УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЗАЩИТЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ НА ОТСОЕДИНЕННЫЕ ОТ РЕЛЬСОВ ОПОРЫ

Полезная модель относится к системе электроснабжения железных дорог, а именно к устройствам испытания защит контактной сети переменного тока от токов короткого замыкания.
Известно использование для защиты контактной сети от токов короткого замыкания при разземленных (отсоединенных от рельса) опорах устройства потенциальной защиты контактной сети (ПЗК), содержащего размещенный в металлическом шкафу трехэлектродный разрядник типа ЗСС с поджигающим электродом (короткозамыкателем), трансформатор поджига, разрядник, конденсатор, токоограничивающий резистор и разъединитель. Все установленные на опоре контактной сети конструкции, требующие заземления, подключены к защитному тросу, соединенному с упомянутым оборудованием (Защита контактной сети постоянного тока при различных способах заземления опор Шилкин П.М., Порцелан А.А., Котельников А.В. М., «Транспорт», 1977, с.74, рис.33).
Недостатком известного устройства является то, что им не предусмотрено оперативное управление и после его срабатывания возврат в исходное состояние обеспечивается обслуживающим персоналом. Другим недостатком является сложность в обслуживании поджигающего электрода и наличие открытых дуговых процессов. Изоляция данного устройства рассчитана на постоянное напряжение 3,3 кВ, в то время как предлагаемое устройство должно работать под переменным напряжением 27,5 кВ. Применение данного устройства не подразумевает запись аварийных процессов. Кроме того, устройство предназначено только для повышения чувствительности работы основной защиты и должно постоянно находиться в эксплуатации со всеми вытекающими затратами на обслуживание.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа смонтированное в испытательном вагоне устройство для исследования аварийных режимов работы тяговых подстанций, тяговых сетей переменного тока и устройств релейной защиты (Дынькин Е.Б. Защита тяговых сетей переменного тока при разземлении опор контактной сети: Монография. - Хабаровск, ДВГУПС, 1999, с.66-67, рис.2.8), содержащее измерительные трансформаторы тока и напряжения, регистрирующую и коммутационную аппаратуру, в том числе установленный между контактной сетью и заземлителем выключатель, при помощи которого воспроизводится режим короткого замыкания на разземленных опорах контактной сети.
К недостаткам известного устройства относится его комплектование крупногабаритной коммутационной и измерительной аппаратурой, размещаемой в вагоне, который необходимо доставлять к месту испытаний по железнодорожным путям, в связи с чем возникает потребность в длительных технологических «окнах» и ограничении движения поездов на протяжении всего времени проведения испытаний. Кроме того, не в полной мере обеспечивается точность измерения напряжения и электробезопасность персонала при проведения испытаний.
Режим короткого замыкания тяговой сети характеризуется резким возрастанием потенциалов рельсов и э.д.с., индуцированных в устройствах связи и в электрических сетях, расположенных вдоль электрифицированной линии железной дороги. Поэтому исследование режима короткого замыкания представляет большой практический интерес для решения вопросов релейной защиты, обеспечения безопасности работ и защиты проводных линий от опасных влияний (Карякин Р.Н. Тяговые сети переменного тока: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт - 1987, с.55).
Настоящей полезной моделью решается задача повышения надежности электроснабжения тяговых потребителей и сокращения затрат на проведение испытания защит контактной сети переменного тока, в том числе путем исключения необходимости в длительных технологических «окнах» на момент проведения испытаний.
Технический результат заключается в повышении мобильности устройства за счет обеспечения его компактности и автономности, а также в повышении точности измерений электрических величин и электробезопасности при проведении испытаний.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для испытания защит контактной сети переменного тока при коротком замыкании на отсоединенные от рельсов опоры, включающее аппаратуру для измерения тока, напряжения и регистрации аварийных процессов, установленные между контактной сетью и заземлителем выключатели для воспроизведения режима короткого замыкания на опорах контактной сети, содержит раму, закрепляемую на опоре контактной сети и блок управления выключателями. Рама выполнена из двух электрически изолированных друг от друга частей.
Аппаратура для регистрации аварийных процессов размещена на площадке, закрепленной на одной части рамы и электрически от нее изолированной. На другой части рамы размещены выключатели и блок управления.
Аппаратура для измерения тока и напряжения смонтирована на токопроводящей шине, один конец которой соединен с первым выключателем, а другой конец электрически соединен с телом опоры контактной сети и аппаратурой для регистрации аварийных процессов, второй выключатель соединен с контактной сетью при помощи шлейфа.
Данный технический результат достигается в частности тем, что аппаратура для измерения напряжения выполнена в виде делителя напряжения.
Технический результат достигается также тем, что устройство содержит блок управления выключателями, и тем, что блок управления содержит приемник радиосигналов.
Кроме того, регистратор аварийных процессов и блок управления выключателями снабжены источниками бесперебойного питания.
По сравнению с известным устройством для исследования аварийных режимов работы тяговых подстанций, тяговых сетей переменного тока и устройств релейной защиты, размещенном в испытательном вагоне, доставляемом по железнодорожным путям, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность электроснабжения тяговых потребителей, существенно уменьшить затраты на оборудование и эксплуатационные расходы за счет сокращения времени и трудозатрат на проведение испытаний, исключить необходимость в технологических «окнах» и ограничении движения поездов на период проведения испытаний.
Благодаря выполнению монтируемого на опоре контактной сети устройства для испытания защиты контактной сети переменного тока и его рамы в виде разборной малогабаритной конструкции, обеспечивается мобильность устройства и возможность перевозки к месту производства испытаний автотранспортом. Продолжительность времени на монтаж составляет около 30 минут. Подключение и отсоединения шлейфа, соединяющего выключатель с контактной сетью, осуществляют в технологические «окна» не более 15 минут каждое в момент отсутствия поездов на перегоне. После монтажа устройства ограничений в движении поездов нет.
Выполнением аппаратуры для измерения напряжения в виде делителя напряжения по сравнению с используемым в прототипе измерительным трансформатором напряжения, достигается уменьшение габаритов и массы аппаратуры, а также повышение точности измерения напряжения.
За счет дистанционного бесконтактного управления выключателями по радиоканалу, обеспечивается улучшение условий охраны труда и техники безопасности, исключается возможность поражения персонала электрическим током даже при пробое изоляции выключателей относительно их приводов.
Оснащение блока управления и регистратора аварийных процессов источниками бесперебойного питания позволяет обеспечить автономность функционирования устройства.
На чертеже приведен общий вид устройства для испытания защиты контактной сети переменного тока при коротком замыкании на отсоединенные от рельсов опоры.
Устройство содержит разборную металлическую раму 1, при помощи крепежных элементов закрепляемую на опоре 2 контактной сети. Рама 1 имеет примыкающую к опоре контактной сети опорную часть и соединенную с ней посредством изолирующей вставки 3 консольную часть.
На консольной части рамы 1 установлены два последовательно соединенных вакуумных выключателя 4 и 5. Первый выключатель 4 установлен с возможностью подсоединения его полюса через токопроводящую шину 6 и шлейф 7 к телу опоры 2. Второй выключатель 5 установлен с возможностью соединения его полюса с контактной сетью при помощи шлейфа 8.
На токопроводящей шине 6 смонтированы трансформатор тока 9 и активно-емкостный делитель напряжения 10, контролирующий напряжение относительно удаленной земли при помощи провода 11.
Трансформатор тока 9 и делитель напряжения 10 электрически соединены с регистратором аварийных процессов 12. Последний оснащен источником бесперебойного питания 13. Оба эти устройства установлены на площадке 14, посредством проводника 15 электрически соединенной с токопроводящей шиной 6. Площадка 14 закреплена на опорном изоляторе 16, установленном на раме 1.
Для дистанционного управления выключателями 4 и 5 устройство оснащено прикрепленными к консольной части рамы 1 блоком управления 17 с приемником радиосигналов (не обозначен) и источником бесперебойного питания 18.
Устройство работает следующим образом.
При подготовке к работе устройство, доставленное в разобранном виде к месту испытаний, например, автотранспортом, монтируют на опоре 2 в заданной точке контактной сети. Для этого прикрепляют на опору 2 разборную металлическую раму 1, на консольной части которой закрепляют выключатели 4 и 5, блок управления 17 и источник бесперебойного питания 18. На опорной части рамы 1 закрепляют изолятор 16 с площадкой 14, на которой размещают регистратор аварийных процессов 12 с источником бесперебойного питания 13. Токопроводящую шину 6 со смонтированными на ней трансформатором тока 9 и делителем напряжения 10 одним концом соединяют с полюсом выключателя 4. Другой конец шины 6 проводником 15 соединяют с площадкой 14 и при помощи шлейфа 7 - с телом опоры 2. Делитель напряжения 10 проводом 11 соединяют с удаленной землей. Собирают электрическую сеть по передаче сигналов с трансформатора тока 9 и делителя напряжения 10 на измерительные входы регистратора аварийных процессов 12. В технологическое «окно» производят подключение полюса второго выключателя 5 к контактной сети при помощи шлейфа 8.
После завершения монтажа устройства оператор подает в блок управления 17 радиосигнал на включение выключателей 4 и 5. При этом потенциал с контактной сети через шлейф 8, шину 6 и шлейф 7 подается в тело опоры 2 и по цепи начинает протекать ток короткого замыкания. С целью исключения повреждения опоры в случае отказа исследуемых защит на фидерах тяговой подстанции или/и поста секционирования, блок управления 17 через установленную выдержку времени (около 4 секунд) подает команду на отключение выключателей 4 и 5.
При превышении током или напряжением заданной уставки, автоматически включается регистратор аварийных процессов 12, в момент замыкания находящийся под потенциалом контактной сети, и происходит запись осциллограмм значений токов и напряжений переходных процессов в точке короткого замыкания с трансформатора тока 9 и делителя напряжения 10.