УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЛИНИИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА (ГЛУХОГО), ЧЕРЕЗ МАЛОЕ ПЕРЕХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, ЗАМЫКАНИЯ ФАЗЫ НА ЗЕМЛЮ В ЛИНИЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, НАХОДЯЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
DEVICE FOR AUTOMATIC MONITORING OF LINE ISOLATION RELATIVE TO GROUND AND OF PLACE IDENTIFICATION (DUMB) BY LOW INTERMEDIATE RESISTANCE, LINE-TO-GROUND FAULT OF PHASE WITHIN LINES WITH ISOLATED MIDPOINT CONDUCTOR

Устройство автоматического контроля изоляции линии относительно земли и определения места (глухого) через малое переходное сопротивление, замыкания фазы на землю в линиях с изолированной нейтралью, находящихся в условиях интенсивного воздействия электромагнитного поля контактной сети железных дорог, электрифицированных на переменном токе.
Изобретение относится к аппаратуре, обеспечивающей нормальное функционирование высоковольтных линий с изолированной нейтралью. На железных дорогах питание системы сигнализации СЦБ осуществляется высоковольтными линиями ВЛ СЦБ 6-10 кВ. Из-за особой важности бесперебойного питания системы сигнализации линии выполнены по схеме с изолированной нейтралью. Поэтому замыкание фазы на землю не приводит к отключению всей линии и имеется временной промежуток, чтобы найти и устранить неисправности. Длительное состояние ВЛ СЦБ с заземленной фазой не допустимо. Возникновение второго такого же замыкания на другой фазе, в любой точке сети приведет к короткому межфазному замыканию через землю, и произойдет серьезная авария с полной потерей питания аппаратуры СЦБ от этой линии. Такая авария обесточит сигнальные точки и неминуемо приведет к остановке движения поездов. Для своевременного обеспечения информацией обслуживающего персонала о возникновении замыкания фазы на землю применяют известное устройство автоматического контроля изоляции (ЗЗП-1), описанное в учебнике: «Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог». Ратнер М.П., Могилевский Е.Л. - М.: Транспорт, 1985 г.
Устройство принято в качестве прототипа. В прототипе в качестве датчика, используется трехфазный измерительный трансформатор НТМИ или НАМИ, первичные обмотки которого собраны в звезду с замкнутой на землю нейтралью, а вторичные обмотки собраны по схеме разомкнутого треугольника. В условиях интенсивного электромагнитного воздействия контактной сети переменного тока по первичным обмоткам этого трансформатора от наведенного напряжения в линии протекают токи нулевой последовательности и на клеммах разомкнутого треугольника появляется напряжение, которое воспринимается устройством так, будто бы произошло замыкание фазы на землю. В случае, если линия сильно приближена к контактной сети и уровень наведенного напряжения становится значительным (свыше 2 кВ для ВЛ СЦБ 6 кВ), токи нулевой последовательности по первичным обмоткам превышают критическое значение и приводят к выходу из строя измерительного трансформатора. В результате чего обслуживающий персонал получает либо ложную информацию, либо полное отсутствие таковой. Расчет сопротивления обмоток для нулевой последовательности изложен в научной статье Семеновой Е.Ю.: «Расчет индуктивности обмоток трансформатора для токов нулевой последовательности» в сборнике «Новое в хозяйстве электроснабжения» под ред. д.т.н. А.Б.Косарева. - М.: Интекст, 2003 г.
Так же известным является устройство для снижения электромагнитного влияния электрифицированных дорог переменного тока на трехпроводные линии с изолированной нейтралью, принцип работы которого изложен в работе авторов - Бочев А.С. Иодко Ю.В. Гетта Ю.Н. Семенова Е.Ю. - Патент №2155679 на изобретение: «Устройство для снижения электромагнитного влияния электрифицированных дорог переменного тока на трехпроводные линии с изолированной нейтралью» 2000 г. Данное устройство снижает наведенное напряжение в линии. Однако при оперативной работе с линией, где наведенное напряжение выше критического значения, в случае изменения порядка включения линии и устройства сгорает существующий на линии измерительный трансформатор НТМИ автоматики контроля изоляции линии относительно земли (ЗЗП-1).
Устройство для снижения электромагнитного влияния электрифицированных дорог переменного тока на трехпроводные линии с изолированной нейтралью принимаем в качестве аналога.
Цель изобретения - автоматический контроль изоляции линии относительно земли и дополнительно одновременное определение места «глухого» через малое переходное сопротивление замыкания фазы на землю в линиях с изолированной нейтралью ВЛ СЦБ в условиях интенсивного воздействия электромагнитного поля контактной сети железных дорог, электрифицированных на переменном токе.
В устройстве имеется (чертеж) контактная сеть 1; линия с изолированной нейтралью (ВЛ СЦБ) 2; фильтр нулевой последовательности 3; регулируемый источник (источник компенсации) 4; регулятор фазы 5; датчик напряжения 6; автоматический выключатель 7; пиковый амперметр 8; запоминающее устройство 9; устройство согласования с системой телемеханики 10; функциональный корректор 11 и индикатор информации 12.
Устройство работает следующим образом: получаемый сигнал от датчика напряжения 6 сдвигается в блоке регулятора фазы 5, по фазе на угол 180° эл. по отношению к наведенному напряжению в линии, усиливается по амплитуде до необходимого уровня напряжения компенсации в регулируемом источнике 4 и подается через фильтр нулевой последовательности 3 в трехпроводную линию ВЛ СЦБ 2. В линии 2 наведенное напряжение от контактной сети 1 компенсируется напряжением от источника компенсации 4. Отрегулированная индуктивность регулируемого источника 4 и естественные емкости линии относительно земли в режиме компенсации создают внутреннее сопротивление источника, практически равное бесконечности. При замыкании на линии 2 естественная емкость линии шунтируется и образуется замкнутая цепь для источника компенсации 4: линия, место замыкания (близкого к нулю) и земля. Источник компенсации 4 из разряда источника компенсирующего потенциала переходит в разряд источника напряжения, и по нему, и всему компенсирующему устройству начинает протекать ток, пропорциональный сопротивлению линии до места замыкания фазы на землю. Уровень тока, пропорциональный сопротивлению линии на момент «глухого» замыкания, через малое переходное сопротивление (сопротивление места замыкания близко к нулю) фиксируется пиковым амперметром 8, проходя через автоматический выключатель 7, и затем запоминается в запоминающем устройстве 9. Автоматический выключатель 7 отключает схему от питания, поступающего от датчика напряжения 6. При этом источник 3 переходит в режим холостого хода и линия ВЛ СЦБ продолжает оставаться в работе, питая оборудование СЦБ. Таким образом не нарушается основное положительное свойство системы с изолированной нейтралью - не отключать питание потребителей, предоставляя ремонтной бригаде время на устранение неисправности линии. Далее с запоминающего устройства 9 снимается сигнал для информации диспетчера через устройство согласования 10 и систему телемеханики. Так же с запоминающего устройства 9 сигнал поступает и на функциональный корректор 11. В функциональном корректоре 11 полученная величина сигнала, пропорциональная величине сопротивления линии от подстанции до места замыкания фазы на землю, по заранее имеющейся программе для данной ВЛ СЦБ переводит величину сопротивления в величину расстояния от подстанции до места замыкания на землю, учитывая при этом продольную неоднородность линии (кабельные вставки, разные типы и диаметры проводов) с дальнейшим выводом на индикатор информации 12.
Предлагаемое устройство исключает аварийный режим и получение ложной информации, а также обеспечивает автоматический контроль за нарушением изоляции линии относительно земли. В отличие от прототипа предлагаемое новое устройство и линия могут работать в условиях воздействия сильного электромагнитного поля контактной сети переменного тока. При этом не только снижается воздействие электромагнитного поля на оборудование и линию, как в аналоге, но и при замыкании фазы на землю, определяется место (глухого) через малое переходное сопротивление замыкания фазы на землю.