СЕКЦИОНИРОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ
SECTIONALISATION OF OVERHEAD SYSTEM FOR SERVICING DUAL-SUPPLY ELECTRIC LOCOMOTIVES

Эксплуатация электровозов двойного питания, получающих электрическую энергию от контактной сети как постоянного тока напряжением 3 кВ, так и от контактной сети переменного тока 25 кВ, позволяет обслуживать поезда без их смены на станциях стыкования. При этом при выезде электровоза из локомотивного депо, расположенного, например, на электрифицированной линии постоянного тока, локомотивная бригада во время приемки обязана проверить работу электрического оборудования электровоза при питании от источников и постоянного, и переменного тока. Аналогичная ситуация существует и в депо, находящимся на линии переменного тока. Секционирование контактной сети и осуществление переключения напряжения питания на специальной рабочей позиции существующими способами осложняет процедуру проверки электрического оборудования электровозов и не исключает случаи аварийного соединения участков контактной сети с различным напряжением или участков с высоким напряжением с заземленным контуром. С целью упрощения схемы секционирования и недопущения аварийных ситуаций предлагается электрическая схема контактной сети, которая может быть использована в локомотивном депо как постоянного, так и переменного тока.
В качестве прототипа рассмотрено техническое решение, предложенное в патенте №2309058 «Секционирование контактной сети в зоне экипировки электровозов постоянного тока». Однако в силу того что схема секционирования прототипа предназначена только для электровозов постоянного тока и лишь для подачи и снятия напряжения 3 кВ постоянного тока, для достижения указанных выше целей необходимо внести в схему соответствующие дополнения.
Предлагаемая электрическая схема секционирования контактной сети применительно к локомотивному депо, расположенному на электрифицированной линии постоянного тока, показана на фиг.1 и включает в себя: контактную сеть 1 с напряжением 3 кВ; участок контактной сети 2, в который подается напряжение постоянного тока 3 кВ или переменного 25 кВ и который может также обесточиваться и заземляться; вставки контактного провода 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10; секционные изоляторы 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20; секционные разъединители 21 и 22, шунтирующие секционные изоляторы 15 и 16; секционный разъединитель 23, подключающий участок контактной сети 2 к источнику высокого напряжения или заземленному контуру; секционный разъединитель 24, подключающий участок контактной сети 25 к высоковольтному источнику 3 кВ постоянного тока или источнику 25 кВ переменного тока.
Описанная выше схемы имеет три рабочих режима:
Режим 1. В участок контактной сети 2 подано напряжение постоянного тока 3 кВ. Секционные разъединители 21, 22, 23, 24 находятся в положении «1».
Режим 2. Участок контактной сети 2 обесточен и заземлен. Секционные разъединители 21, 22, 23 находятся в положении «2». Положение разъединителя 24 значение не имеет.
Режим 3. В участок контактной сети 2 подано напряжение переменного тока 25 кВ. Секционные разъединители 21, 22, 24 находятся в положении «2», а разъединитель 23 в положении «1».
Переход из одного режима в другой осуществляется переключением в определенной последовательности секционных разъединителей 21, 22, 23 и 24. Причем непосредственный переход из режима «1» в режим «3» и наоборот невозможен, для таких переключений схема секционирования переводится сначала в режим «2» и далее в тот режим, который выбран.
Переход схемы секционирования из режима «1» в режим «2» происходит по следующему алгоритму:
- секционные разъединители 21 и 22 переключаются из положения «1» в положение «2»;
- после переключения разъединителей 21 и 22 переключается в положение «2» секционный разъединитель 23;
- разъединитель 24 остается в том же положении, в котором находился до перехода.
Переход из режима «2» в режим «1» происходит по алгоритму:
- секционный разъединитель 24, если он находился в положении «2», переключается в положение «1»;
- секционный разъединитель 23 из положения «2» переключается в положение «1»;
- секционные разъединители 21 и 22 переключаются из положения «2» в положение «1».
Если перед переходом из режима «2» в режим «1» секционный разъединитель 24 находился в положении «1», то первый этап перехода исключается, а переключаются только разъединители 23, 21 и 22.
Переход из режима «2» в режим «3» происходит по алгоритму:
- секционный разъединитель 24 переключается из положения «1» в положение «2»;
- секционный разъединитель 23 переключается из положения «2» в положение «1».
Если перед переходом из режима «2» в режим «3» секционный разъединитель 24 находился в положении «2», то первый этап перехода исключается, а переключается только разъединитель 23. Переход из режима «3» в режим «2» происходит по алгоритму:
- секционный разъединитель 23 переключается из положения «1» в положение «2»;
- секционный разъединитель 24 остается в положении «2».
Электрическая схема управления секционными разъединителями приведена на фиг.2 и включает в себя: электромеханические приводы разъединителей 21, 22, 23, 24 (нумерация приводов совпадает с нумерацией соответствующих секционных разъединителей); блок контакты положения соответствующих секционных разъединителей 21.1÷21.6, 22.1÷2.6, 23.1÷23.8, 24.1÷24.5; блок контакты 26.2, 27.2, 28.2 и 28.5 командных реле 26, 27, 28. При подаче напряжения на вход «а» привод переводит соответствующий разъединитель в положение «1», а при подаче напряжения на вход «б» - в положение «2». Развертка замыкания блок-контактов разъединителей 21, 22, 23 и 24 указана на фиг.2. Из-за сложности и различия алгоритмов перехода высоковольтной схемы секционирования из одного рабочего режима в другой управление приводами разъединителей производится с помощью командных реле 26, 27, 28, электрическая схема управления которыми приведена на фиг.3 и включает в себя: обмотки соответствующих электромагнитных реле 26, 27 и 28; их нормально замкнутые и нормально разомкнутые блок-контакты; блок контакты секционных разъединителей; кнопки с самовозвратом 29, 30, 31. Электрическая схема управления командными реле в целом работает по принципу «самоблокирования». Оператор, выбрав необходимый алгоритм, нажимает соответствующую кнопку. Получив первоначальный сигнал, включается соответствующее командное реле, становится на «самоподхват» через собственные блок-контакты и разрывает свои блок-контакты в цепи других командных реле, после чего схема управления блокируется от возможных последующих воздействий оператора, в том числе и ошибочных. Одновременно включившееся командное реле запускает нужную последовательность переключений секционных разъединителей в соответствии с выбранным алгоритмом. По окончании переключений схема управления командными реле разблокируется и сможет воспринимать другие воздействия оператора.
Нажатие на кнопку 29 соответствует переключению схемы секционирования в режим «1»; то есть участок контактной сети 2 получит напряжение 3 кВ. Нажатие на кнопку 31 обеспечит снятие высокого напряжения с участка контактной сети 2 и его заземление на рельс, и, наконец, нажатие на кнопку 30 приведет к подаче на участок контактной сети 2 напряжения 25 кВ переменного тока.
В качестве примера работы электрической схемы секционирования контактной сети и схемы управления секционными разъединителями рассмотрим технологический процесс, состоящий из заезда электровоза двойного питания из-под контактной сети депо с напряжением 3 кВ постоянного тока на рабочую позицию, смены напряжения в участке контактной сети над рабочей позицией и проверки работы электрического оборудования при питании от источника 25 кВ переменного тока и обратного выезда под контактную сеть депо для последующей прицепки к поезду. Первоначально секционные разъединители 21, 22, 23, 24 находятся в положении «1», что обеспечивает подачу в участок контактной сети 2 напряжения 3 кВ постоянного тока и позволяет электровозу переехать из-под контактной сети 1 над тракционными путями депо на рабочую позицию под участок контактной сети 2. После отключения электрооборудования электровоза от контактной сети оператор должен перевести работу схемы секционирования из режима «1» (3 кВ, пост.) в режим «2» (участок 2 обесточен и заземлен), для чего он нажимает кнопку с самовозвратом 31. Электрическое питание схемы управления от источника Uy через блок-контакты 23.8 секционного разъединителя 23, замкнутых в положении «1», замкнутые контакты кнопки 31, блок-контакты 27.4 и 26.4 командных реле 27 и 26, замкнутых в отключенном положении реле, подается на обмотку командного реле 28. Реле включается и через замкнувшиеся блок-контакты 28.1 становится на самоподхват. Разомкнувшиеся блок-контакты 28.3 и 28.4 разрывают цепи питания реле 26 и 27 и делают невозможным их включение при нажатии кнопок 29 или 30. Через замкнувшиеся блок-контакты 28.2, блок-контакты 21.2 и 22.2 разъединителей 21 и 22, замкнутых в положение «1», питание подается к приводам разъединителей. Приводы переключают указанные разъединители в положение «2» (отключены), при котором блок-контакты 21.2 и 22.2 разомкнутся и приводы остановятся. После отключения разъединителей 21 и 22 электрическое питание через замкнувшиеся блок-контакты 21.3, 22.3 и блок-контакты 23.2 разъединителя 23, замкнутые в положение «1», подается на вход «б» разъединителя 23. Привод переключает разъединитель 23 в положение «2», т.е. заземляет участок контактной сети 2 на «землю» (заземленный рельс), и после разрыва блок-контактов 23.2 останавливается. Разъединитель 24 остается в положении «1». Блок-контакты 23.8 в положении «2» разъединителя 23 размыкаются и реле 28 отключается, что позволит в дальнейшем перевести схему секционирования в режим «1» или «2». В режиме «2», когда участок контактной сети 2 заземлен, локомотивная бригада и ремонтный персонал имеют возможность осмотреть крышевое оборудование электровоза, выполнить необходимые технологические операции по ремонту или экипировать электровоз песком. При этом невозможно гальваническое соединение поднятыми и соединенными между собой токоприемниками другого электровоза контактной сети 1 с высоким напряжением и заземленного участка 2. После окончания перечисленных работ оператор должен перевести работу электрической схемы секционирования из режима «2» в режим «3», для чего нажимает кнопку 30. Напряжение от источника Uy через блок-контакты 21.5, 22.5, 23.6, замкнутые при нахождении соответствующих секционных разъединителей 21, 22, 23 в положении «2», замкнутые контакты ненажатой кнопки 29, замкнутые контакты нажатой кнопки 30, блок-контакты 26.3 и 28.4, замкнутых при включенных реле 26 и 28, подается на обмотку реле 27, которое включается и через блок-контакты 23.7, замкнутых при нахождении разъединителя 23 в положении «2» и замкнувшиеся собственные блок-контакты 27.1 становится на самоподхват. Разомкнувшиеся блок-контакты 27.3 и 27.4 до окончания процесса переключения разъединителей 23 и 24 не позволят включиться командным реле 26 и 28. Через замкнувшиеся блок-контакты 27.2, блок-контакты 23.5, 21.4, 22.4, замкнутых при нахождении разъединителей 23, 21, 22 в положении «2», блок-контакты 24.2, замкнутых при нахождении разъединителя 24 в положении «1», напряжение от источника Uy подается на вход «б» электропривода разъединителя 24. Привод переводит разъединитель в положение «2», в котором блок-контакты 24.2 разрываются и питание привода прекращается. Через блок-контакты 24.4, замкнутых при нахождении разъединителя 24 в положении «2», блок-контакты 23.1, замкнутых при нахождении разъединителя 23 в положении «2», питание подается на вход «а» электропривода разъединителя 23. Привод переводит разъединитель 23 в положение «1» и после размыкания блок-контактов 23.1 останавливается. Блок-контакты 23.7 также размыкаются, реле 27 отключается, после чего командные реле готовы воспринимать другие команды оператора. После указанных переключений разъединителей 23 и 24 в участок контактной сети 2 подается напряжение 25 кВ переменного тока, и локомотивная бригада приступает к проверке электрооборудования электровоза. Во время нахождения электрической схемы секционирования в режиме «3» также невозможно произвести гальваническое соединение контактной сети 1 с напряжением 3 кВ постоянного тока и участка контактной сети 2 с напряжением 25 кВ переменного тока через поднятые и соединенные между собой токоприемники другого электровоза, приближающегося к участку контактной сети 2.
После окончания проверки электрооборудования электровоза при питании от источника переменного тока и перед выездом на станцию для прицепки к составу необходимо подать в участок контактной сети 2 постоянный ток. Для этого оператор сначала переводит схему секционирования контактной сети в режим «2». При нажатии кнопки 31 через блок-контакты 23.8, замкнутых в положении «1» разъединителя 23, замкнутые контакты нажатой кнопки 31, блок-контакты 27.4 и 26.4, замкнутых при отключенных командных реле 27 и 26, питание Uy подается на обмотку реле 28, которое включается и через собственные блок-контакты 28.1 становится на самоподхват. Разомкнувшиеся блок-контакты 28.3 и 28.4 разрывают цепи питания реле 26 и 27. Питание Uy через замкнувшиеся блок-контакты 28.2, блок-контакты 21.3 и 22.3, замкнутых в положении «2» разъединителей 21 и 22, блок-контакты 23.2, замкнутых в положение «1» разъединителя 23, подается на вход «б» электропривода разъединителя 23. Получив питание, привод переводит разъединитель 23 в положение «2». После чего блок-контакты 23.2 размыкаются, и привод останавливается. Блок-контакты 23.8 также размыкаются, и реле 28 отключается. Схема секционирования переходит в режим «2», при котором участок контактной сети 2 заземлен на рельс. Для подачи в участок 2 постоянного тока оператор нажимает кнопку 29. Через блок-контакты 21.5 и 22.5, замкнутых в положении «2» разъединителей 21 и 22, блок-контакты 23.6, замкнутых в положении «2» разъединителя 23, замкнутые контакты ненажатой кнопки 30, замкнутые контакты нажатой кнопки 29, блок-контакты 27.3 и 28.3, замкнутых в отключенном состоянии реле 27 и 28, питание от источника Uy поступает на обмотку реле 26. Реле включается и через блок-контакты 21.6 или 22.6, замкнутых в положении «2» разъединителей 21, 22, замкнутые собственные блок-контакты 26.1 становится на самоподхват. Разомкнувшиеся блок-контакты 26.3 и 26.4 разрывают цепи питания командных реле 27 и 28. Далее, питание Uy через замкнувшиеся блок-контакты 26.2, блок-контакты 23.4, замкнутых в положении «2» разъединителя 23, блок-контакты 24.1, замкнутых в положении «2» разъединителя 24, поступает на вход «а» электропривода разъединителя 24, который переводится в положение «1» и подсоединяет участок контактной сети 25 к источнику 3 кВ постоянного тока. При этом разомкнувшиеся блок-контакты 24.1 отключают цепь питания электропривода, а через блок-контакты 24.3, замкнутых в положении «1» разъединителя 24, блок-контакты 23.1, замкнутых в положении «1» разъединителя 23, питание подается на вход «а» электропривода разъединителя 23. Разъединитель переключается в положение «1». После переключения разъединителя 23 блок-контакты 23.1 размыкаются и привод останавливается. После переключения разъединителя 24 и 23, через их замкнувшиеся блок-контакты 24.5 и 23.3, блок- контакты 28.5, замкнутых при отключенном реле 28, блок-контакты 21.1 и 22.1, замкнутых в положении «2» соответствующих разъединителей 21 и 22, питание подается на входы «а» электроприводов указанных разъединителей, которые переключают разъединители в положение «1». После переключения разъединителей 21 и 22 блок-контакты 21.6 и 22.6 размыкаются и реле 26 отключается. Таким образом электрическая схема секционирования переходит в первоначальное состояние - режим «1». Локомотивная бригада поднимает пантограф электровоза и выезжает под контактный провод 1, постоянно находящийся под напряжением 3 кВ постоянного тока.
Предлагаемая электрическая схема секционирования позволяет использовать ее и в локомотивных депо, находящихся на электрифицированной линии переменного тока, для чего к зажиму «1» секционного разъединителя 24 подсоединяется источник 25 кВ переменного тока, а к зажиму «2» - 3 кВ постоянного тока.