УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ НА ОТКЛЮЧЕННЫХ УЧАСТКАХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ЗОНАХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЛИЯНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности - к электроснабжению магистральных железных дорог. Модель может быть использована при контроле заземления участков воздушных линий, отключенных от питания, расположенных в зоне сильного электромагнитного влияния (например, отключенные участки железнодорожной контактной сети, отключенные участки линии продольного электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог переменного тока, расположенные в зоне влияния участков тяговой сети, находящихся под рабочим напряжением).
Известны устройства защитного заземления отключенных участков воздушных линий, расположенных в непосредственной близости от тяговых сетей железной дороги переменного тока (Л-1). Согласно действующим правилам, эти устройства состоят из двух заземляющих штанг, которыми ограждается зона проведения ремонтных работ на отключенной от питания воздушной линии. В начале и в конце зоны один из зажимов заземляющего шлейфа соответствующей заземляющей штанги соединяется с проводом отключенной линии, а второй соединяется с заземлителем, причем на
электрифицированных участках магистральных железных дорог в качестве заземлителя используется рельсовый путь. Протяженность зоны безопасной работы для ремонтируемых участков контактной сети не должна превышать двухсот, а для воздушных линий, расположенных не на опорах контактной сети, трехсот метров (Л-1). При выполнении этих требований электромагнитное влияние соседних участков тяговой сети, находящихся, как правило, под напряжением, снижается до уровня, допустимого по условиям обеспечения электробезопасности персонала.
Очевидно, что безопасность обслуживающего персонала зависит от надежного контакта заземляющих штанг с заземляемой воздушной линией и заземлителем (рельсовым путем). В частности, на железной дороге известны случаи, когда причиной травматизма становилось именно ненадежное крепление заземляющих шлейфов к подошве рельса.
Недостатком известного устройства, описанного в Л-1, является то, что оно не обеспечивает контроля целостности цепи заземления отключенного участка.
Известно устройство, фиксирующее целостность цепи заземления отключенного участка воздушной линии (отключенного участка контактной сети) (Л-2).
Описанное в Л-2 устройство контроля электробезопасности работ на контактной сети в зоне электромагнитного влияния содержит датчик сигнального тока, включаемый в цепь заземления на рельсовый путь одного из концов заземляемого участка, и формирует сигнал, предупреждающий об опасности, когда ток в датчике снижается до определенного уровня.
Это устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому устройству. Оно и взято за прототип.
Схема устройства-прототипа приведена на фиг.1.
Известное устройство-прототип (фиг.1) состоит из датчика сигнального тока 1, входные зажимы которого последовательно через заземляющий шлейф 2 заземляющей штанги включены в цепь заземления на рельсовый
путь 3 одного из концов заземляемого участка 4, а к выходным подключены разрядник 5, входные зажимы блока сравнения 6 амплитуды входного сигнала с регулируемой уставкой, состоящего из усилителя мощности 7, подсоединенного к его выходу амплитудного детектора 8 и подключенного к выходу амплитудного детектора порогового элемента 9, и входные зажимы блока питания 10, включающего в свой состав выпрямитель 11, выходные зажимы которого через подключенный параллельно к ним электрический конденсатор 12 подсоединены к входным зажимам регулируемого преобразователя 13, выходные зажимы которого соединены с зажимами питания входящих в устройство блоков и элементов, и из инвертора 14 и подключенного к его выходу элемента сигнализации 15, причем вход инвертора 14 подключен к выходу упомянутого блока сравнения 6 (к выходу порогового элемента 9).
Устройство-прототип работает следующим образом.
При надежных контактах заземляющих элементов с рельсовым путем 3 и концами заземляемого участка воздушной линии 4 по образовавшемуся контуру протекает наведенный ток i, который воспринимается датчиком 1. Сигнал с датчика усиливается до необходимого уровня усилителем 7, после чего поступает на амплитудный детектор 8. На выходе детектора вырабатывается сигнал, пропорциональный амплитуде его входного сигнала, а следовательно, и амплитуде сигнала датчика 1. Этот сигнал поступает на вход порогового элемента 9. Если уровень входного сигнала порогового элемента 9 превышает порог срабатывания этого элемента, на его выходе устанавливается сигнал логической «1», инвертор 14 вырабатывает периодический сигнал, поступающий на элемент сигнализации 15, который сигнализирует о нормальном функционировании заземления.
При нарушении контакта одной из заземляющих штанг с рельсом или контактным проводом нарушается замкнутость контура «контактный провод - заземляющая штанга - рельсовый путь - вторая заземляющая штанга». В результате сигнал с датчика 1 не приводит к срабатыванию порогового
элемента 9, инвертор 14 не работает (на его выходе держится сигнал логической «1»), элемент сигнализации 15 сигнализирует о нарушении цепи заземления.
Разрядник 5 предохраняет слаботочные цепи устройства при возможных перенапряжениях в контактной сети (например, разряды молнии в тяговую сеть, короткое замыкание в контактной сети соседнего пути и др.).
Недостатком известного устройства-прототипа является недостаточная надежность контроля целостности цепи заземления. Устройством не всегда фиксируется нарушение заземления той штанги, на которой не установлен датчик сигнального тока (правая штанга на фиг.1). Действительно, ток в датчике 1 определяется как магнитным, так и электрическим влиянием на отключенную линию расположенных рядом с ней участков контактной сети, находящихся под напряжением. Если нарушено заземление указанной штанги и длина отключенного от питания участка достаточно велика (более 10 км), через датчик протекает ток, обусловленный электрическим влиянием соседнего (параллельного) участка, находящегося под напряжением. Этот ток соизмерим с током, вызываемым в ограждаемом участке магнитным влиянием соседних участков, если их токовые нагрузки не велики.
Таким образом, область применения устройства-прототипа ограничена (в частности, оно не может быть использовано, если длина отключенного от питания участка воздушной линии достаточно велика).
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы устройства обеспечения электробезопасности работ на отключенных участках воздушных линий, расположенных в зонах электромагнитного влияния.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
В известное устройство, предназначенное для обеспечения электробезопасности работ на отключенных участках воздушных линий, расположенных в зонах электромагнитного влияния, состоящее из датчика сигнального тока, включенного в цепь заземления одного из концов
заземляемого участка, и подключенных параллельно выходным зажимам датчика разрядника, блока питания и первого блока сравнения входного сигнала с регулируемой уставкой, а также из инвертора и подключенного к его выходу элемента сигнализации, дополнительно введены подключенный к выходным зажимам датчика сигнального тока полосовой фильтр, к выходу которого подключен второй блок сравнения входного сигнала с регулируемой уставкой, к выходу которого подключен первый вход логического элемента 2И, второй вход которого подключен к выходу первого блока сравнения входного сигнала с регулируемой уставкой, а выход - ко входу инвертора.
Схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2.
Использованы следующие обозначения: 6.1 и 6.2 - соответственно первый и второй блоки сравнения входных сигналов с регулируемой уставкой, 16 - полосовой фильтр, 17 - логический элемент 2И, обозначения остальных элементов - такие же, как на фиг.1.
Устройство работает следующим образом.
-1
При надежных контактах заземляющих элементов с рельсовым путем 3 и концами заземляемого участка воздушной линии 4 по образовавшемуся контуру через датчик 1 протекает наведенный ток i, вызываемый магнитным влиянием соседних участков. Ток i содержит ток промышленной частоты (ω=314 с) и токи нечетных гармоник, кратных ω. Полосовой фильтр 16 пропускает основные гармоники этих кратных частот, срабатывают блоки 6.1 и 6.2 сравнения амплитуды входного сигнала с регулируемой уставкой, на выходе логического элемента 2И 17 появляется сигнал логической «1», запускающий инвертор 14, элемент сигнализации 15 сигнализирует о нормальном состоянии цепей заземления.
При нарушении цепи заземления, выполненной заземляющей штангой, в шлейфе которой не установлен датчик сигнального тока, через датчик 1, установленный в шлейфе другой штанги, протекает емкостной ток промышленной частоты (так как напряжение влияющей линии изменяется по
гармоническому закону с этой частотой). При достаточно большой длине отключенного от питания участка воздушной линии этот ток может достигать значительной величины, но в его составе отсутствуют гармоники с частотами, отличными от промышленной. Поэтому на выходе блока сравнения 6.2, а следовательно, и на выходе логического элемента 17, сохраняется сигнал логического «0», инвертор 14 не запускается, элемент 15 сигнализирует о нарушении цепи заземления.
Таким образом, предлагаемое устройство выявляет нарушение цепи заземления отключенного участка вне зависимости от длины этого участка. Тем самым повышается надежность работы устройства обеспечения электробезопасности работ на отключенных участках воздушных линий, расположенных в зонах электромагнитного влияния.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания.
1. Косарев Б.И., Зельвянский Я.А., Сибаров Ю.Г. Электробезопасность на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт. - 1981. - 215 с.
2. Свид. SU 1438981 А1 СССР, В60М 3/02. Устройство контроля электробезопасности работ на контактной сети в зоне электромагнитного влияния / Б.И.Косарев, А.И.Кушнир, С.И.Чернов, Ю.М.Домбаев (Россия). - 4264550/27-11; Заявлено 18.06.1987; Опубл. 23.11.1988. Бюл. №43.