УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ УСТАНОВКИ ОСНОВНЫХ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ ШТАНГ ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ ПУТИ В ЗОНАХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЛИЯНИЯ ТЯГОВЫХ СЕТЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к системам тягового электроснабжения и может быть использована для фиксации установки основных заземляющих штанг, нашедших применение для обеспечения условий электробезопасности при капитальном ремонте пути электрифицированных железных дорог постоянного и переменного тока.
Согласно [Л-1] при работах по сплошной смене рельсов заземление контактной сети постоянного и переменного тока после снятия напряжения производится:
- при постоянном токе основные заземляющие штанги должны быть установлены по обе стороны от места работ в пределах видимости, но не далее 300 м от начала и конца фронта работ;
- при переменном токе основные заземляющие штанги должны быть установлены по обе стороны от места работ, но не далее 200 м от него. Кроме того, по фронту работ устанавливаются дополнительные заземляющие штанг и так, чтобы каждый разрыв рельсовой нити находился между заземляющими штангами, расположенными друг от друга не далее 300 м.
По мере укладки новых рельсов заземляющие дополнительные штанги переставляются на вновь уложенные рельсы.
При наличии разрывов в рельсовых нитях по всему фронту работ на участке переменного тока дополнительные заземляющие штанги устанавливаются на расстоянии не более 300 м друг от друга.
Укладка пути производится во время «окна» в графике движения поездов при снятом напряжении с контактной сети ремонтируемого пути. Обычно капитальный ремонт пути выполняется высокопроизводительными путевыми машинами.
Путеукладочные краны оборудованы лыжами-отбойниками, установленными на изоляторах. Это делается с целью защиты путеукладочных кранов от попадания на них напряжения контактной сети.
При работах со сплошной сменой рельсов контактная сеть в пределах фронта путевых работ должна быть заземлена путем установки дополнительных заземляющих штанг. Дополнительные заземляющие штанги, расположенные в пределах фронта работ, присоединяются к специальным (инвентарным) заземлителям, заглубленным в земляное полотно на глубину не менее 1 м и на расстоянии не менее 2 м от крайнего к обочине рельса.
Реальные сопротивления растеканию инвентарных заземлителей существенно больше входного сопротивления рельсового пути, с которым соединяется заземляющий спуск основных заземляющих штанг.
Установлена возможность отказа от дополнительных заземляющих штанг, располагаемых через 300 м и осуществляющих заземление контактной сети ремонтируемого пути на инвентарные заземлители.
Основная причина отказа от установки этих заземляющих штанг - отсутствие контроля сопротивления растеканию инвентарных заземлителей и ошибки персонала при осуществлении операции со снятием заземляющих штанг.
Тем самым основным техническим решением, обеспечивающим условия электробезопасности при капитальном ремонте пути, является установка основных заземляющих штанг, присоединяемых к рельсовому пути по обе стороны от фронта ремонтируемого пути.
Известны технические решения по фиксации установки основных заземляющих штанг при обслуживании контактной сети переменного тока на многопутных участках [Л-2]. Однако устройство [Л-2] не может быть использовано при установке основных заземляющих штанг применительно к электрифицированным участкам магистральных железных дорог постоянного тока.
В [Л-3] предложено устройство обеспечения условий электробезопасности при капитальном ремонте пути как на участках постоянного, так и переменного тока. Оно и принято за прототип.
Прототип [Л-3] содержит установленный на путеукладчике блок отвода высокого потенциала на рельс, состоящий из последовательно соединенных токоприемника и короткозамыкателя (разрядника) и блока контроля наличия заземления контактной сети, подсоединенного параллельно короткозамыкателю и состоящий из-за заградительного фильтра промышленной частоты, элемента сигнализации, источника оперативного тока. Устройство содержит изолятор, включенный последовательно в цепь токоприемника и корпуса путеукладчика. Контактная сеть заземляется на рельсовый путь с помощью заземляющих штанг.
Целостность контакта токоприемника с контактной сетью ремонтируемого пути, наличие установки заземляющих штанг контролируется оперативным током, протекающим по цепи: разделяющий трансформатор - контактная сеть - заземляющая штанга - рельсовый путь - корпус путеукладчика. При отсутствии заземления контактной сети ток через элемент сигнализации не протекает. Это указывает на неисправность в цепи заземления путеукладчика.
Однако известное устройство-прототип неспособно зафиксировать правильность установки основных заземляющих штанг, поскольку оперативный переменный ток в устройстве-прототип протекает и в случае, если одна из двух основных заземляющих штанг, присоединяемых к рельсовому пути по обе стороны от фронта ремонтируемого пути, либо не установлена, либо установлена с отклонениями, исключающими надежное заземление контактной сети, например, заземляющая штанга завешена на изолированную консоль, что, к сожалению, на практике встречается часто.
Устранить указанный выше недостаток, присущий устройству-прототип, позволяет измерение непосредственно на путеукладчике токов, протекающих по заземляющим спускам основных заземляющих штанг.
Техническим результатом полезной модели является повышение электробезопасности при капитальном ремонте пути на электрифицированных железных дорогах за счет фиксации правильности установки основных заземляющих штанг.
В известное устройство (прототип) обеспечения условий электробезопасности при капитальном ремонте пути как на участках постоянного, так и переменного тока, установленное непосредственно на путеукладчике и содержащее контактную сеть ремонтируемого пути (1), к которой дополнительно подключены два скользящих контакта (2), соединенных через датчики тока (3), выходной зажим которых установленных на изоляторе (4) токоприемника, соединенных через датчики тока (3), и подключенных к узлу, где подключены короткозамыкатель (разрядник) (5) и питающий провод, идущий от заградительного фильтра (6), подключенного ко вторичной обмотке разделительного трансформатора (7), первичная обмотка которого подключена к источнику оперативного тока(8). Контактная сеть (1) посредством двух основных заземляющих штанг (10) присоединяется к рельсовому пути (12) по обе стороны от фронта ремонтируемого пути. Рельсо-шпальная решетка ремонтируемого пути (11) используется для проезда путеукладочного крана (9).
Отметим, что установленные дополнительно к устройству-прототип скользящие контакты (2) позволяют электрическим путем моделировать разрыв контактной сети между скользящими контактами, находящимися под одним и тем же потенциалом относительно путеукладчика. Это дает возможность фиксировать токи, протекающие через заземляющие спуски основных заземляющих штанг.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежом (фиг. 1),
где
1 - контактная сеть ремонтируемого пути,
2 - скользящие контакты,
3 - датчики тока,
4 - изолятор в цепи скользящие контакты - путеукладочный кран,
5 - короткозамыкатель (разрядник),
6 - заградительный фильтр,
7 - разделительный трансформатор,
8 - источник оперативного тока,
9 - путеукладочный кран,
10 - основная заземляющая штанга,
1 - рельсо-шпальная решетка ремонтируемого пути,
12 - рельсовый путь.
Предложенное устройство работает следующим образом. При установленных согласно требованиям Правил [Л-1] ток оперативной частоты, обусловленный источником энергии (8) [Л-3], протекает, минуя короткозамыкатель (5), через заградительный фильтр (6), разделительный трансформатор (7), датчики тока (3), скользящие контакты (2) по контактной сети (1) и соответственно по заземляющим спускам основных заземляющих штанг (10), устанавливаемых в начале и конце фронта путевых работ. При этом на электрифицированных участках железных дорог наведенное напряжение в контуре основные заземляющие штанги - контактная сеть не выносятся в зону нахождения работников пути.
При попадании рабочего напряжения контактной сети действующего пути на корпус путеукладочного крана(9) срабатывает разрядник (5) и в цепь короткого замыкания подключается сопротивление контактной сети ремонтируемого пути (1) и входное сопротивление рельсового пути.
При правильно завешенных заземляющих штангах (10) это сопротивление не превышает допустимых значений, определяемых уставкой токовых защит тяговых подстанций. Кроме того, при правильно завешенных основных заземляющих штангах напряжение рельсовый путь-земля, обусловленное токами, протекающими в контуре контактная сеть - основные заземляющие штанги, не превышает допустимых значений по условиям обеспечения электробезопасности при проведении путевых работ.
При нарушении требований Правил [Л-1] в контуре контактная сеть - основные заземляющие штанги ток не протекает и все наведенное в этом контуре напряжение прикладывается к основной заземляющей штанге, которая завешена с нарушениями требований Правил. Тем самым ухудшаются условия электробезопасности при проведении путевых работ. Кроме того, при попадании рабочего напряжения контактной сети соседнего пути на корпус путеукладочного крана (особенно на грузонапряженных и скоростных участках постоянного тока) возможен режим, когда защита не сработает из-за включения в цепь короткого замыкания суммарного сопротивления контактной сети ремонтируемого пути и входного сопротивления рельсового пути.
Возникновение этого режима при проведении путевых работ может быть исключено, если фиксировать соответствие требованиям Правил правильность установки основных заземляющих штанг. Так, при нарушении требований [Л-1] установки основных заземляющих штанг, например правой штанги, оперативный ток в контуре правая основная заземляющая штанга - контактная сеть протекать не будет. Соответствующий датчик тока зафиксирует нарушение Правил установки именно этой (правой) основной заземляющей штанги. Отметим также, что благодаря установки двух скользящих контактов удается электрическим путем моделировать разрыв контактной сети и соответственно независимо друг от друга измерять токи, протекающие по контактной сети ремонтируемого пути слева и справа от путеукладочного крана.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания
1 Правила (Инструкция) по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах. - М.: - Транспорт. - 1993, - 68 с.
2 Косарев Б.И., Симаков А.В., Чавчанидзе Г.Д. Устройство обеспечения электробезопасности работ на отключенных участках воздушных линий, расположенных в зонах электромагнитного влияния. Патент на полезную модель №64152. - 27.06.2007. - Бюл. №18. - 2 с.
3 Косарев Б.И., Бычков А.Н. Устройство обеспечения электробезопасности при проведении путевых работ. Авторское свидетельство СССР. - №1158401. - 30.05.85. - Бюл. №20. - 2 с. (прототип).