УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИСКРОВОГО ПРОМЕЖУТКА, УСТАНОВЛЕННОГО В ЦЕПИ ЗАЩИТЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния искрового промежутка (ИП), установленного в цепи защиты железобетонных опор контактной сети электрифицированных железных дорог.
Изобретение может быть использовано при контроле состояния диодного заземлителя, установленного в цепи защиты железобетонных опор.
Известно устройство контроля состояния ИП, установленного в цепи защиты железобетонной опоры контактной сети (ЦЭ№197-5/1-2. Технологические карты на работы по содержанию и ремонту устройств контактной сети электрифицированных железных дорог. Книга II «Техническое обслуживание и текущий ремонт», п.1.2.21 главы 1.2. «Диагностические испытания и измерения». - М.: МПС, Департамент Э и Э. - 1999. - 427 с), содержащее вольтметр, подключенный к выводам ИП. При прохождении электроподвижного состава к ИП прикладывается вызванный тяговым током потенциал рельса (Up) и если ИП не закорочен, то показания вольтметра изменяются. При низкоомной межэлектродной закоротке в ИП, т.е. при закороченных между собой электродах ИП, показания вольтметра остаются нулевыми.
Недостатком устройства является невозможность измерения с его помощью величины напряжения электрического пробоя (Uпр) ИП, который отбраковывается при Uпр<1500 B, в то время как в подавляющем большинстве случаев потенциал рельса не превосходит нескольких десятков вольт, т.е. выполняется условие Up≪Uпр. Кроме того, устройство контроля ИП работоспособно только при прохождении электроподвижного состава мимо железобетонной опоры с ИП, что при больших интервалах в движении приводит к необоснованным затратам времени на выявление ИП с низкоомной межэлектродной закороткой.
Известно устройство «Импульс» контроля состояния ИП (Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети» (К-146-2002)/МПС РФ, Департамент электрификации и электроснабжения: А также «Руководство по эксплуатации прибора «Импульс»), подключаемое к выводам выведенного из цепи защиты опоры ИП. Устройство «Импульс» содержит вольтметр, выходной конденсатор,
заряжаемый внутренним источником напряжения постоянного тока до контролируемого по показаниям вольтметра уровня испытательного напряжения.
Устройство работает следующим образом. Две клеммам устройства «Импульс» присоединяют к двум выводам ИП, один из которых отсоединен от идущего к консоли опоры спуска, а второй остается соединенным со спуском, идущим к рельсу. Заряжают внутренним источником постоянного тока выходной конденсатор устройства «Импульс» до первого уровня испытательного напряжения, величина которого измеряется по показаниям входящего в устройство вольтметра, и коммутируют выходной конденсатор устройства «Импульс» на ИП. Если в ИП имеется низкоомная межэлектродная закоротка, то после коммутации происходит резкий сброс до нулевого значения напряжения на выходном конденсаторе и вольтметре устройства «Импульс», что является основанием для отбраковки ИП. Если электроды ИП не закорочены между собой, то ИП выдерживают в течение 30 секунд под воздействием сохраняющегося на конденсаторе испытательного напряжения первого уровня, затем принудительно сбрасывают напряжение с конденсатора устройства до нулевого значения, вновь подзаряжают конденсатор внутренним источником, но уже до второго уровня испытательного напряжения, контролируемого по показаниям вольтметра, коммутируют конденсатор устройства «Импульс» на ИП, выдерживают ИП в течение 30 секунд под воздействием сохраняющегося на конденсаторе напряжения второго испытательного уровня. Продолжают испытания ИП при последовательном приложении к нему ступенчато возрастающих по величине и контролируемых по показаниям вольтметра уровней испытательного напряжения до уровня напряжения, при котором происходит электрический пробой ИП, выполняя циклически повторяющиеся следующие операции: зарядка выходного конденсатора прибора «Импульс» до нормированного уровня испытательного напряжения; коммутация конденсатора устройства «Импульс» на ИП; выдержка ИП в течение 30 секунд под действием сохраняющегося на конденсаторе устройства «Импульс» испытательного напряжения; принудительный сброс напряжения с выходного конденсатора устройства «Импульс» до нулевого значения; очередная зарядка выходного конденсатора устройства «Импульс» до следующего нормированного уровня испытательного напряжения. После завершения испытания сравнивают измеренное значение напряжение, при котором произошел сброс напряжения с выходного конденсатора при его коммутации на ИП. При Uисп<1500 В ИП бракуется.
Недостатком устройства является высокая погрешность измерения напряжения Uпр, определяемая шагом напряжения ΔU=100B между уровнями испытательного напряжения. Кроме того, большое количество технологических операций при испытаниях
ИП, требует значительных затрат времени, что снижает оперативность контроля состояния ИП.
Из всех известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство контроля состояния ИП (К-146-2002 «Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети», МПС РФ - М.: Трансиздат, 2003, с.12), содержащее конденсатор, вольтметр и мегаомметр МС-06..
Устройство работает следующим образом. К демонтированному из цепи защиты опоры ИП подключают устройство, содержащее параллельно соединенные между собой конденсатор, вольтметр и мегаомметр МС-06 с выходным (испытательным) напряжением 2000 В. Вращают ручку мегаомметра МС-06 с плавно увеличивающейся частотой вращения, измеряют при визуальном наблюдении за показаниями вольтметра прикладываемое к ИП, возрастающее по величине испытательное напряжение вплоть до напряжения электрического пробоя ИП, который сопровождается резким сбросом показаний вольтметра до нулевого значения. Состояние ИП оценивают по результатам сравнения измеренного значения напряжения с нормируем значением Uпр≥1500 B. ИП бракуется, если измеренное его значение Uпр<1500 B, в том числе и в случае, когда при вращении ручки мегаомметра показания вольтметра остаются нулевыми, что идентифицирует ИП с низкоомной межэлектродной закороткой.
Недостатком устройства является необходимость выполнения измерений на отсоединенном от металлических спусков ИП, что требует дополнительных затрат времени на монтаж и демонтаж схемы защиты опор и схемы контроля состояния ИП. Визуальная регистрация показаний вольтметра при испытаниях ИП приводит к высокой погрешности измерения напряжения электрического пробоя Uпр ИП, а значительная масса комплектующих устройство элементов (конденсатора, вольтметра и мегаомметра МС-06) затрудняет контроль состояния ИП, выполняемом оператором при пешем обходе железобетонных опор участка электрифицированной железной дороги.
Задачей данной полезной модели является повышение надежности контроля состояния установленного в цепи защиты железобетонных опор контактной сети ИП, путем повышения точности измерения величины напряжения его электрического пробоя и оперативности выявления низкоомной межэлектродной закоротки в ИП.
Поставленная задача реализована в устройстве контроля состояния ИП, установленного в цепи защиты железобетонных опор контактной сети, содержащем подключенные к источнику питания генератор пилообразного напряжения, индикатор визуальной регистрации приложенного к искровому промежутку испытательного напряжения, вольтметр, подключенный к выходным клеммам генератора, благодаря тому,
что в устройство введены регистр-защелка и пороговый элемент, входы которых подключены к источнику питания, входы порогового элемента связаны с входом генератора пилообразного напряжения, а вольтметр связан с другим входом регистра-защелки, выход которого соединен с входом индикатора.
Повышение надежности измерения напряжения электрического пробоя искрового промежутка достигнуто благодаря введению в заявляемое устройство порогового элемента и регистра-защелки, которые при превышении нормированного уровня током в цепи питания генератора подает команду на срабатывание регистра-защелки, что сопровождается выводом на индикатор содержащегося в регистре-защелке последнего измеренного вольтметром значения и отключением генератора пороговым элементом от источника питания.
На фиг.1 представлено заявляемое устройство, подключенное к искровому промежутку, установленному в цепи защиты железобетонной опоры контактной сети.
На фиг.2 представлена эпюра пилообразного испытательного напряжения, воздействующего на ИП при контроле его состояния.
На фиг.3 представлена эпюра синусоидального испытательного напряжения, воздействующего на ИП при контроле его состояния.
1
2
Заявляемое устройство (фиг.1) включает источник питания 3, к выходным клеммам которого через тумблер 4 подключены регистр-защелка 11, пороговый элемент 5, через которые к источнику питания 3 подключен вольтметр 7. Входы вольтметра 7 и порогового элемента связаны с входом регистра-защелки 11, выход которого связан с входом индикатора 12. Выходом устройства являются клеммы K и К
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Выходные клеммы 8 устройства соединяют с выводами ИП 9, один из выводов которого предварительно отсоединяют от спуска 10, идущего к узлу крепления 13 консоли 15 на железобетонной опоре 14, а второй вывод ИП 8 оставляют соединенным спуском 2 с рельсом 1. После включения устройства тумблером 4 к ИП от генератора 6 прикладывается возрастающее по величине испытательное напряжение, измеренные вольтметром 7 значения напряжения поступают на вход регистра-защелки 11. При превышении нормированной величины током, протекающим в цепи питания генератора 6, что вызвано электрическим пробоем ИП или низкоомной закороткой его электродов, срабатывает пороговый элемент 5, управляющим сигналом которого из регистра-защелки 11 на индикатор 12 выводится последнее, измеренное вольтметром 7 значение выходного напряжения генератора 6, который отключается от источника питания пороговым элементом 5.
Выведенное на индикатор 12 значение напряжения сравнивают с нормативной для ИП величиной напряжения электрического пробоя Uпр и при Uпр<1500 B ИП
отбраковывается. По выведенному на индикатор значению напряжения U≤30-50 B идентифицируют ИП с низкоомной межэлектродной закороткой.
Устройство позволяет значительно снизить погрешность измерения пробивного напряжения ИП, величина которой будет определяться соотношением скорости подъема испытательного напряжения и интервалом дискретизации (частотой измерения) текущего значения выходного напряжения генератора, поступающего на вход регистра-защелки. Так, при скорости подъема испытательного напряжения, равной 1000 В/сек и при частоте поступления нового измеренного значения напряжения на вход регистра-защелки F=10000 Гц, перед измеренным напряжением пробоя Uпр=1600 B за 1,6 секунды на вход регистра-защелки поступит 16000 результатов измерений выходного напряжения генератора пилообразного напряжения. Таким образом выходное (испытательное) напряжение генератора будет измеряться с шагом ΔU=0,1 В, величина которого и будет определять погрешность измерения величины напряжения электрического пробоя ИП. Для рассматриваемого примера измеренное значение напряжения электрического пробоя ИП можно представить в виде: Uпр=1600±0,1 В, а на измерение величины пробивного напряжения ИП, после приложения к нему испытательного напряжения, будет потрачено всего 1,6 секунды.
Введение в устройство порогового элемента, отключающего от источника питания генератор пилообразного напряжения в момент превышения нормированной величины протекающим в его цепи питания током вследствие электрического пробоя ИП или закоротки его электродов, позволяет по команде порогового элемента, с помощью введенного в устройство регистра-защелки, вывести на индикатор последнее, измеренное вольтметром значение выходного напряжения генератора перед его отключением от источника питания пороговым элементом. Взаимодействие между пороговым элементом и регистром-защелкой позволяет исключить визуальное наблюдения за показаниями индикатора, на который гарантированно выводится последнее, измеренное вольтметром, значение выходного напряжения генератора.
Введение в устройство регистра-защелки и порогового элемента позволяет резко снизить затраты времени на контроль состояния ИП при одновременном повышении надежности оценки его состояния.