УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УСТОЙЧИВОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ЗАПРЕТА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к системе автоматизации электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, а именно к устройствам автоматизации фидера контактной сети и поиска короткого замыкания (КЗ) в контактной сети переменного тока железных дорог.
Известно устройство контроля короткого замыкания (КЗ) в контактной сети переменного тока [1], содержащее контактную сеть и линию продольного электроснабжения 27,5 кВ «Два провода-рельс (ДПР)», подключенными через выключатели к шинам тяговых подстанций, трансформатор остаточного напряжения, подключенный к одному из выключателей контактной сети, фильтр низкой частоты (ФНЧ) с областью пропускания 0-40 Гц и усилитель. Изобретение [1] решает вопросы запрета автоматического повторного включения (АПВ) выключателя при устойчивом КЗ и последующего поиска повреждения контактной сети. В [1] используется остаточное напряжение, генерируемое фазорасщепителем ЭПС и наведенное напряжение. Поэтому устройство [1] получилось сложным. Необходимо его упростить.
В [2] предложен простой способ поиска повреждения контактной сети с использованием наведенного напряжения, однако в нем отсутствует устройство запрета АПВ.
Цель Полезной модели - упрощение устройства с реализаций двух функций: запрета АПВ при устойчивом КЗ и контроль повреждений контактной сети.
Принимаем прототип - изобретение [2]. В соответствии с ним рассмотрим следующее устройство.
Устройство контроля устойчивого короткого замыкания и запрета автоматического повторного включения выключателя контактной сети переменного тока электрических железных дорог, содержащее шины 27,5 кВ тяговой подстанции с подключенными к ней выключателями контактной сети двухпутного участка и линии «два провода-рельс» (ДПР) с реле-повторителями их отключенного состояния и реле фиксации команд включения и отключения, контактная сеть и линия ДПР подключаются к выключателям через линейные разъединители с блок-контактами, причем к выключателю контактной сети подключена первичная обмотка трансформатора напряжения 27,5 кВ контроля наведенного напряжения, ко вторичной обмотке которого через первый замыкающий контакт реле-повторителя отключенного состояния выключателя подключена катушка реле напряжения контроля наведенного напряжения с замыкающим контактом, а выходной сигнал отсутствия повреждения в контактной сети передается на сигнальное устройство щита энергодиспетчера по каналам телесигнализации системы телемеханики.
Для реализации поставленной цели в устройство введены промежуточное реле с первым и вторым замыкающими контактами и одним размыкающим контактом, реле однократного повторного включения выключателя контактной сети с цепью на его включение через второй замыкающий контакт промежуточного реле, две лампы зеленого и красного свечения в сигнальном устройстве для сигнализации «повреждение отсутствует» и «повреждение присутствует» на щите энергодиспетчера и источники оперативного напряжения +/-220 В и +/-24 В, причем к оперативному напряжению +/-220 В подключена катушка промежуточного реле через замыкающий контакт реле напряжения, а через последовательно соединенные второго замыкающего контакта реле -повторителя отключенного состояния выключателя и замыкающего контакта реле фиксации подключено реле однократного повторного включения выключателя контактной сети, и к оперативному напряжению +/-24 В через последовательно соединенные замыкающий блок-контакт линейного разъединителя и третий замыкающий контакт реле-повторителя отключенного состояния выключателя подключены две параллельные цепи: первая цепь «повреждение отсутствует» через второй замыкающий контакт промежуточного реле и канал телесигнализации подсоединена к лампе зеленого свечения сигнального устройства щита энергодиспетчера, а вторая цепь «повреждение присутствует» через размыкающий контакт промежуточного реле и канал телесигнализации системы телемеханики подсоединена к лампе красного свечения сигнального устройства щита энергодиспетчера.
Таким образом, используя факт наведенного напряжения, устройство выполняет две функции в отличии от прототипа [2]: запрет АПВ при устойчивом КЗ и сигнализацию о наличии (отсутствии) устойчивого к.з. При этом схема устройства по сравнению с аналогом [1] кардинально упрощается, так как исключен блок измерения остаточного напряжения в диапазоне 0…48,5 Гц и введено реле однократного повторного включения.
Схема устройства представлена на фиг.1: а) схема подключения контактной - сети, ДПР и трансформатора напряжения контроля наведенного напряжения; б) Схема запрета АПВ; в) Схема сигнализации о наличии (/отсутствии) устойчивого КЗ в контактной сети. На схеме приняты следующие обозначения.
1. - шины.тяговой.подстанции;
2, 3 - выключатели контактной сети 1-го (КС1) и 2-го (КС2) путей;
4 - выключатель линии ДПР (Два провода-рельс);
5, 6, 7 - линейные разъединители выключателей;
8, 9 - контактная сеть КС1 и КС2;
10 - линия ДПР;
11 - трансформатор напряжения контроля наведенного напряжения;
12, 21, 28 - первый, второй и третий замыкающие контакты реле-повторителя отключенного положения выключателя 2 контактной сети КС1 (в отключенном положении выключателя 2 указанные контакты замкнуты);
13 - катушка реле напряжения, у которого замыкающий контакт - 16;
14, 15 - оперативные напряжения соответственно +/-220 В и +/-24 В;
17 - катушка промежуточного реле с замыкающими контактами: первым - 18 и вторым - 22, и размыкающим контактом - 23.
19 - реле однократного повторного включения
20 - блок-контакты линейных разъединителей (при отключенном положении разъединителя блок-контакт отключен)
24 - лампа зеленого свечения на щите энергодиспетчера - «повреждение отсутствует»;
25 - лампа красного свечения на щите энергодиспетчера «повреждение присутствует»;
26 - цепь на включение выключателя 2 контактной сети 1-го пути (КС1)
27 - канал телесигнализации ТС системы телемеханики
29 - замыкающий контакт реле фиксации команд включения и отключения;
30 - передача сигнала «повреждение отсутствует» на контактной сети;
31 - передача сигнала «повреждение присутствует» на контактной сети;
32 - сигнальное устройство на щите энергодиспетчера
Устройство Полезной модели рассмотрено только на выключателе 2 контактной сети КС1, на выключателе 3 КС2 должно быть аналогичное устройство, которой на схеме не показано. Схема работает следующим образом.
К шине 1 напряжением 27,5 кВ тяговой подстанции подключены выключатели 2 и 3 контактной сети соответственно первого (8) и второго (9) пути железной дороги и выключатель 4 линии ДПР (10). К выключателям 2 и 3 подключены через линейные разъединители 5 и 6 контактная сети соответственно первого (8) и второго путей (9), а к выключателю 4 через линейный разъединитель подключена линия ДПР (10). На контактную сеть, например, первого пути воздействует наведенное напряжение от ДПР и контактной сети второго пути. К выключателю 2 подключен трансформатор напряжения 11 контроля наведенного напряжения. При отсутствии КЗ на контактной сети будет присутствовать наведенное напряжение и при отключенном выключателе 2 и замкнутом контакте 12 реле повторителя отключенного состояния выключателя 2 сработает реле 13. Однако при устойчивом КЗ напряжение на контактной сети будет близко к нулю и реле 13 не сработает.
Пусть исходное состояние тягового электроснабжения рассматриваемой схемы будет следующее: выключатели 2, 3, 4 и разъединители 8, 9, 10 включены. При аварийном отключении выключателя 2 при КЗ от защит контакт 28 замыкается, контакт 29 реле фиксации остается замкнутым и начинает работать реле однократного повторного включения 19. Схема и работа АПВ фидера контактной сети рассмотрена в [3]. Обычно время задержки АПВ 2…6 сек. Если за это время произойдет самоликвидация КЗ, то сработает реле 13 (по опыту Горьковской в этом случае наведенное 2…7 кВ) и затем реле 17, у которого контакт 18 по цепи 26 даст команду на включение выключателя 2 (в [3, рис.4.1] показана эта цепь с выходным контактом KL реле однократного повторного включения на включение выключателя).
По опыту Горьковской в качестве реле напряжения с катушкой 13 используется высокочувствительное реле РТЗ-51 или электронное, а в качестве реле однократного повторного включения используется реле РПВ-58.
При наличии устойчивого КЗ в контактной сети наведенное напряжение будет близко к нулю (по опыту Горьковской при КЗ наведенное напряжение не более 350 В) реле с катушкой 13 не сработает (так как уставка 500 В), контакт 18 не замкнется и цепь на включение выключателя 2 фидера будет разомкнута. Тем самым осуществится запрет АПВ.
Далее при устойчивом КЗ происходит поиск повреждений путем отключения продольных разъединителей контактной сети. При этом энергодиспетчер, руководящий этим поиском, наблюдает за состоянием ламп 24 и 25. В отличие от прототипа [2] в Полезной модели разделена информация, передающаяся на щит энергодиспетчера: «повреждение отсутствует» - при замкнутом контакте 22 формируется сигнал 30 «повреждение отсутствует», который по каналу 27 передается на лампу 24 зеленого свечения сигнального устройства 32, а при информации «повреждение присутствует» - при замкнутом контакте 23 формируется сигнал 31 «повреждение присутствует», который по каналу 27 передается на лампу 25 красного свечения сигнального устройства 32.
При включенном выключателе 2 замыкающий контакт 21 реле-повторителя отключенного положения выключателя 2 размыкается и обе лампы 24 и 25 на щите энергодиспетчера не горят. Подробная работа телесигнализации в системе телеуправления рассмотрена в [3]. При устойчивой и длительной работе лампы 24 зеленого свечения процесс поиска повреждения заканчивается.
Технико-экономический эффект проявляется в том, что при запрете АПВ уменьшается вероятность пережога контактной сети, а при поиске повреждения с использованием сигнального устройства нет необходимости включать выключатели для опробования контактной сети с возможным повреждением, что также уменьшает объем повреждения и снижает вероятность пережога контактной сети.
Кроме того, после проведения работ со снятием напряжения, по завершению технологического «окна» при сборке нормальной схемы, до подачи напряжения выключателем в контактную сеть устройство по Полезной модели позволяет убедиться в отсутствии «забытых» заземляющих штанг или других заземлений на данном участке.
Учтены замечания эксперта по заявке [4]. Схема в опытной эксплуатации на тяговых подстанциях Агрыз и Горький-Сортировочная Горьковской ж.д.
Литература
1. Изобретение №2397502 от 29.04.2009 Устройство контроля проходящих и устойчивых коротких замыканий в контактной сети переменного тока. (Герман Л.А., Герман В.Л). Опубл. 20.08.2010
2 Изобретение №2339961 от 27.03.2007. Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети. (Герман Л.А., Авилов В.Ю и др.). Опубл. 27.11.2008
3. Почаевец B.C. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог. М.: Маршрут, 2003. - 318 с.
4. Заявка №2012129586 от 12.07.2012 (авторы Герман Л.А. и др)