ПОСТ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к системе электроснабжения тяговых сетей переменного тока, а именно к автоматизации постов секционирования контактной сети.
В [1] (принимаем за прототип) в систему управления постом секционирования контактной сети введен блок контроля коротких замыканий (УККЗ) в отключенной контактной сети, принцип действия которого указан в [2]. Предполагается, что посты секционирования контактной сети изготовлены НИИЭФА-ЭНЕРГО [3].
Таким образом, в соответствие с прототипом рассматривается пост секционирования контактной сети переменного тока, содержащий на каждом фидере подключенный к шине поста секционирования выключатель контактной сети с замыкающим и размыкающим блок-контактами, трансформатор тока, трансформатор напряжения и блок контроля короткого замыкания (УККЗ) в отключенной контактной сети, причем первичные обмотки трансформаторов подключены к выключателям со стороны контактной сети, а блок УККЗ подключен ко вторичной обмотке трансформатора напряжения.
Недостатки прототипа. Во-первых, при новых типах электроподвижного состава (например, Ласточка, Сапсан и др), где нет машинных фазорасщепителей, блок УККЗ не будет работать. Во-вторых, при устойчивых КЗ осложнен поиск места повреждения.
Цель полезной модели - определять факт устойчивого (проходящего) КЗ в отключенной контактной сети при любом типе подвижного состава и упростить и повысить надежность поиска устойчивого КЗ со стороны поста секционирования контактной сети переменного тока.
Для устранения указанных недостатков введены промежуточное реле с сигнальной лампой, устройство определения места повреждения (ОМП), подключенное ко вторичным обмоткам трансформаторов тока и напряжения, с каналом передачи информации о месте повреждения на щит энергодиспетчера, и устройство поиска повреждения на контактной сети (УПКЗ), у которого катушка реле времени и параллельно соединенные катушки первого реле напряжения и второго реле напряжения с повышенной уставкой срабатывания через замыкающий контакт реле времени подключены ко вторичной обмотке трансформатора напряжении, причем первые выводы замыкающих контактов первого реле напряжения и второго реле напряжения с повышенной уставкой срабатывания соединены и подключены к «+110 В» шины оперативного напряжения, второй вывод замыкающего контакта первого реле напряжения подключен к первому выводу размыкающего блок-контакта выключателя, а второй вывод замыкающего контакта второго реле напряжения с повышенной уставкой срабатывания подключен к первому выводу замыкающего блок-контакта выключателя, вторые выводы размыкающего и замыкающего блок-контактов соединены с первым выводом промежуточного реле, второй вывод которого подсоединен к «-110 В» шины оперативного напряжения, а замыкающий контакт промежуточного реле подключает сигнальную лампу к «+110 В» и «-110 В» оперативного напряжения.
Необходимость введения реле времени в устройстве поиска повреждения на контактной сети УПКЗ диктуется требованием отстройки работы УПКЗ от не отключенных токов КЗ. Поэтому, считая, что время работы устройства резервирования отключения выключателя (УРОВ) 1-2 сек, принимаем уставку реле времени 3 сек. Таким образом, после аварийного отключения выключателя поста секционирования устройство поиска повреждения начинает работать через 3 сек.
Устройство определения места повреждения ОМП и устройство поиска повреждения на контактной сети УПКЗ совместно с устройством УККЗ друг друга дополняют. Действительно, пусть определено место повреждения, а далее встает вопрос: можно ли включать выключатель? Ответ дает устройство поиска повреждения и (или) УККЗ. С другой стороны, при определении места повреждения даже с известной погрешностью облегчается поиск зоны повреждения с помощью устройства поиска повреждений. Конечно, при отсутствии контактной сети смежного пути и ДПР устройство писка повреждения не будет работать. Но таких участков очень мало на сети отечественных железных дорог.
Важно отметить, что известна погрешность ОМП при включении на тяговой подстанции, в частности, из-за наличия поста секционирования в зоне питания [4]. При включении ОМП на посту секционирования погрешность работы ОМП снижается, во-первых, в связи с упрощением схемы питания контактной сети от поста секционирования (т.е. в зоне питания нет поста секционирования) и, во-вторых, зона питания сокращается почти в два раза.
Предлагаемая схема Поста секционирования переменного тока представлена на рис. 1,
где вводятся следующие обозначения.
1 - Шина поста секционирования.
2, 3, 4, 5 - выключатели.
6, 7 - контактная сеть.
8 - трансформатор тока.
9 - трансформатор напряжения.
10 - реле напряжения с замыкающим контактом 15.
11 - реле напряжения с повышенной уставкой с замыкающим контактом 16.
12 - блок определения места повреждения (ОМП).
13 - табло энергодиспетчера с указанием места повреждения.
14 - блок определения устойчивого (проходящего) повреждения.
17 - размыкающий блок-контакт выключателя смежного фидера 4.
18 - замыкающий блок-контакт выключателя смежного фидера 4.
19 - выходное реле устройства УПКЗ и его замыкающий контакт 20.
21 - сигнальная лампа.
22 - блок автоматизации фидера контактной сети с выключателем 5 23, 24, 25 - то же с выключателями 2, 3, 4.
26 - точка короткого замыкания (КЗ).
27 - катушка реле времени.
28 - замыкающий контакт реле времени.
Устройство работает следующим образом.
При коротком замыкании (КЗ), например, в точке 26 определяется место повреждения с помощью устройства 12 и отключается выключатель 5. Информация от 12 передается на табло 13 энергодиспетчеру. Работа устройства 12 и табло 13 рассмотрена в [4]. После аварийного отключения выключателя 5 работает устройство УККЗ 14 [2] и затем через 3 сек с работой реле времени 27 и его контактом 28 вводится в работу устройство поиска повреждения (УПКЗ) [5, 6] путем срабатывания реле напряжения 10 или 11. Обычно по опыту эксплуатации принята уставка срабатывания на реле 10 1000 В, а на реле 11 - 2000 В. Если выключатель смежного фидера 4 отключен (т.е. размыкающий контакт 17 замкнут) и сработает реле напряжения 10 от наведенного напряжения от линии ДПР, то сработает выходное реле УПКЗ 19 и контактами 20 этого реле включается сигнальная лампа 20. Тем самым энергодиспетчер видит, что короткое замыкание в контактной сети отсутствует (т.е. КЗ - проходящее). Если же короткое замыкание было бы устойчивое, то реле 10 не сработает и не включится лампа 20.
При включенном в работу контактной сети смежного пути (замыкается блок-контакт 18) появляется магнитная составляющая наведенного напряжения. Поэтому, чтобы от нее отстроится увеличивают уставку срабатывания реле напряжения, как указано, уставка реле 11 - 2000 В. Таким образом, при срабатывании реле 11 замыкается его контакт 16 и при замкнутом блок-контакте 18 сработает выходное реле 19, если КЗ проходящее, и включается сигнальная лампа 21. При устойчивом КЗ реле 11 не сработает и не включится сигнальная лампа 21.
Технология поиска повреждений следующая. При КЗ, например, на пути, где показано КЗ в точке 26, сработает устройство ОМП (12) и по табло 13 энергодиспетчер видит место повреждения. К сожалению, существующие ОМП имеют большую погрешность по многим причинам при работе на контактной сети (по опыту эксплуатации погрешность около 1 км на участке в 30 км). Поэтому, энергодиспетчер, ориентируясь на показания ОМП, «выделяет» место повреждения отключением соответствующих разъединителей и, глядя на сигнальную лампу 21 (не включая выключатель 5) убеждается в правильном выборе отключенных разъединителей, так как сигнальная лампа горит и значит КЗ в контактной сети отсутствует. Таким образом, блок автоматизации 22 с ОМП, УККЗ и УПКЗ повышает эффективность электроснабжения. Аналогично на остальных фидерах подключены блоки автоматизации 23, 24, 25.
Целесообразно для фидеров контактной сети Постов секционирования применить интеллектуальные терминалы НИИЭФА-ЭНЕРГО ИнТер с устройствами ОМП, УККЗ, УПКЗ, которые применяются на фидерах контактной сети тяговых подстанций [8].
Включение блоков ОМП, УККЗ и УПКЗ в управление фидером контактной сети придает посту секционирования интеллектуальные свойства, и поэтому справедливо называть его ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ ПОСТОМ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ.
Технико-экономический эффект полезной модели состоит в следующем.
1. Автоматизация поста секционирования контактной сети переменного тока путем введения устройств ОМП, УККЗ, УПКЗ позволяет повысить эффективность электроснабжения межподстанционной зоны, так как при проходящих КЗ быстро восстанавливается электроснабжение, а при устойчивых КЗ быстро осуществляется поиск повреждений.
2. Автоматизация поста секционирования выполняется более экономично, чем автоматизация фидеров контактной сети тяговых подстанций, так как посты секционирования выполняются с трансформаторами напряжения на каждый фидер, чего нет на тяговых подстанциях.
3. Повышается надежность работы УПКЗ с введением задержки в 3 сек на определение проходящего (устойчивого) КЗ.
4. Появляется возможность после аварийного отключения участка контактной сети первое включение напряжения производить не выключателем тяговой подстанции, а выключателем поста секционирования. Такое предложение было указано еще в учебнике [7], так как в этом случае при включении на КЗ аварийные токи и объем разрушений будет меньше.
Литература
1. Патент на полезную модель №101844 от 20 августа 2010 Пост секционирования контактной сети переменного тока (Герман Л.А., Герман В.Л., Попов А.Ю.). Опубл. 27.01.2011 бюлл. №3.
2. Патент на изобретение №2316777 от 07.11.2005 Устройство контроля в контактной сети переменного тока (Герман Л.А., Герман В.Л., Марков А.Ю.. Семенов В.Я., Герасимов Н.И.). Опубл. 10.02.2008. Бюлл. №4.
3. Посты секционирования и пункты параллельного соединения. Схемы и технические параметры. НИИЭФА-ЭНЕРГО. Рекламное бюро «ДИО», март 2011. 8 с.
4. Почаевец B.C. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог. М.: Маршрут. 2003. - 318 с.
5. Патент на полезную модель №104323 от 03 12.2010 «Устройство определения зоны повреждения контактной сети переменного тока. (Герман Л.А., Лучкевич О.Р.). Опубл. 10.05.2010. Бюлл. №13.
6. Патент на изобретение №2531025 Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка железной дороги. (Герман Л.А., Герман В.Л., Жевлаков Д.А., Попов А.Ю.). Опубл 20.10.2014. Бюлл №8.
7. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Ч.2. М.: «УМЦ на железнодорожном транспорте». 2009 - 604 с.
8. Герман Л.А., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Монография. М.: МИИТ, 2014. 174 с.