ПОСТ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к автоматизации систем электроснабжения, а именно к автоматизации постов секционирования контактной сети переменного тока.
Уровень техники
В [1] рассмотрен пост секционирования контактной сети с введенными устройствами автоматизации выключателей присоединений питающих линий контактной сети, включающими блок устройства поиска повреждения (УПКЗ) на контактной сети, блок устройства контроля проходящего (устойчивого) короткого замыкания (УККЗ) в отключенной контактной сети и блок защиты выключателя соответствующего присоединения. Каждое присоединение питающей линии контактной сети поста секционирования с выключателями оборудовано трансформаторами напряжения и тока.
Таким образом, в соответствии с прототипом [1] рассматривается пост секционирования контактной сети переменного тока с выключателями на присоединениях питающих линий контактной сети, содержащий трансформаторы тока, однофазные трансформаторы напряжения и устройства автоматизации выключателей присоединений питающих линий, в которых блок устройства контроля проходящего (устойчивого) короткого замыкания (УККЗ) в отключенной контактной сети с выходным замыкающим контактом УККЗ и блок устройства поиска короткого замыкания (УПКЗ) на контактной сети с выходным замыкающим контактом УПКЗ подключены к цепям вторичной обмотки трансформатора напряжения, а блок защиты выключателя - к цепям вторичных обмоток трансформаторов напряжения и тока.
1
Недостатки прототипа в следующем. В соответствии с нормативным документом [2] схема автоматизации электроснабжения участка тяговой сети между постом секционирования и тяговыми подстанциями работает следующим образом. При проходящем КЗ на рассматриваемом участке отключаются от защиты соответствующие выключатели присоединений питающих линий контактной сети поста секционирования и тяговой подстанций, затем по АПВ включается выключатель присоединения питающей линии подстанции с временем задержки t=5-7 сек [2], и далее при появлении напряжения в тяговой сети у поста секционирования (что контролируется трансформатором напряжения поста секционирования) включается по АПВ выключатель присоединения питающей линии поста секционирования. Таким образом, время отсутствия напряжения в тяговой сети превышает 5-7 сек. В этом случае в электровозах (например, ВЛ80с) автоматически «разбирается» схема тягового режима. Это значит, что для ее восстановления машинисту потребуется не меньше 1-2 мин и на подъемах тяжеловесные поезда могут остановиться [4]. Отметим, что, к сожалению, быстродействующее АПВ (БАПВ) выключателей присоединений питающих линий тяговой подстанции сделать невозможно в связи с отсутствием в проектах однофазных трансформаторов напряжения на данных присоединениях, включенных со стороны тяговой сети. Таким образом, при проходящем коротком замыкании в данном случае выполняется штатное АПВ присоединений питающих линий, подающее напряжение в отключенную контактную сеть с достаточно большим временем, что является серьезным недостатком прототипа.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели: при проходящем коротком замыкании добиться минимального времени отсутствия напряжения в тяговой сети путем выполнения быстродействующего (ускоренного) АПВ присоединений питающих линий поста секционирования контактной сети при работе УККЗ и (или) УПКЗ. Другими словами, следует изменить алгоритм автоматизации постов секционирования контактной сети переменного тока с введением быстродействующего АПВ на посту секционирования.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в том, что с введением быстродействующего АПВ присоединений питающих линий поста секционирования контактной сети, осуществляемое от блоков УККЗ и (или) УПКЗ, повышается эффективность автоматизации электроснабжения межподстанционной зоны, так как при проходящем коротком замыкании быстро восстанавливается электроснабжение.
Для реализации указанного технического результата предложен пост секционирования контактной сети переменного тока с выключателями на присоединениях питающих линий контактной сети, содержащий трансформаторы тока, однофазные трансформаторы напряжения и устройства автоматизации выключателей присоединений питающих линий, в которых блок устройства контроля проходящего устойчивого короткого замыкания (УККЗ) в отключенной контактной сети с выходным замыкающим контактом УККЗ и блок устройства поиска короткого замыкания (УПКЗ) на контактной сети с выходным замыкающим контактом УПКЗ подключены к цепям вторичной обмотки трансформатора напряжения, а блок защиты выключателя - к цепям вторичной обмотки трансформаторов напряжения и тока, при этом в него введены электромагнит включения выключателя, замыкающий контакт выходного реле блока защит устройства автоматизации выключателя присоединений питающих линий и катушка реле времени с замыкающим контактом, причем замыкающий контакт выходного реле защит выполнен с возможностью подачи напряжения от «+» шины через параллельно включенный выходной замыкающий контакт УККЗ и/или УПКЗ на первый вывод реле времени, второй вывод которого соединен с «-» шиной, а через замыкающий контакт реле времени от «+» шины напряжение поступает на первый вывод электромагнита включения выключателя, второй вывод которого подсоединен к «-» шине.
Краткое описание чертежей
На Фигуре представлена схема заявленного устройства.
Осуществление полезной модели
Рассмотрим возможное время подачи напряжения в тяговую сеть при различных вариантах электроснабжения и работы защит.
При селективном варианте работы защит тяговых подстанций и поста секционирования с учетом работы вторых ступеней дистанционных защит и времени запаса на работу БАПВ напряжение в тяговой сети появится через 0,3+0,3=0,6 сек.
При неселективном или частично-неселективном [5] варианте работы защит с нулевой выдержкой времени, с постами секционирования на выключателях и индивидуальными защитами время БАПВ равно 0,3 сек.
Указанное время БАПВ (0,3-0,6 сек) будет при работе УККЗ. Если БАПВ работает от УПКЗ, то следует прибавить время 0,3 сек на возможную работу УРОВ выключателей присоединений питающих линий контактной сети. Итак, время отсутствия напряжения в контактной сети при наличии БАПВ на посту секционирования будет составлять 0,3-0,9 сек, что значительно меньше, чем время в прототипе (5-7 сек). Главное, что при БАПВ с временем 0,3-0,9 сек есть возможность «удержать» схему тягового режима электровоза с машинным фазорасщепителем, так как схема тягового режима в электровозе (например, ВЛ 80с) «разбирается» через 1-2 сек [4].
Для пояснения работы поста секционирования контактной сети с выключателями на присоединениях питающих линий и БАПВ рассмотрим схему заявленного устройства на Фигуре со следующими обозначениями:
1 - шина поста секционирования;
2, 3, 4, 5 - выключатели;
6, 7 - контактная сеть;
8 - трансформатор тока;
9 - трансформатор напряжения;
10 - блок защит;
11 - замыкающий контакт выходного реле защит;
12 - блок устройства контроля короткого замыкания (УККЗ);
13 - замыкающий контакт выходного реле блока УККЗ;
14 - блок устройства поиска короткого замыкания (УПКЗ);
15 - замыкающий контакт реле времени в блоке УПКЗ;
16 - замыкающий контакт выходного реле блока УПКЗ;
18 - электромагнит включения выключателя 5;
19 - блок автоматизации выключателя 5 присоединения питающей линии контактной сети;
20 - устройство автоматизации присоединения питающей линии контактной сети к выключателю 5;
21, 22, 23 - то же к выключателям 2, 3, 4;
24 - точка короткого замыкания.
После аварийного отключения выключателя 5, например, в результате короткого замыкания в точке 24 срабатывают устройства контроля проходящего (устойчивого) короткого замыкания УККЗ 12 и (или) поиска повреждения УПКЗ 14 на контактной сети 6. В случае проходящего короткого замыкания выходной контакт блока УККЗ 13 и (или) выходной контакт блока УПКЗ 15 замыкается и при замкнутом контакте выходного реле защит 11 с работой реле времени 16, осуществляемой с временем 0,3 сек (время запаса) и его контактом 17 подается команда на включение выключателя 5 через электромагнит включения выключателя 18. При устойчивом коротком замыкании выходные контакты 13 и 15 блоков УККЗ 12 и соответственно УПКЗ 14 не замкнутся и включения выключателя не произойдет.
Устройства УККЗ и УПКЗ дополняют друг друга, например, когда не сработало устройство УККЗ (при отсутствии электроподвижного состава на контролируемом участке или при электроподвижном составе на участке без машинных фазоращепителей) или не сработало устройство УПКЗ (при отсутствии смежного присоединения питающей линии контактной сети или присоединения ДПР).
Литература
1. Патент на полезную модель №160050 от 28.10.2015 «Пост секционирования контактной сети переменного тока» (Герман Л.А., Корнеев В.А., Попов Д.С., Якунин Д.В.). Опубл. 27.02.2016. Бюл. №6.
2. СТО РЖД 07.021.2-2015. Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 2. Методика выбора алгоритмов действия, уставок блокировок и выдержек времени автоматики в системе тягового электроснабжения.
3. Руководящие указания по релейной защите систем тягового электроснабжения. М.: «ТРАНСИЗДАТ», 2005, - 216 с.
4. Герман Л.А., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Монография. М.: МИИТ, 2014. 174 с.
5. Пупынин В.Н., Субханвердиев К.С., Николаев М.В. Частично-неселективная защита контактной сети / Локомотив, 2015. №9. С. 40-42.