Учет схем питания тяговых подстанций при расчетах коротких замыканий в тяговой сети переменного тока

При вычислении токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока предполагается, что каждая из тяговых подстанций получает питание от несвязанных между собой источников внешнего электроснабжения с известными сопротивлениями. В ряде случаев, особенно при питании группы тяговых подстанций от высоковольтной линии электропередачи продольного электроснабжения, система внешнего электроснабжения оказывает влияние не только на величину токов короткого замыкания, но и на их перераспределение между смежными тяговыми подстанциями той межподстанционной зоны, где рассматривается это замыкание. Такое неучтенное перераспределение может оказывать негативное влияние на защиту от коротких замыканий. Рассматриваются схемы замещения тяговой сети с учетом сопротивлений системы внешнего электроснабжения. Обращается особое внимание, что в схемах замещения прямой и обратной последовательности значение приведенного сопротивления одной фазы многообмоточного трансформатора, вычисленное по напряжению короткого замыкания, не зависит от схемы соединения его обмоток. Отмечается, что в ряде случаев полную схему внешней системы электроснабжения получить затруднительно. Учитывая, что короткое замыкание в тяговой сети для системы внешнего электроснабжения является удаленным, предлагается в качестве источников питания рассматривать опорные сетевые или тяговые подстанции, от которых по высоковольтным линиям электропередачи осуществляется питание тяговых подстанций. Сопротивление опорных подстанций как источников питания должно учитывать подключенную эквивалентную энергосистему. Такое эквивалентирование необходимо осуществлять по известным значениям токов или мощностей короткого замыкания на вводах опорной подстанции либо, если такие сведения отсутствуют, по номинальным значениям отключаемых токов или мощностей выключателей присоединений высоковольтных линий.
Рассматриваются следующие схемы питания тяговых подстанций:
 - каждая от своей опорной подстанции, входящей в электрически не связанную систему внешнего электроснабжения;
 - от двухцепной высоковольтной линии продольного электроснабжения при ее питании от разных опорных подстанций;
 - от опорной сетевой подстанции двумя линиями получает питание опорная тяговая подстанция, а от нее двумя линиями по кольцевой схеме получают питание тяговые подстанции.
Эти три общих случая охватывают все наиболее распространенные схемы питания тяговых подстанций. Для каждого из них приведены формулы, позволяющие определить результирующее эквивалентное сопротивление схемы внешнего электроснабжения, которое должно учитываться в схеме замещения тяговой сети.

1. Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог: учеб. для вузов ж.-д. транспорта. М.: Транспорт, 1983. 528 с.

2. Фигурнов Е. П. Релейная защита: учеб. для вузов в 2 ч. Ч. 2. 3-е изд. перераб. и доп. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. 604 с.

3. Руководящие указания по релейной защите систем тягового электроснабжения / ОАО «РЖД». М.: Трансиздат, 2005. 216 с.

4. Кучма К. Г., Марквардт Г. Г., Пупынин В. Н. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети. М.: Трансжелдориздат, 1960. 260 с.

5. Косарев А. Б., Косарев Б. И. Методика расчета токораспределения в тяговых сетях переменного тока // Вестник ВНИИЖТ. 2017. Т. 76. № 6. С. 329 – 335. DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2017-76-6-329-335.

6. Герман Л. А., Субханвердиев К. С. Расчеты токов короткого замыкания в тяговой сети переменных токов при учете внешнего электроснабжения // Электроника и электрооборудование транспорта. 2017. № 3. С. 17 – 23.

7. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов) / ОАО «РЖД». М.: Трансиздат, 2004. 384 с.

8. ГОСТ Р 52735 – 2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ: введен 01.07.2008. М.: Стандартинформ, 2007. 36 с.

9. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / РАО «ЕЭС России». М.: НЦ ЭНАС, 2002. 152 с.

10. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.; Л.: Энергия, 1964. 704 с.

11. Тяговые подстанции / Ю. М. Бей [и др.]: учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1986. 319 с.

12. Вольдек А. И. Электрические машины: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергия, 1974. 840 с.

13. Анализ методов расчета токов короткого замыкания трансформатора при соединении обмоток по схеме Y/Δ-11 / С. А. Серебряков [и др.] // Электроника и электрооборудование транспорта. 2017. № 5. С. 19 – 25.

14. Караев Р. И., Волобринский С. Д., Ковалев И. Н. Электрические сети и энергосистемы: учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1988. 328 с.

15. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110–750 кВ. М.: Энергия, 1979. 152 с. (Руководящие указания по релейной защите; вып. 11).