию в осциллограммах фиксируется такая информация, как: мгновенные значения тока и напряжения с дискретностью мс на отрезке 0,6 с; значения тока и напряжения в момент аварии с регистрацией времени и даты; значение уставок всех защит и наименование защиты, выдавшей команду на отключение выключателя.

Просмотр аварийных событий осуществляется на дисплее БУ. Просмотр осциллограмм осуществляется при помощи ПВЭМ.

ь накопление информации

В состав накапливаемой информации входят следующие параметры:

- количество срабатываний каждой защиты;

- количество пусков АПВ, отдельно для первого и второго цикла;

- общее количество отключений БВ;

- количество аварийных отключений;

- суммарный ток всех отключений БВ (кА/разы).

Просмотр и сброс накопительной информации осуществляется с пульта блока управления. Время хранения накопленной информации при отключенном питании устройства ЦЗАФ-3,3 не ограничено.

Система самодиагностики устройства ЦЗАФ-3,3.

Самодиагностика работы устройства выполняется контроллером автоматики и непрерывно в течении всего времени работы устройства ЦЗАФ-3,3 и обеспечивает:

- контроль связи контроллера автоматики с контроллером защит;

- контроль связи контроллера автоматики с блоком управления;

- контроль работоспособности датчика тока типа ДТМ-4/20С;

- контроль выходного напряжения датчика типа ДТМ-4/20С;

- контроль выходного напряжения датчика напряжения;

Периодический, с интервалом 5 минут, контроль датчика напряжения в тестовом режиме, если его выходной сигнал равен нулю.

Результаты самодиагностики анализируются контроллером автоматики. Возможны три состояния устройства:

- «устройство исправно»;

- «частично отказ устройства» - система диагностики обнаружила неисправность, не влияющую на выполнение основной функции устройства - функции защиты;

- «устройство неисправно» - система диагностики обнаружила:

- неисправность, препятствующую выполнению функций защит;

- неисправность датчика тока или напряжения;

- неисправность БВ.

Связь устройства ЦЗАФ-3,3 с ПЭВМ и АСУ

В устройстве ЦЗАФ-3,3 предусмотрена возможность подключения к ПЭВМ и к АСУ тяговой подстанции (АСУ ТП) в качестве подсистемы нижнего уровня.

Подключение осуществляется:

-для считывания осциллограмм аварийных отключений;

-в качестве пульта управления;

При подключении к АСУ устройство ЦЗАФ-3,3 выполняет:

- дистанционное управление ячейкой 3,3 кВ;

- передачу информации о текущих электрических параметрах фидера контактной сети (дистанционное управление);

- передачу информации о работе функций защит и автоматики;

- сброс элементов сигнализации, имеющих память (квитирование);

- передачу информации о текущих значениях параметров настройки устройства ЦЗАФ-3,3 (уставок) и изменение настроек;

- передачу информации о параметрах аварийных событий;

- установку времени и даты, синхронизацию часов;

- передачу результатов самодиагностики устройства ЦЗАФ-3,3.

2. Технико-экономическое обоснование использования цифровой защиты фидеров контактной сети постоянного тока

2.1 Годовой эффект совокупных затрат и расчёт срока окупаемости

Если внедрение мероприятия требуют дополнительных затрат, то определяется экономический эффект совокупных годовых затрат.

Годовой эффект совокупных затрат определяется по формуле, р.:

(2.1)

где - экономия эксплуатационных расходов;

- капитальные вложения, включают в себя стоимость оборудования и его монтаж;

- коэффициент эффективности, для железнодорожного транспорта принимаем 0,1.

Капитальные вложения определяются по формуле

(2.2)

где - стоимость оборудования, стоимость одного комплекта цифровой защиты фидеров контактной сети постоянного тока ЦЗАФ-3,3 равна 300 тыс. р.;

- стоимость монтажа защиты, составляет 50% от стоимости оборудования.

Капитальные затраты на установку защиты ЦЗАФ-3,3 составили

450 тыс. р.

Экономия эксплуатационных расходов рассматривается как вариант выхода из строя быстродействующего выключателя постоянного тока марки ВАБ-49. На тяговых подстанциях постоянного тока на фидере 3,3 кВ устанавливается 2 выключателя типа ВАБ-49 последовательно. Обычно при аварии из строя выходят оба выключателя.

состоит из нескольких составляющих, а именно:

1. Материалы для замены выключателя (стоимость одного выключателя ВАБ-49 составляет 345 тыс. р.);

2. Работа по замене выключателя (состав исполнителей и норму времени при замене одного выключателя приведена в таблице 21).

3. Единый социальный налог.

4. Амортизация технологического оборудования (рассматривается способ доставки до мест).

5. Топливо. Доставка осуществляется при помощи автомотрисы АДМ с расходом дизельного топлива 20 литров на 100 км.

6. Прочие расходы.

1. Материалы для замены выключателя. Стоимость одного выключателя ВАБ-49 составляет 345 тыс. р. Нам необходимо заменить 2 выключателя. Общая стоимость составит 690 тыс. р.

2. Работа по замене выключателя Согласно технологической карте замену выключателя ВАБ-49 выполняют два электромонтера и один электромеханик ремонтно-ревизионного участка. Состав исполнителей и норма времени при установке выключателя приведена в таблицы 21.

Таблица 21 ?Состав исполнителей и норма времени при установке нового выключателя типа ВАБ-49

Состав исполнителей	Количество исполнителей, чел.	Измеритель работы	Норма времени на измеритель, чел.- ч.
Электромеханик Электромонтёр: 5-го разряда ? 1 3-го разряда ? 1	3	Один выключатель	9,47

Оплата труда рабочих осуществляется по часовым тарифным ставкам, определяемым на основе тарифной сетки по оплате труда рабочих.

Тарифная сетка состоит из четырех уровней оплаты труда:

ь первый уровень - оплата труда рабочих, занятых на работах, не связанных с движением поездов, ремонтом и обслуживанием подвижного состава и технических средств;

ь второй уровень - оплата труда рабочих, связанных с движением поездов, ремонтом и обслуживанием подвижного состава и технических средств;

ь третий уровень - оплата труда рабочих, выполняющих работы по содержанию инфраструктуры на участках железных дорог со скоростным более 160 км/час и высокоскоростным движением пассажирских поездов;

ь четвертый уровень - оплата труда рабочих локомотивных бригад.

Электромеханик и электромонтеры ремонтно-ревизионного участка относятся к первому уровню оплаты труда.

Месячная тарифная ставка рабочего первого разряда оплаты труда по первому уровню оплаты труда установлена с 1 апреля 2007 г. 4705 руб.

Доплата рабочим, занятым на тяжелых работах, работах с вредными, опасными и иными особыми условиями труда устанавливается в размере до 24% тарифной ставки (оклада).

Доплата по районному коэффициенту производится в местностях, где в соответствии с законодательством РФ установлены эти коэффициенты. Размер доплаты определен правительством РФ и составляет от 10 до 80 % заработной платы. На Западно-Сибирской железной дороге районный коэффициент составляет 30 %.

Часовая савка, доля премии и вредность для электромонтеров приведена в таблице 22.

Месячный оклад, доли премия и вредность для электромеханика приведена в таблице 23.

Таблица 22 - Часовая тарифная ставка, доля премии и вредности для электромонтёров 5-го и 3-го разрядов

Электромонтёр	Часовая тарифная ставка, р./ч.	Вредность, %	Премия, %	Районный коэффициент, %	Доплата за разъезд,%
5-го разряда	49,17	16	12	30	1,5
3-го разряда	38,37	16	22	30	1,5

Таблица 23 - Месячный оклад, доли премия и вредность для электромеханика

Электромеханик	Оклад, р.	Вредность, %	Премия, %	Районный коэффициент, %	Доплата за разъезд, %
1 группы	14426	8	30	30	1,5

Расчет фонда основной заработной платы работников, участвующих в проектировании, создании стенда или опытного образца производится на основании объема трудовых затрат и существующих систем должностных окладов или тарифных ставок и определяется по формуле:

(2.3)

где - основной фонд заработной платы, р.;

- дополнительный фонд заработной платы, р.

Основной фонд заработной платы, на установку выключателя ВАБ-49 для электромонтеров, рассчитывается по формуле, р.:

(2.4)

где - время установки выключателя, ч.;

- часовая тарифная ставка, р/ч.;

- премия;

- районный коэффициент;

- доплаты за вредность;

- доплаты за разовые поездки.

Основной фонд заработной платы, на установку выключателя ВАБ-49 для электромонтеров, рассчитывается по формуле, р.:

(2.5)

где - должностной оклад, р.;

- месячный фонд рабочего времени одного работника, ч.

Основной фонд заработной платы электромонтера 5 разряда:

Основной фонд заработной платы электромонтера 3 разряда:

Основной фонд заработной платы электромеханика

Дополнительная заработная плата устанавливается в процентах к основной (9-15 %). Она зависит от удельного веса отпускного времени:

(2.6)

(2.7)

где 251 - количество рабочих дней в году при пятидневной рабочей недели;

t_отп - продолжительность очередного отпуска.

Для работников ремонтно-ревизионного участка продолжительность очередного отпуска составляет 31 день.

Дополнительный фонд заработной платы электромонтера 5 разряда:

Дополнительный фонд заработной платы электромонтера 3 разряда:

Дополнительный фонд заработной платы электромеханика:

Общий фонд заработной платы на установку одного выключателя:

3 Единый социальный налог.

Отчисления на социальные нужды (единый социальный налог) составляют 26,7 % от фонда заработной платы.

Единый социальный налог определяется по формуле:

Единый социальный налог с заработной платы на установку одного выключателя:

4 Амортизация технологического оборудования. Предположим самый худший вариант - замена выключателя на самой дальней тяговой подстанции обслуживаемого участка ЭЧЭ 317 ОП 3704 км, расстояние до склада дистанции электроснабжения расположенного на станции тайга 138 км.

5 Топливо. Расход топлива автомотрисы АДМ 0,2 литра на километр.

Расходы на топливо до места и обратно составляет:

6 Прочие расходы.

Прочие расходы составляют 12,36 % от суммы затрат на материал, работу по замене выключателя, ЕСН, амортизацию и топливо, т.е. первых пяти пунктов таблицы 4

Все затраты на установку выключателей ВАБ-49 приведены в таблице 24.

Таблица 24 - Экономия эксплуатационные расходы

Наименование затрат	Единица величины	Цена единицы, р	Стоимость, р
Материал	2	345000	690000
Общий фонд заработной платы на установку выключателя	2	1984,59	3969,18
Единый социальный налог	2	529,88	1059,77
Амортизация АДМ	1	238750	238750
Топливо	55,2	18	993,6
Прочие расходы	-	-	115537,893
Итого	-	-	1050310,49

Годовой эффект совокупных затрат определяется по формуле, р.:

Срок окупаемости срок определяется по формуле

(2.9)

Коэффициент эффективности определяется по формуле

(2.10)

Применение цифровой защиты фидеров контактной сети постоянного тока ЦЗАФ-3,3 выгодно, так как эффективность от внедрения данной защиты составляет 2,334 и окупится менее чем за полгода.

3. Техника безопасности при производстве монтажа и настройке устройства ЦЗАФ-3,3

3.1 Характеристика возможных опасных и вредных производственных факторов при монтаже и настройки устройства ЦЗАФ-3,3

Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе производства.

Вся работа по технике безопасности должна быть направлена на создание системы организационных мероприятий и технических средств, предназначенных для предотвращения воздействия на рабочий персонал опасных и вредных производственных факторов.

Опасный производственный фактор - это фактор, воздействие которого на работающий персонал в определенных условиях приводит к травме или к внезапному резкому ухудшению здоровья. К резкому ухудшению здоровья можно отнести отравление, тепловой удар, облучение.

Вредный производственный фактор - это фактор, воздействие которого на работающий персонал в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности. В зависимости от уровня и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным.

При выполнении работ по монтажу и настройке устройства ЦЗАФ-3,3 возможны следующие вредные и опасные факторы:

ь повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

ь повышенный уровень статического электричества;

ь повышенный уровень электромагнитных полей;

ь недостаточная освещенность рабочей зоны вследствие неправильной установки осветительных приборов;

ь пониженная подвижность воздуха - устройство ЦЗАФ-3,3 кВ устанавливается как в щитовой тяговой подстанции (блок управления), так и в распределительном устройстве 3,3 кВ (блок защит и автоматики), в которых производятся работы, не имеют системы вентиляции;

ь умственное перенапряжение, монотонность труда - при производстве работ со схемами вторичной коммутации необходима повышенная внимательность и сосредоточенность.

Основным опасным фактором по количеству и степени травматизма является повышенное напряжение в электрической цепи. Перечислим ситуации, при которых может произойти поражение человека электрическим током:

ь прикосновение неизолированного от земли человека к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением;

ь приближение человека, неизолированного от земли, на опасное расстояние к токоведущим незащищенным частям электрооборудования;

ь прикосновение неизолированного от земли человека к нетоковедущим металлическим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением из-за нарушения изоляции;

ь прикосновение человека к двум точкам земли, находящимся под разными потенциалами (напряжение шага);

ь действие электрической дуги;

ь освобождение человека, находящегося под напряжением.

Тяжесть поражения человека электрическим током зависит от следующих факторов:

1) сила тока;

2) электрическое сопротивление цепи человека;

3) длительность протекания тока через тело человека;

4) род и частота тока;

5) индивидуальные свойства организма человека;

6) условия окружающей среды.

Таблица 25 - Допустимые значения напряжений прикосновения и токов протекающие через тело человека при нормальном режиме работы установки

Род тока	U, в	I, мА
	Не более
Переменны, 50 Гц	2,0	0,3
Переменный, 400 Гц	3,0	0,4
Постоянный	8,0	1,0

Примечание:

1 Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности действий не более 10 минут в сутки и установлены, исходя из реакции ощущения.

2 Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25 °С) и влажности (относительная влажность более 75 %), должны быть уменьшены в три раза.

Принимая, что рабочее напряжение равно 3000 В, а сопротивление тела человека 1000 Ом получаем 1=3 А.

3.2 Организационные мероприятия по технике безопасности

Мероприятия, предусматриваемые техникой безопасности, включают: улучшение технических процессов, применение безопасной техники (машин, механизмов, устройств выполненных с учетом всех требований охраны труда), установку ограничительных и блокирующих устройств, применение средств индивидуальной защиты.

Мероприятия по электробезопасности делятся на организационные и технические. Организационные мероприятия - изучение правил и инструкций по технике безопасности и производственной ситуации, с проверкой знаний и систематическим контролем их исполнения. Технические мероприятия -использование необходимых средств защиты, использование в работе только исправных инструментов и приспособлений, постоянный контроль членов бригады друг за другом [12].

К организационным мероприятиям по обеспечению безопасности работы относятся:

ь назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ;

ь выдача наряда или распоряжения;

ь выдача разрешения на подготовку рабочих мест и на допуск;

ь подготовка рабочего места и допуск;

ь надзор при выполнении работы;

ь оформление перерывов в работе, перевода на другое место, окончание работы.

К работам на электроустановках могут быть допущены работники не моложе 18 лет, которые прошли медицинский осмотр, производственное обучение безопасным методам работ и имеющим удостоверение о проверке знаний по электробезопасности. Уровень требуемых знаний определяется присвоенной квалификационной группой по технике безопасности. Чем выше квалификационная группа, тем больше требований предъявляется к работнику.