УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ С ПОСТОМ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ НА РАЗЪЕДИНИТЕЛЯХ

Устройство относится к системе автоматизации электроснабжения электрических железных дорог, а именно к устройствам автоматического повторного включения выключателей фидеров контактной сети переменного тока железных дорог.
Известно устройство электроснабжения контактной сети переменного тока двухпутного участка железной дороги с постом секционирования (ПС) на разъединителях [1, 2], содержащее трансформатор напряжения поста секционирования, к которому подключена аппаратура автоматики отключения с задержкой Тпс разъединителей поста секционирования, время отключения которых Тр, выключатели четырех фидеров контактной сети двух смежных тяговых подстанций с блоками автоматического повторного включения (АПВ), причем время АПВ выключателей фидеров контактной сети равно (Тпс+Тр+1) сек. Недостаток устройства: при проходящих коротких замыканиях (КЗ) в контактной сети излишне отключаются разъединители поста секционирования, что приводит к снижению надежности работы поста секционирования, и кроме того, создается опасность повреждения секционных изоляторов контактной сети у поста секционирования (так как они становятся расшунтированными - «открытыми»).
Недостаток устраняется, если использовать изобретения [3, 4] с введением устройства контроля коротких замыканий (УККЗ) и быстродействующего АПВ (БАПВ) [5, 6] на выключателях фидеров контактной сети. Однако это связано с дополнительными капитальными затратами на трансформатор напряжения, контролирующего остаточное напряжение, микропроцессорное устройство УККЗ и т.д.
Целью настоящей Полезной модели является повышение надежности и упрощение устройства электроснабжения.
Прототипом Полезной модели принимаем схему в [1, рис.4,а]. Поставленная цель достигается тем, что в устройство электроснабжения контактной сети переменного тока двухпутного участка железной дороги с постом секционирования на разъединителях, содержащее трансформатор напряжения поста секционирования, к которому подключена аппаратура автоматики отключения с задержкой Тпс разъединителей поста секционирования, время отключения которых Тр, выключатели четырех фидеров контактной сети двух смежных тяговых подстанций с блоками автоматического повторного включения (АПВ), причем время АПВ выключателей трех фидеров контактной сети равно (Тпс+Тр+1) сек., введено на четвертом фидере контактной сети уменьшенное время АПВ выключателя равное (Тпс-0,5) сек.
Такое выполнение устройства, при котором введено на четвертом фидере контактной сети уменьшенное время АПВ выключателя равное (Тпс-0,5) сек., позволяет при проходящих КЗ быстро подавать напряжение в контактную сеть, и поэтому аппаратура автоматики поста секционирования не успевает отключить его разъединители.
Идея выполнения уменьшенного времени АПВ на фидере контактной сети была известна и раньше [1, 2], но она была реализована при условии введения устройства контроля коротких замыканий (УККЗ). В предлагаемой Полезной модели не требуется установка УККЗ и при этом получен положительный технико-экономический эффект. Это-главное в предлагаемой Полезной модели.
На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит выключатели 1, 2, 3 и 4 четырех фидеров контактной сети 5 двухпутного участка железной дороги, питающейся от шин 6 и 7 двух смежных тяговых подстанций. Выключатели оборудованы блоками автоматического повторного включения (АПВ) 8, 9, 10, и 11 после аварийных отключений выключателей. (обычно время АПВ фидеров контактной сети переменного тока принимается 4...6 сек.). На трех фидерах (например, на 1, 2 и 3 устанавливается время АПВ 4...6 сек) На четвертом фидере устанавливается уменьшенное время АПВ - 0,5 сек. Используется типовой вариант АПВ, например, на реле РПВ-58.
На посту секционирования 12 включен трансформатор напряжения 13, к которому подсоединяется аппаратура 14 автоматики отключения разъединителей 15, 16, 17 и 18. У поста секционирования расположены воздушные промежутки (секционные изоляторы) 19. При включенных разъединителях ПС секционные изоляторы зашунтированы, а при отключенных разъединителях ПС секционные изоляторы расшунтированы.
Задержка на отключение разъединителей в аппаратуре 14 равна Тпс (обычно - 1 сек), время отключения разъединителей Тр (принимается максимальное значение - 3 сек).
Аппаратура автоматики отключения разъединителей 15-18 поста секционирования 12 выполняется, например, по схеме на рис.4, 6 [2].
Устройство работает следующим образом. При КЗ, например в точке 20 контактной сети, аварийно отключаются от защиты все четыре выключателя 1, 2, 3 и 4, затем включается по АПВ 11 с временем 0,5 сек выключатель 4 фидера контактной сети и подает напряжение на всю межподстанционную зону между двумя тяговыми подстанциями, так как разъединители 15, 16, 17 и 18 поста секционирования 12 не отключились (в связи с временем задержки на отключение разъединителей Тпс=1 сек).
Если КЗ проходящее (самоустраняющееся), то фидер с выключателем 4 остается включенным и через 4...6 сек подключаются остальные фидера контактной сети с выключателями 1, 2. и 3. Таким образом, восстанавливается электроснабжение после аварийного отключения, и при этом разъединители поста секционирования не отключаются.
Итак, преимущество предлагаемой Полезной модели по сравнению с существующими схемами участков контактной сети с ПС на разъединителях (т.е. со штатными схемами) состоит в том, что при проходящих КЗ ПС не «разбирается», то-есть, разъединители ПС не отключаются. Опасность отключенного состояния разъединителей ПС состоит в том. что при проходе токоприемника воздушных промежутков (секционных изоляторов) 19 (то-есть, при проходе «открытых воздушных промежутков») существует повышенная вероятность их повреждения.
Если КЗ устойчивое, то работа предлагаемой Полезной модели не отличается от штатной схемы. При устойчивом КЗ в точке 20 аварийно отключаются от защиты все четыре выключателя 1, 2, 3 и 4, затем по АПВ с временем 0,5 сек включается выключатель 4 фидера контактной сети и сразу же повторно отключается. Через 1 сек отключаются разъединители 15-18 ПС, далее по АПВ с временем 4...6 сек включаются остальные выключатели 1, 2 и 3 фидеров контактной сети. Повторно отключается тот выключатель, в зоне которого произошло КЗ. В рассматриваемом случае отключается выключатель 1 фидера контактной сети.
Так как проходящие КЗ составляют около 90% всех случаев КЗ, то эффект применения Полезной модели очевиден (ПС «не разбирается»).
Полезная модель применима и на однопутных участках, а также на участках, где на постах секционировании вместо разъединителей смонтированы выключатели, но комплекты защит контактной сети на них отсутствуют.
Технико-экономический эффект определяется повышением надежности постов секционирования, и при этом нет необходимости в дополнительных капитальных вложениях. Действительно, для реализации предлагаемой Полезной модели требуется лишь уменьшить уставку времени АПВ на одном из четырех выключателей фидеров контактной сети.
При этом при проходящих КЗ (а таких около 90% всех случаев КЗ на контактной сети) пост секционирования не будет отключаться и тогда будут зашунтированы воздушные промежутки контактной сети у поста секционирования. В результате повышается надежность работы постов секционирования в аварийных ситуациях на контактной сети.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Сборник ЦНИИ ТЭИ - Сер. Электрификация и энергетическое хозяйство. Вып.14, 1965, с 3-16, «Посты секционирования и пункты параллельного соединения контактной сети переменного тока на разъединителях» (авторы Кравцов В.И., Герман Л.А., Шелом И.А.)
2. Герман Л.А., Пиглицын В.И., Демидов С.В. Новые схемы питания контактной сети / Локомотив - №11 - 2006 г, с.40-41
3. А.С. СССР №758015, МКИ G01R 31/02/ Устройство испытания контактной сети / Автор ГЕРМАН Л.А. Открытия. Изобретения, опубл. 23.08.80, бюл. №31.
4. Патент на изобретение RU 2316779, MTIK G01R 31/02 Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока / Авторы ГЕРМАН Л.А. и др. Опубликовано 10.02.2008 Бюл.№4.
5. Герман Л.А., Герман В.Л., Якунин Д.В. Контроль состояния контактной сети 25 кВ железных дорог в аварийных ситуациях. / Актуальные проблемы электроэнергетики. Труды НГТУ, том 59. - Н.Новгород: НГТУ, - 2006, с.202-204.
6. Герман Л.А., Герман В.Л. Микропроцессорное устройство контроля коротких замыканий в тяговых сетях. / Электроника и электрооборудование транспорта, №6-2007, с22.-27.