УСТРОЙСТВО ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

Полезная модель относится к устройствам электроснабжения, расположенным вдоль железнодорожного полотна для транспортных средств с электротягой, а именно к контактным проводным линиям и вспомогательным средствам для них.
Известны правила и устройства заземления на электрифицированных железных дорогах (Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах. № ЦЭ-191 от 10 июня 1993 г. - В редакции: Указания МПС от 04.07.2000 № М-1954у, раздел 3.2), включающие заземление опор контактной сети на рельсовую сеть через диодные заземлители.
Известно устройство для заземления опор контактной сети (SU 1141026, Кл. В60М 5/02 - К.Б. Кузнецов, Г.С. Кузнецова, А.А. Галузо, А.П. Мезенцев, Устройство для заземления опор контактной сети, опубл. 20.02.1985), включающее протяженный металлический заземлитель, размещенный с полевой стороны опор под землей, соединенный через поляризующие диодные блоки с дроссель-трансформатором рельсовой сети.
Недостатком данной системы заземления является значительное влияние сопротивления протяженного металлического заземлителя на величину тока короткого замыкания.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство токовой защиты контактной сети постоянного тока (RU 2581619, Н02Н 3/00, В60М 5/00 - К.Б. Кузнецов, Д.В. Лесников, Устройство токовой защиты контактной сети постоянного тока, опубл. 20.04.2016), включающее протяженный металлический заземлитель, размещенный с полевой стороны опор под землей, дроссель-трансформатор рельсовой сети, поляризующий диодный блок и датчик тока, выход которого соединен с программируемым блоком управления быстродействующего выключателя контактной сети.
Это устройство уменьшает электрокоррозию арматуры опор контактной сети, но прокладка протяженного заземлителя под землей на всем протяжении перегонов между станциями требует значительных капитальных вложений. Кроме того, на железнодорожных станциях проведение необходимых для прокладки заземлителя земляных работ не всегда возможно из-за близкого расположения путей и сооружений. Подключение протяженного заземлителя к нулевой точке дроссель-трансформатора рельсовой сети требует подключения диодного блока и датчика тока за пределами тяговой подстанции, что требует дополнительных затрат на их монтаж и эксплуатацию.
Цель полезной модели - упростить монтаж устройства токовой защиты контактной сети постоянного тока на железнодорожных перегонах и станциях и снизить его стоимость.
Указанная цель достигается тем, что заземлитель выполнен комбинированным, состоящим из вертикальных металлических стержней и металлического провода.
Сущность полезной модели заключается в том, что заземлитель выполнен комбинированным, состоящим из вертикальных стержней, расположенных с полевой стороны опор контактной сети на равномерном расстоянии друг от друга, и металлического провода, расположенного над землей с полевой стороны опор контактной сети, причем вывод каждого вертикального стержня соединен с металлическим проводом, а металлический провод присоединен через поляризующий диодный блок и датчик тока к «минус» шине тяговой подстанции, при этом датчик тока через программируемый блок управления соединен с быстродействующим выключателем.
На фиг. 1 представлена схема устройства заземления опор контактной сети участков постоянного тока с применением комбинированного заземлителя, включающая тяговую подстанцию постоянного тока 1, контактную сеть 2, изоляцию контактной сети 3, рельсовый фидер 4 тяговой подстанции, рельсовую сеть 5, заземлитель, включающий вертикальный стержень 6, соединенный с металлическим проводом 7, опоры контактной сети 8, датчик тока 9, поляризующие диодные блоки 10, быстродействующий выключатель 11 контактной сети 2, программируемый блок управления 12 быстродействующего выключателя 11, смежную подстанцию 13, уровень поверхности земли 14.
Предлагаемое устройство заземления опор контактной сети электрифицированных железных дорог постоянного тока с применением комбинированного заземлителя работает следующим образом.
На электрифицированных железных дорогах постоянного тока рельсовая сеть используется как обратный провод для тяговых токов электровозов. Рельсы, расположенные на поверхности земли, не имеют электрической изоляции от нее. Это приводит к тому, что часть тяговых токов, называемая блуждающими токами, может стекать в землю и протекать по подземным металлическим сооружениям. При стекании блуждающих токов с подземных металлических сооружений в землю происходит унос частиц металла, то есть электрокоррозия.
При соединении опор контактной сети в целях защитного заземляния с рельсовой сетью создается возможность для стекания части тягового тока через это соединение и опору контактной сети в землю. Ток будет стекать через подземную часть опоры или через фундамент, унося частицы металла арматуры и уменьшая ее поперечное сечение. Это приводит к потере опорами несущей способности и к возможному их падению.
Для уменьшения электрической коррозии опоры контактной сети 8 отсоединяются от рельсовой сети и соединяются с металлическим проводом 7. В свою очередь к металлическому проводу 7 присоединяются вертикальные стержни 6, расположенные на равномерном расстоянии друг от друга. Благодаря соединению металлического провода 7 с «минус» шиной тяговых подстанций 1 и 13 и наличию поляризующего диодного блока 10 происходит катодная поляризация опор контактной сети 8, препятствующая возникновению электрокоррозии ее арматуры. Использование вертикальных стержней 6 позволяет осуществлять дренаж блуждающих токов из земли вдоль железнодорожной линии.
КЗ
КЗ
При замыкании контактной сети 2, например, в результате нарушения изоляции 3, возникает ток короткого замыкания I, который протекает по металлическому проводу 7 через поляризующий диодный блок 10 и датчик тока 9, который передает информацию о величине тока короткого замыкания I в программируемый блок управления 12 быстродействующим выключателем 11, который, в свою очередь, производит отключение питания контактной сети 2. При изготовлении металлического провода 7 из материала с большой проводимостью, например из меди, сопротивление петли короткого замыкания может быть снижено. Использование вертикальных стержней 6, обладающих низким сопротивлением растеканию, из-за того, что их можно погружать в землю на большую глубину, где сопротивление грунта меньше, позволяет осуществлять дренаж блуждающих токов, протекающих вдоль железной дороги, тем самым уменьшая вероятность электрокоррозионных повреждений оборудования и сооружений, расположенных вдоль железной дороги.
В связи с тем, что вертикальные стержни 6 возможно располагать на заданном друг от друга расстоянии, выбранном в зависимости от исходных данных, и их можно забивать либо вкручивать, исключается необходимость выполнения земляных работ по возведению траншей, то есть монтаж заземлителя упрощается и удешевляется.
Таким образом, использование комбинированного заземлителя, состоящего из металлического провода, расположенного над землей с полевой стороны опор контактной сети, вместе с вертикальными стержнями, также расположенными с полевой стороны опор, позволяет осуществлять дренаж блуждающих токов, упростить и удешевить монтаж устройства за счет исключения земляных работ. Кроме того, монтаж вертикальных стержней можно осуществлять без закрытия движения поездов с меньшими затратами времени. Также присоединение металлического провода к «минус» шине тяговой подстанции позволяет упростить монтаж и обслуживание диодного блока и датчика тока, поскольку они будут располагаться на территории тяговой подстанции.