СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА
SAFETY SYSTEM OF HIGH-VOLTAGE ELECTRICAL EQUIPMENT OF ELECTRIC TRAIN

Изобретение относится к железнодорожному машиностроению, в частности, к средствам обеспечения техники безопасности на железнодорожном транспорте и служит для предупреждения контакта человека с открытыми токоведущими частями электрического оборудования электроподвижного состава и последующего поражения электрическим током.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является система безопасности высоковольтного оборудования электропоезда ЭС2Г (см. «Электропоезд с асинхронным тяговым приводом типа ЭГЭ серии ЭС2Г» Руководство по эксплуатации, ЭС2Г.0.00.000.000 РЭЗ Часть 4, с. 38-41). Данная система безопасности высоковольтного электрооборудования электропоезда включает защитные ограждения и блокировки. Защитные ограждения выполнены в виде оболочек электрических шкафов и контейнеров, а блокировки - в виде электромеханической ключевой блокировки, представляющей собой совокупность замкового рабочего выключателя, устройств выдачи ключей, замковых механизмов и ключей к замковым механизмам и обеспечивающих последовательный доступ к электрооборудованию при его обслуживании, исключающий подачу напряжения 380 В и 3 кВ к электрическому оборудованию электропоезда, как от контактной сети, так и от внешнего источника питания. В целях исключения подачи высокого напряжения на электропоезд при осмотре высоковольтного оборудования, а также при проведении ремонтных и пусконаладочных работ, производится процесс заземления с использованием электромеханической ключевой блокировки. При этом быстродействующие выключатели должны быть выключены, а токоприемники опущены. Электропоезд из-за большой составности является многокомпонентным транспортным средством. Электрическое оборудование размещено в крышевом, внутрипотолочном и подкузовном пространствах вагонов и в кабинах управления электропоезда. Доступ к электрооборудованию производиться набором ключей шести типов путем последовательной манипуляции по следующему пути: рабочий замковый выключатель - рабочий выключатель для отключения быстродействующего выключателя - заземляющие разъединители постоянного тока - устройство выдачи ключей для доступа к контейнерам с электрооборудованием 3 кВ - устройство выдачи ключей для доступа к контейнерам с электрооборудованием 380 В. Количество ключей в устройствах выдачи ключей для доступа в контейнеры 3 кВ и 380 В определяется количеством этих контейнеров. Общее количество ключей составляет 40 для основной минимальной пятивагонной составности электропоезда. Для облегчения идентификации ключи и замковые механизмы имеют цветовую маркировку.
Недостатком известной системы является невозможность использования электрического оборудования с разными типами блокировок, наличие большого количества ключей различного типа, усложняющее работу по деблокировке электрического оборудования, возможность утери каких-то ключей, высокая стоимость компонентов блокировок при использовании только электромеханической ключевой блокировки.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является применение в электроподвижном составе оборудования с различными типами блокировок таких как электромеханической ключевой блокировки и электрических блокировок совместно с электромагнитными устройствами фиксации и винтовыми соединениями люков обслуживания, электрические цепи которых интегрированы в электрические цепи электромеханической ключевой блокировки.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в системе безопасности высоковольтного электрооборудования электропоезда, включающей защитные ограждения и блокировки, выполненные в виде оболочек электрических контейнеров и электромеханической ключевой блокировки, представляющей собой совокупность замкового рабочего выключателя, устройств выдачи ключей, замковых механизмов и ключей к замковым механизмам и обеспечивающих последовательный доступ к электрооборудованию при его обслуживании, блокировка электрооборудования выполнена комбинированной: часть электрооборудования, поступающая от производителя оборудования в контейнерах, оснащенных замковыми механизмами, выполнена с электромеханической ключевой блокировкой, часть электрооборудования, требующая обеспечения регулярного доступа, выполнена с электрическими блокировками и фиксирующими люки обслуживания опасных зон контейнеров электромагнитными устройствами, часть электрооборудования, не требующая частого доступа, выполнена с электрическими блокировками и винтовыми соединениями, при этом электрические цепи электрических блокировок и фиксирующих электромагнитных устройств интегрированы в электрические цепи электромеханической ключевой блокировки.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема функционирования системы безопасности высоковольтного электрооборудования электропоезда.
В связи с тем, что графическое изображение фигуры заявленного изобретения плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить лист для фиг. 1 горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.
Согласно ГОСТ Р 52278-2004 безопасность оборудования - это свойство оборудования электроподвижного состава соответствовать требованиям безопасности при эксплуатации, обслуживании и ремонте в условиях, установленных в нормативной, конструкторской и технологической документации. Система безопасности высоковольтного электрооборудования предназначена для конфигурации электропоезда основной составности, включающей пять вагонов: два головных идентичных моторных вагона с кабинами управления 1.1 и 1.2, два идентичных прицепных промежуточных вагона с тяговым оборудованием 2.1 и 2.2, один промежуточный вагон 3. В условиях депо, при увеличении пассажиропотока, имеется возможность постановки в состав электропоезда дополнительного прицепного промежуточного вагона 3 и изменение основной составности на шестивагонную. На участках с высоким пассажиропотоком возможно осуществление соединения двух электропоездов в один состав. Низковольтное электрооборудование преимущественно размещено внутри электропоезда в оболочках внутривагонных шкафов и внутрипотолочных контейнеров, а высоковольтное - в оболочках контейнеров и только снаружи: на крыше вагонов и в подкузовном пространстве. Электропоезд является сложной многокомпонентной системой электрического оборудования. Представляющим опасность для обслуживающего персонала являются компоненты с напряжением 3 кВ и 380 В. На крышах вагонов 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 и 3 расположены контейнеры с климатическими установками пассажирских салонов 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 и 4.5, соответственно, а над кабинами управления головных вагонов 1.1 и 1.2 дополнительно установлены контейнеры с климатическими установками кабин управления 5.1 и 5.2, соответственно. В подкузовном пространстве головных вагонов 1.1 и 1.2 расположены контейнеры с тяговыми преобразователями 6.1 и 6.2. В подкузовном пространстве прицепных вагонов с тяговым оборудованием 2.1 и 2.2 размещены контейнеры с преобразователями собственных нужд 7.1 и 7.2, соответственно. В подкузовном пространстве промежуточного вагона 3 размещен контейнер компрессорной установки 8. Под каждым из вагонов 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 и 3 еще установлено по подкузовному контейнеру 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и 9.5, соответственно. Контейнеры 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и 9.5 состоят из высоковольтных и низковольтных секций. Контейнеры с тяговыми преобразователями 6.1 и 6.2 поступают от производителя оборудования с замковыми механизмами, при проведении действий по открыванию которых должна быть прекращена подача напряжения 3 кВ к электрооборудованию, а контейнеры с преобразователями собственных нужд 7.1 и 7.2 поступают от производителя оборудования с замковыми механизмами, при проведении действий по открыванию которых должна быть прекращена подача напряжения 380 В к электрооборудованию. Для осуществления этого предназначена электромеханическая ключевая блокировка 10, состоящая из замковых механизмов в контейнерах 6.1. 6.2, 7.1 и 7.2, рабочего замкового выключателя 11, включающего рабочий выключатель для отключения быстродействующих выключателей 12, приводимый в действие ключом «А», и рабочий выключатель для отключения питания от внешнего источника 13, приводимый в действие ключом «G», устройства выдачи 14 ключей «В» из одного ключа «А», заземляющие разъединители 15 и 16, устройства выдачи ключей 17, включающей устройство выдачи 18 ключей «F» из двух ключей «Е», и устройство выдачи 19 ключей «Н» из одного ключа «G» и одного ключа «F». Для обеспечения безопасности высоковольтного электрического оборудования контейнеров 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 5.1, 5.2 и 8, не требующих частого доступа, они оснащены электрическими блокировками 20 и механической фиксацией винтовыми соединениями 21 люков доступа к электрооборудованию. Высоковольтные секции подкузовных контейнеров 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и 9.5 являются опасными зонами и поэтому их люки обслуживания также оснащены электрическими блокировками 20, но в связи с тем, что в эти зоны необходим регулярный доступ они оснащены быстродействующими электромагнитными фиксирующими устройствами 22. Электрические цепи электрических блокировок и фиксирующих электромагнитных устройств интегрированы в электрические цепи электромеханической ключевой блокировки. Применение чисто электромеханической ключевой блокировки в многокомпонентных системах электрооборудования из-за сложности и дороговизны является не оправданным. Также манипуляция с большим количеством разнообразных ключей вызывает большие неудобства.
Работает система безопасности высоковольтного электрооборудования электропоезда, оснащенной комбинированной блокировкой, при доступе к электрооборудованию, находящемуся под высоким напряжением, для исключения поражения электрическим током следующим образом:
1. Отключаются быстродействующие выключатели в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 2.1 и 2.2.
2. Опускаются токоприемники на прицепных вагонах с тяговым оборудованием 2.1 и 2.2.
3. Ключ «А» переводится в выключенное положение и извлекается из рабочего замкового выключателя 11, расположенного во внутреннем потолочном перекрытии промежуточного вагона 3. В результате происходит следующее: принудительное выключение всех быстродействующих выключателей и принудительное опускание токоприемников в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 2.1 и 2.2, если это действие не было выполнено машинистом. При этом в электропоезде присутствует только низковольтное напряжение. Ключ «А» вставляется в устройство выдачи 14 ключей «В» в промежуточном вагоне 3 и поворотом ключа производится разблокировка двух ключей «В».
4. Два ключа «В» вынимаются из устройства выдачи ключей 14 в промежуточном вагоне 3, вставляются в заземляющие разъединители 15 и 16 в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 2.1 и 2.2 и переводятся в положение разблокировки рычагов заземляющих разъединителей.
5. Заземляющие разъединители вручную рычагами переводятся в положение «Вкл.», что приводит к заземлению токоприемников и разблокировки ключей «Е».
6. Два ключа «Е» вынимаются из заземляющих разъединителей 15 и 16 и вставляются в устройство выдачи ключей 18, расположенное в низковольтной секции подкузовного контейнера 9.3 в промежуточном вагоне 3. Если ключ «Е» отсутствует в заземляющих разъединителях 15 и 16, то ключ «В» и заземляющие разъединители 15 и 16 заблокированы. После установки ключей «Е» в устройство выдачи ключей 18 разблокируются пять ключей «F». В результате появляется доступ с помощью ключей «F» к контейнерам 6.1 и 6.2 с напряжением 3 кВ. Ключи «Е» будут заблокированы, пока все ключи «F» не будут возвращены обратно на место. Таким образом обеспечивается отключение и заземление электрооборудования с напряжением 3 кВ и одновременно появляется возможность проведения работ от внешнего источника питания напряжением 380 В.
7. Для доступа к контейнерам 7.1 и 7.2 с электрооборудованием 380 В необходимо повернуть и достать из рабочего замкового выключателя 11 ключ «G», при этом отключается питание от внешнего источника 380 В в прицепных вагонах с тяговым оборудованием 2.1 и 2.2 и создается заземление. Затем установить ключ «G» и один из ключей «F» в устройство выдачи ключей 19, что приведет к разблокировке ключей «Н» и доступу к контейнерам 7.1 и 7.2. Привязка к ключу «F» исключает возможность подачи питания 3 кВ при работе с электрооборудованием напряжением 380 В.
8. После установки ключа «G» и одного из ключей «Н» фиксирующие электромагнитные устройства 22 освобождают люки обслуживания опасных зон контейнеров 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и 9.5. В этой позиции ключа «G» и одного ключа «Н» допускается штатный доступ к оборудованию контейнеров 4.1, 4.2, 4.3. 4.4, 4.5, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, 7.1, 7.2, 8, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и 9.5. При попытке нештатного доступа в контейнеры 4.1, 4.2, 4.3. 4.4, 4.5, 5.1, 5.2 и 8, когда электромеханическая блокировка 10 находится в исходном состоянии, сработают электрические блокировки 20, что приведет прекращению подачи напряжения в указанные контейнеры. Попытка нештатного доступа в контейнеры 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и 9.5 будет пресечена фиксирующими электромагнитными устройствами 22. При попытке несанкционированного доступа в данные контейнеры сработают их электрические блокировки 20. При попытке доступа в контейнеры 4.1, 4.2, 4.3. 4.4, 4.5, 5.1, 5.2 и 8 до перестановки ключа «G» в устройство выдачи ключей 19 также сработают их электрические блокировки 20, отключив при этом подачу напряжения в 380 В от внешнего источника питания.
Приведение электропоезда в состояние готовности к эксплуатации с отменой процедуры заземления производится в обратном порядке. Общее количество ключей составляет 13 для основной минимальной пятивагонной составности электропоезда.