УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к системе автоматизации электроснабжения электрических железных дорог, а именно к устройствам автоматизации поиска короткого замыкания в контактной сети переменного тока железных дорог.
Известно Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети двухпутного участка контактной сети переменного тока электрических железных дорог [1], содержащее шины 27,5 кВ тяговой подстанции с подключенными через управляемые выключатели контактной сети первого и второго пути и линией продольного электроснабжения ДПР-27,5 кВ, причем контактная сеть находится в зоне электромагнитного влияния линии продольного электроснабжения ДПР-27,5 кВ и взаимного влияния между контактной сетью первого и второго путей, реле-повторители отключенного состояния выключателей, трансформатор напряжения с первичной и вторичной обмотками, реле напряжения с замыкающим контактом, низкочастотный фильтр и сигнальное устройство, причем первичная обмотка трансформатора напряжения подключена одним выводом к рельсу, а вторичная обмотка подключена к входу низкочастотного фильтра, сигнальное устройство через замыкающий контакт реле напряжения подключено к «+110 В» и «-110 В» источника питания,
Для его реализации необходимо установка рассматриваемых устройств [1] на каждый фидер контактной сети тяговой подстанции. Аналогичные требования и в аналоге [2]. В частности, для обычной подстанции требуется пять комплектов устройств. Для тяговой подстанции, рассмотренной в прототипе [1] - требуется два комплекта. В этом недостаток прототипа [1] и аналога [2].
Цель предлагаемой полезной модели - упрощение устройства путем установки только одного комплекта для контроля короткого замыкания на всех выключателях контактной сети одной тяговой подстанции.
Поставленная цель достигается тем, что в указанное устройство введена запасная шина, к которой подключены контактная сеть первого и второго пути через управляемые обходные разъединители с блок-контактами и второй вывод первичной обмотки трансформатора, два реле включения обходных разъединителей, замыкающие контакты реле фиксации команд включения и отключения управляемых выключателей и кнопка автоматического включения по телеуправлению того обходного разъединителя контактной сети, в зоне которого короткое замыкание, причем цепь из последовательно соединенных для выключателя контактной сети первого пути замыкающего контакта реле фиксации, первого замыкающего контакта реле повторителя отключенного положения выключателя, реле включения обходного разъединителя контактной сети первого пути с его размыкающим блок-контактом подключена параллельно цепи из последовательно соединенных для выключателя контактной сети второго пути замыкающего контакта реле фиксации, второго замыкающего контакта реле повторителя отключенного положения выключателя, реле включения обходного разъединителя контактной сети второго пути с его размыкающим блок-контактом подсоединена через замыкающий контакт кнопки автоматического включения по телеуправлению к «+110 В» и «-110 В» источника питания, а выход фильтра подключен через вторые параллельно соединенные замыкающие контакты повторителей отключенного положения выключателей контактной сети первого и второго пути к катушке реле напряжения.
Такое выполнение устройства позволяет по команде оператора (энергодиспетчера) автоматически переключать один комплект устройства к контактной сети того пути, на котором произошло короткое замыкание.
Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети представлено на чертежах.
На фиг.1 к шинам 1 тяговой подстанции подключены контактная сеть первого 2 и второго 3 пути железной дороги через выключатели 4 и 5 соответственно, и линия продольного электроснабжения ДПР-27,5 кВ 6 через выключатель 7.
На контактную сеть первого и второго пути воздействует наведенное напряжение за счет электрического влияния контактной сети первого и второго пути и линии ДПР-27,5 кВ из-за распределенной емкости: «контактная сети 2 пути - контактная сеть 1 пути», «ДПР-27,5 кВ - контактная сеть 1 и 2 пути», «контактная сеть 1 и 2 пути - рельсы» (эквивалентные значения распределенной емкости 8, 9, 10, 11, 12 показаны на фиг.1).
Наведенное напряжение на контактную сеть первого и второго пути за счет магнитного влияния может быть при наличии тока нагрузки в контактной сети смежного пути. Магнитное влияние от ДПР-27,5 кВ незначительно из-за малой нагрузки ее.
На тяговой подстанции смонтирована запасная шина 13, к которой подключена контактная сеть первого и второго пути соответственно через управляемые первый и второй обходные разъединители 15 и 14. (Отметим. что по типовым проектам наличие запасной шины - обязательно)
Трансформатор напряжения 16 подключен к запасной шине 13 и рельсу 17. Низкочастотный фильтр 18 подключен к катушке реле напряжения 19 через замыкающие контакты повторителей 20 и 21 отключенного положения выключателей контактной сети первого и второго пути. Сигнальное устройство 22 через замыкающий контакт 23 реле напряжения 19 подключается к «+110 В» и «-110 В» источника питания. Короткое замыкание (КЗ) в контактной сети первого пути зафиксировано в одной из возможных точек 24.
На фиг.2 показана схема автоматического выбора обходного разъединителя (14 или 15) в зоне которого произошло КЗ.
Схема запускается кнопкой автоматического включения по телеуправлению 25. Реле 26 включения обходного разъединителя 15 первого пути и реле 27 включения обходного разъединителя 14 второго пути включены через замыкающие контакты реле фиксации 28 и 29 и замыкающие контакты 30 и 31 реле повторителей отключенного положения выключателей соответственно первого и второго путей и размыкающие блок-контакты 32 и 33 соответственно обходных разъединителей контактной сети первого и второго путей.
За основу схемы управления выключателями 4 и 5 контактной сети взята типовая схема автоматики фидера контактной сети переменного тока [3, рис.4.1].
Устройство работает следующим образом.
Рассмотрим случай устойчивого КЗ в точке контактной сети 24.
В исходном состоянии все выключатели 4, 5, 7 включены для питания контактной сети 2 и 3 и линии ДПР 6, обходные разъединители 14 и 15 отключены.
При КЗ в точке 24 отключается выключатель контактной сети первого пути 4, затем включается по штатному АПВ и снова отключается. После этого в соответствие с [4] на электроподвижном составе (ЭПС) в течение 2 минут опускают токоприемники.
В это время энергодиспетчер подготавливает схему для поиска КЗ. Для этого он нажимает кнопку 25 и срабатывает реле 26 включения обходного разъединителя 15 по цепи: замкнутый контакт 28 реле фиксации выключателя 4 (так как выключатель отключился аварийно от защит), замкнутый контакт 30 реле повторителя отключенного положения выключателя 4 и блок-контакт 32 замкнут при отключенном обходном разъединителе 15. Выходной контакт реле 26 включает обходной разъединитель 15. (схема управления разъединителем представлена в [3, рис.4.10,б]), после чего контакт 32 размыкается и реле 26 обесточивается.
Важно отметить, что реле 27 не сработает, так как выключатель 5 остается включенным. Так происходит автоматический выбор того обходного разъединителя, который необходимо включить для поиска повреждения. Это главное в предлагаемой Полезной модели.
Итак, после вышеуказанных действий трансформатор напряжения 16 подключился к контактной сети первого пути.
Если ток по второму пути отсутствует, то нет магнитного влияния на контактную сети первого пути, а при КЗ на первом пути напряжение от электрического влияния равно нулю. Поэтому реле 19, подключенное к фильтру 18 через замкнутый контакт 20, и сигнальное устройство 22 не сработают.
При наличии тока тяговой нагрузки на втором пути (несинусоидального характера с четким выделением 3, 5 и других высших гармоник) наведенное напряжение от магнитного влияния также будет иметь ярко выраженный несинусоидальный характер. Фильтр 15 отфильтровывает высшие гармоники напряжения и при нулевом значении напряжения от электрического влияния (так как на первом пути устойчивое КЗ) реле 19 не сработает и поэтому не сработает и сигнальное устройство 22.
Итак, при устойчивом КЗ сигнальное устройство 22 не сработает, и это указывает на запрет повторного включения выключателя 4 и на необходимость последующего поиска места КЗ, например, путем поочередного отключения продольных разъединителей, расположенных вдоль контактной сети. При этом после отключения очередного разъединителя не нужно включать выключатель для опробования контактной сети. Срабатывание сигнального устройства после отключения очередного разъединителя укажет на отключение повреждения, то-есть укажет на место КЗ.
Здесь важно указать на следующее. Если бы отсутствовал фильтр 18, то от магнитного влияния сигнальное устройство 22 сработало бы ложно. Поэтому низкочастотный фильтр 18 отфильтровывает высшие гармонические в напряжении контактной сети, что и позволяет блокировать ложное срабатывание устройства.
Аналогично работает устройство и при числе выключателей контактной сети более двух.
После ликвидации аварийной обстановки схему приводят в исходное состояние с отключением обходных разъединителей.
Технико-экономический эффект Полезной модели определяется снижением капитальных затрат для внедрения устройства для поиска повреждений (КЗ) на контактной сети.
Источники информации
1. Полезная модель №77447 от 26.03.2008 «Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока»
2. Заявка на изобретение №20071111014 от 27.03.2007 «Устройство контроля короткого замыкания на однопутном участке», положительное решение 7.05.2007
3. Почаевец B.C. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог. М.: Маршрут, 2003. - 318 с.
4. Инструкция о порядке действий локомотивных бригад и работников дистанций электроснабжения при повреждениях токоприемников, контактной сети и комиссионном их рассмотрении. №ЦТ-ЦЭ-860. М.: МПС РФ, - 2001. - 32 с