Повышение надежности работы плавких предохранителей в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики

Содержание

83

индивидуальное проектирование с использованием средств САПР. Применение автоматического синтеза схем значительно ускоряет проектирование, сокращает число проектных ошибок и улучшает качество готовых проектов, что приводит к значительному уменьшению стоимости разработки.

Практически на всех станция существуют нетиповые особенности, для решения которых необходимы знания, участие и опыт проектировщика. Поэтому использование автоматизированного синтеза схем не исключает на сегодняшнем этапе участия проектировщика в разработке.

УДК 62-758.37

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ПЛАВКИХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ В УСТРОЙСТВАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Д.Л. Павлов

Аннотация

Рассматривается статистика отказов систем СЦБ, защищаемых плавкими предохранителями с контролем перегорания. Приведены основные пути повышения надежности плавких предохранителей. Представлен результат теоретического анализа поведения комбинированного предохранителя - макетный образец устройства

Ключевые слова: предохранитель; контроль перегорания;

комбинированный предохранитель; полимерный предохранитель

Введение

Прекращение или ограничение действия устройств СЦБ на станциях значительно снижает безопасность движения поездов. В таких случаях оператор (в частности, ДСП) берёт на себя контроль за перемещением подвижного состава по станционным путям. Вероятность безошибочных действий оператора в стрессовых ситуациях составляет 0,6-0,9.

В настоящее время защита аппаратуры СЦБ от токовых перегрузок осуществляется плавкими предохранителями и автоматическими выключателями многоразового действия (АВМ). АВМ предназначены для зашиты линейных трансформаторов автоблокировки от перегрузок и токов короткого замыкания. Из-за асимметрии обратного тягового тока и

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

84

неисправности изолирующих стыков АВМ используют и для защиты напольной аппаратуры рельсовых цепей от перегрузок. В связи с низким быстродействием АВМ не применяют для защиты устройств СЦБ на постах электрической централизации и в релейных шкафах. При токах более 75 ампер существует вероятность сваривания контактов АВМ, что не обеспечивается селективность защиты. Вследствие малого зазора между контактами в разомкнутом состоянии (1,5 мм) возможно возникновение электрической дуги при разрыве цепи. Это может привести к возгоранию монтажа, выходу из строя аппаратуры СЦБ. Поэтому основная часть устройств СЦБ защищается плавкими предохранителями одноразового действия, состоящими из фарфорового или пластмассового корпуса, банановых или ножевых выводов и плавкой вставки из медной или константановой проволоки.

1. Анализ эксплуатационной надежности плавких предохранителей в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики

По статистическим данным Октябрьской железной дороги, из 10 случаев срабатывания плавких предохранителей в системах СЦБ лишь в одном случае обнаруживалось короткое замыкание в защищаемой электрической цепи, а в остальных 9 случаях после замены предохранителя работоспособность устройств СЦБ восстанавливалась. Такое срабатывания плавких предохранителей являются ложными. В этих случаях полностью или частично прекращается функционирование систем СЦБ до момента замены предохранителя. Время между моментом срабатыванием предохранителя и моментом его замены часто бывает

Рис. 1. Отказы систем СЦБ

весьма значительным (до нескольких часов), что вызывает серьезные нарушения в графике движения поездов. За 9 месяцев наблюдений на

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

85

Октябрьской железной дороге в цепях постоянного напряжения 24 В документально зафиксировано 47 отказов систем СЦБ из-за срабатываний плавких предохранителей, в том числе 33 случая вызваны кратковременными перегрузками в цепях, 12 случаев обусловлено обрывом плавкой вставки, 1 случай связан с некачественной пайкой плавкой вставки и 1 случай произошел из-за проектной ошибки. Срабатывание предохранителей в 4 случаях (8,5%) произошло в электропитающей установке, а в 43 случаях (91,5%) в цепи питания стативов предохранители сработали ложно.

В течение 9 месяцев наблюдений из-за ложных срабатываний плавких предохранителей в цепях постоянного напряжения 24 В пассажирские поезда задержаны на 504 минуты, грузовые поезда - на 384 минуты, пригородные поезда - на 97 минут, действие основных средств СЦБ (по данным Октябрьской ж.д.) закрывалось 7 раз.

Приведённые данные подтверждают большую актуальность проблемы повышения надежности плавких предохранителей в системах СЦБ.

2. Повышение эффективности работы предохранителей

Традиционные плавкие предохранители срабатывают при превышении величины тока в цепи относительно некоторого выбранного номинального значения. Традиционные предохранители используются только один раз и требуют последующей замены (трудоемкая и неудобная процедура).

В настоящее время разработаны и находят всё большее применение восстанавливающиеся предохранители многоразового действия на основе полимеров с положительным нелинейным температурным коэффициентом (при увеличении температуры материала возрастает его электрическое сопротивление). Такие предохранители срабатывают при превышении величины тока выше номинального значения. Но, в отличие от традиционных, восстанавливающиеся предохранители при определенных условиях автоматически восстанавливают свои свойства, снижая расходы на обслуживание и ремонт. Будучи полимерными устройствами, восстанавливающиеся предохранители имеют низкое сопротивление, лучшую прочность при механических ударах и вибрации, обеспечивают надежную защиту для широкого диапазона разнообразных применений.

Существует ряд ограничений, влияющих на возможность применения полимерных предохранителей в системах СЦБ. Для восстановления проводящих свойств полимера необходимо значительно сократить приложенное к предохранителю напряжение. В условиях действующих систем это приведет к полному отключению системы, либо потребует значительной перестройки всей инфраструктуры СЦБ. Другим

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

86

ограничением является возможность возникновения необратимых изменений в полимере при прохождении сверхвысоких токов, наведенных, например, молниевыми процессами. Это приводит к образованию проводящего канала, выходу из строя как предохранителя, так и защищаемого устройства. Вышеперечисленные причины делают полимерные предохранители малопригодными для устройств СЦБ в настоящее время.

Существующие полимерные предохранители предназначены в основном для слаботочных устройств.

Другим направлением повышения эффективности предохранителей является их качественное улучшение.

Проведённый анализ эксплуатационной надежности предохранителей систем СЦБ показал, что около четверти всех отказов вызваны повреждением проволочной плавкой вставки устройством контроля срабатывания. В результате постоянного механического воздействия подпружиненного контрольного элемента на плавкую вставку происходит ее деформация и обрыв, приводящий к нарушению работы исправных систем СЦБ.

Для устранения этого недостатка и повышения надежности, предложено в предохранителе установить параллельно включенные две плавкие вставки: медную и константановую. Медная плавкая вставка является рабочей и калибруется под заданный номинал тока, а константановая плавкая вставка выполняет вспомогательную контрольную функцию и изготавливается из тонкой проволоки, одинаковой для всех номиналов предохранителя.

Теоретический анализ комбинированного предохранителя с контролем перегорания плавкой вставки изложен в (Костроминов А.М. и др., 2004).

На основании проведённых исследований разработаны рекомендации по изготовлению комбинированного предохранителя с двумя плавкими вставками, первая из которых обеспечивает функцию защиты цепи от короткого замыкания, вторая - контролирует первую. Предложенные рекомендации до 50% увеличивают надежность предохранителя. Испытания макетных образцов таких комбинированных предохранителей на Санкт-Петербургском электротехническом заводе-филиале ОАО «РЖД» дали положительные результаты.

3. Заключение

Разработанный комбинированный предохранитель, позволит значительно сократить общее время отключения систем СЦБ и улучшить безопасность движения поездов. В настоящее время данный тип

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

87

предохранителя проходит завершающую стадию подготовки к производству. Происходит его доработка в соответствии с

рекомендациями, полученными по результатам испытаний макетных образцов.

Рис. 2. Опытный образец комбинированного предохранителя 4. Литература

Костроминов А.М., Костроминов А.А., Павлов Д.Л. Теоретический анализ комбинированного предохранителя с контролем перегорания плавкой вставки. //Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2004. Вып.2. - С. 105-113.

УДК 658: 656.25

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАБОЧЕГО МЕСТА ВЕДЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ В ХОЗЯЙСТВЕ СВЯЗИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ОАО “РЖД”

С.А. Тихомиров

Аннотация

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1