Исключение пережогов проводов изолирующего промежутка контактной сети постоянного тока путем его шунтирования быстродействующим выключателем

НА ГЛАВНУЮ

Такарлыкова Алла Сергеевна,

старший преподаватель Московского государственного университета

путей сообщения (МИИТ).

Проход электроподвижного состава (ЭПС) по изолирующему промежутку (ИП), разделяющему смежные фидера контактной сети постоянного тока, очень часто сопровождается появлением на сходящей ветви ИП электрической дуги, приводящей к пережогам проводов контактной сети. Устранение таких пережогов представляет проблему, требующую скорейшего решения в связи с грядущим увеличением скоростей и веса поездов. Однако, применяемые в настоящее время для защиты ИП металлические конструкции, навешиваемые на провода ветвей ИП, предназначены не для устранения дуги, а для её «перехвата» этими конструкциями [1]. Кроме того, указанные конструкции имеют большой сосредоточенный вес, существенно снижающий эластичность контактной сети в зоне ИП, что при больших скоростях движения может привести к ударам и поломкам токоприемников ЭПС.

Одним из возможных решений рассматриваемой проблемы является шунтирование ИП быстродействующим выключателем на время прохода ЭПС по ИП (рис.1).

Чтобы убедится в эффективности предлагаемого способа необходимо понять причины возникновения электрической дуги. Для этого рассмотрим процесс передачи тока поезда с фидера на смежный фидер при проходе ЭПС через ИП (рис 2).

Рис. 1. Схема шунтирования изолирующего промежутка быстродействующим выключателем.

Рис. 2. Процесс передачи тока поезда с фидера на смежный фидер при проходе ЭПС по изолирующему промежутку.

В момент t₁ перекрытия ветвей ИП токоприемником (Т) начинается процесс перераспределения тока нагрузки с фидера Ф1 на фидер Ф3. На фидере Ф3 происходит резкий скачок тока (рис.2,б), который может привести к отключению выключателя этого фидера и всё оставшееся время движения по ИП ЭПС будет получать питание только от фидера Ф1. В результате, в момент t₂съезда ЭПС с ИПмежду токоприемником и сходящей ветвью ИП образуется электрическая дуга, с падением напряжения на ней е_д,поддерживаемая индуктивностью контура ИП – фидер Ф1 – шины +3,3 кВ – фидер Ф3. Кроме того, даже если за моментом t₁’ отключения выключателя фидера Ф3 не последует, то оно, с еще большей вероятностью, может произойти в момент t₂, когда начнется окончательная передача тока с фидера Ф1 на фидер Ф3 (рис. 2, в). Очевидно, что последствия такого отключения будут полностью аналогичны.

Шунтирование ИП выключателем приведет к выравниванию потенциалов ветвей ИП, а, следовательно, будет устранена сама причина появления дуги. При этом должны соблюдаться следующие условия:

1. шунтирование ИП должно осуществляться на время прохода по нему всех токоприемников наиболее длинного поезда;

2. выключатель должен включаться и шунтировать ИП только при изменениях токов фидеров, соответствующих проходу поезда по ИП [2];

3. выключатель не должен снижать надежности работы защит фидерных выключателей, т.е. он должен автоматически отключаться, если в период шунтирования ИП в зонах справа или слева от ИП происходит короткое замыкание.

В качестве шунтирующего выключателя может быть использован обычный электромагнитный быстродействующий, вакуумный или же тиристорный выключатели постоянного тока.

Рис. 3. Схема управления шунтирующим выключателем.

Один из возможных вариантов схемы управления шунтирующим выключателем показан на рис.3, где: 1, 3 – быстродействующие выключатели фидеров Ф1 и Ф3 контактной сети соответственно; 2 – реле времени; 4 – схема совпадения; 5 – датчики тока левой и правой секций контактной сети; 6 – датчики скорости нарастания тока фидеров Ф1 и Ф3; 7 – шунтирующий выключатель; 8 и 9 – соответственно блоки включения и отключения выключателя 6; ИП – изолирующий промежуток; Т – токоприёмник ЭПС.

Предлагаемая схема работает следующим образом. В момент замыкания токоприемником ЭПС сразу двух ветвей ИП вследствие перераспределения тока нагрузки с фидера Ф1 на фидер Ф3 на выходах датчиков скорости нарастания тока 6 появляются равные, но обратные по знаку напряжения, которые подаются на вход схемы совпадения 4. Срабатывая, схема совпадения подает команду на блок включения 8 выключателя 7, который тотчас включается и шунтирует ИП. Одновременно сигналом со схемы совпадения 4 включается реле времени 2, выдержка времени которого выбирается несколько большей, чем время прохода по ИП наиболее длинного ЭПС. В результате на всё время шунтирования ИП происходит потенциалов ветвей ИП, вследствие чего в момент расставания токоприемников ЭПС со сходящей ветвью ИП электрической дуги между этой ветвью и токоприемником не возникает.

По окончании выдержки времени реле времени 2 подает команду на блок отключения 9 выключателя 7. В результате этого все элементы предлагаемой схемы возвращаются к нормальному рабочему положению и выключатель вновь готов к шунтированию ИП при появлении в его зоне нового ЭПС.

Если же в момент шунтирования ИП слева или справа от него происходит короткое замыкание (КЗ), то на него отреагирует датчик тока 5 поврежденной секции контактной сети и подаст команду на блок отключения 9 выключателя 7. В следствии этого весь ток КЗ начнет протекать только по поврежденному фидеру, что приведет к отключению выключателя данного фидера.

Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемая схема управления выключателем отвечает всем вышеперечисленным требованиям, а применение такого шунтирующего выключателя позволит избежать пережогов проводов ИП.

Литература

1. Марквардт К.Г. Контактная сеть. 4-е изд. перераб. и доп. Учеб. для ВУЗов ж.-д. трансп.- М.: Транспорт, 1994.- 335с.

2. Такарлыкова А.С., Пупынин В.Н. Улучшенная схема устройства блокировки выключателей смежных фидеров от ложных срабатываний при проходе изолирующего промежутка подвижным составом под током. // Труды научно-практической конференции Неделя науки – 2005 «Наука - Транспорту», труды, МИИТ, 2005г.

Поступила в редакцию 10.07.2008 г.