Патент на изобретение №2339961

(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к системе автоматизации электроснабжения электрических железных дорог, а именно к устройствам контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока. Технический результат: повышение надежности работы устройства за счет использования наведенного напряжения на контактную сеть. Сущность: к контактной сети переменного тока однопутного участка подключена первичная обмотка трансформатора напряжения. Вторичная обмотка трансформатора подключена через нормально замкнутый блок – контакт выключателя, соединенного с контактной сетью, с реле напряжения. Сигнальное устройство контроля наличия напряжения в контактной сети подсоединено через нормально замыкающий контакт реле напряжения. Контактная сеть находится в зоне электрического влияния линии «два провода – рельс» напряжением 27,5 кВ (ДПР-27,5 кВ). Сигнальное устройство контролирует наведенное напряжение от линии ДПР-27,5 кВ. 1 ил.

Изобретение относится к системе автоматизации электроснабжения электрических железных дорог, а именно к устройствам контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока.

Известно устройство контроля короткого замыкания (КЗ) по изобретению [1]. Его недостаток в том, что определение наличия КЗ можно осуществить только в течение не более 1…2 сек после аварийного отключения выключателя контактной сети. Однако при устойчивых КЗ в процессе поиска повреждений нужна информация о состоянии контактной сети длительное время (измеряемое часами).

Известна система электроснабжения контактной сети переменного тока [2, с.243, рис.16.21], содержащая шины 27,5 кВ тяговой подстанции с подключенным к ней первым включенным выключателем и вторым отключенным выключателем с нормально замкнутым блок-контактом, причем к первому включенному выключателю подключена линия ДПР 27,5 кВ (линия «Два провода – рельс» напряжением 27,5 кВ), а ко второму отключенному выключателю подключена контактная сеть однопутного участка электрической железной дороги, находящейся в зоне электрического влияния линии ДПР 27,5кВ за счет распределенной емкости «ДПР 27,5 кВ – контактная сеть» и «Контактная сеть – земля».

Контроль наличия или отсутствия КЗ в аварийно отключенной контактной сети определяется путем опробывания ее включением второго выключателя.

Недостаток указанного способа контроля КЗ состоит в том, что в связи с возможным включением второго выключателя на устойчивое КЗ повышается вероятность пережога контактной сети и увеличивается износ выключателя. В этом проявляется ненадежность работы указанного способа в системе электроснабжения.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства за счет использования наведенного напряжения в контактной сети.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее шины 27,5 кВ тяговой подстанции с подключенным к ней первым включенным выключателем и вторым отключенным выключателем с нормально замкнутым блок-контактом, причем к первому включенному выключателю подключена линия ДПР 27,5 кВ, а ко второму отключенному выключателю подключена контактная сеть однопутного участка электрической железной дороги, находящейся в зоне электрического влияния линии ДПР 27,5 кВ за счет распределенной емкости «ДПР-27,5 кВ – контактная сеть» и «Контактная сеть – земля», введены трансформатор напряжения с первичной и вторичной обмотками, реле напряжения, у которого катушка с двумя выводами и нормально разомкнутый контакт, и сигнальное устройство контроля наличия напряжения в контактной сети, причем один вывод первичной обмотки трансформатора напряжения подключен к контактной сети, а другой вывод подключен к земле, при этом один вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен к первому выводу катушки реле напряжения, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен через нормально замкнутый блок-контакт второго отключенного выключателя ко второму выводу катушки реле напряжения, причем один вывод нормально разомкнутого контакта реле напряжения подключен к «+» источника питания, а другой вывод – к сигнальному устройству контроля наличия напряжения в контактной сети.

Такое выполнение устройства, в которое введены трансформатор напряжения с первичной и вторичной обмотками, реле напряжения, у которого катушка с двумя выводами и нормально разомкнутый контакт, и сигнальное устройство контроля наличия напряжения в контактной сети, причем один вывод первичной обмотки трансформатора напряжения подключен к контактной сети, а другой вывод подключен к земле, при этом один вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен к первому выводу катушки реле напряжения, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен через нормально замкнутый блок-контакт второго отключенного выключателя ко второму выводу катушки реле напряжения, причем один вывод нормально разомкнутого контакта реле напряжения подключен к «+» источника питания, а другой вывод – к сигнальному устройству контроля наличия напряжения в контактной сети, позволяет по наличию наведенного напряжения в контактной сети (от ДПР 27,5 кВ) определить отсутствие КЗ в контактной сети, а при отсутствии наведенного напряжения в контактной сети – наличие устойчивого КЗ.

На чертеже представлена схема устройства контроля короткого замыкания в контактной сети.

К шинам 27,5 кВ (1) тяговой подстанции подключены первый включенный выключатель (2) для питания линии ДПР-27,5 кВ (4) и второй отключенный выключатель (3) с нормально замкнутым блок-контактом (9) для питания контактной сети (5). Контактная сеть (5) находится в зоне электрического влияния линии ДПР-27,5 кВ в связи с наличием распределенной емкости (6) «ДПР-27,5 кВ – контактная сеть» и (7) «Контактная сеть – земля». Один вывод высоковольтной обмотки трансформатора напряжения (8) подключен к контактной сети (5), а другой – к земле. Вторичная обмотка трансформатора напряжения (8) одним выводом подключена к одному выводу катушки реле напряжения (10), а другим выводом подключена через нормально замкнутый блок-контакт (9) к другому выводу катушки реле напряжения (10). Нормально разомкнутый контакт (11) реле напряжения (10) дает команду оповещения о наличии наведенного напряжения в отключенной контактной сети (5).

На чертеже показан один из возможных вариантов КЗ (12) в конце участка контактной сети (5).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии выключатель (3) включен для питания контактной сети (5) однопутного участка электрической железной дороги от шин 27,5 кВ (1). Шины 27,5 кВ (1) получают питание от обмотки силового трансформатора тяговой подстанции (не показано), один из выводов которой соединен с рельсами и землей (контуром заземления).

При КЗ (12) выключатель (3) отключается от защиты. Контактная сеть (5) находится в зоне мощного электрического влияния от линии ДПР-27,5 кВ в связи с наличием распределенной емкости (6) и (7). Обычно линия ДПР-27,5 кВ (4) расположена с полевой стороны опор контактной сети (5), расстояние между проводами ДПР-27,5 кВ и контактной сети 4…6 м, а протекаемая мощность нагрузки в линии ДПР-27,5 кВ невелика и, как правило, не превышает 3-5% от мощности силового трансформатора тяговой подстанции. Поэтому в связи с малым магнитным влиянием далее рассматривается только электрическое влияние.

После отключения выключателя (3) могут быть два варианта состояния контактной сети (5):

1) КЗ устойчивое. Тогда трансформатор напряжения (8) покажет, что напряжение в контактной сети практически равно нулю, и поэтому реле напряжения (10) не сработает. В соответствии с «Инструкцией о порядке действия локомотивных бригад и работников дистанций электроснабжения при повреждениях токоприемников, контактной сети…» (МПС РФ№ЦТ-ЦЭ-860 от 09.10.2001) в течение двух минут опускаются токоприемники электроподвижного состава. Далее организуется поиск повреждения.

2) КЗ проходящее (то есть после отключения выключателя (3) КЗ самоликвидируется, например, при перекрытии дугой гирлянды изоляторов). Опять в течение двух минут опускаются токоприемники, и тогда в контактной сети появится наведенное напряжение и реле напряжение (10), подключенное ко вторичной обмотке трансформатора напряжения через замкнутый блок-контакт (9) при отключенном выключателе (3), сработает и замкнется его контакт (11). Далее поступает команда на сигнальное устройство (13). В простейшем варианте – это сигнальная лампочка, загорающаяся при отсутствии КЗ в контактной сети и разрешающая включение выключателя (3). В более сложном варианте – это устройство передачи информации на диспетчерский пункт.

Таким образом, контроль наведенного напряжения в отключенной от питания (от шин 27,5 кВ) контактной сети (5) позволяет определить: КЗ ликвидировалось или КЗ устойчивое.

В первом случае дается команда на запрет включения выключателя (3) и начинается поиск повреждения, например, путем поочередного отключения продольно включенных разъединителей контактной сети (не показаны). При этом после отключения очередного разъединителя не нужно включать выключатель (3) для опробывания состояния контактной сети, как это сейчас делается (и зачастую включение производят на КЗ с вытекающими последствиями).

В рассматриваемом изобретении при поиске устойчивого КЗ срабатывание реле (10) и соответствующее замыкание его контакта (11) укажет на ликвидацию повреждения (КЗ).

Во втором случае дается команда на включение выключателя (3).

При испытаниях на действующем однопутном участке электрической железной дороги системы 25 кВ Суроватиха – Окская (50 км) Горьковской железной дороги получены следующие результаты (питающая подстанция – Суроватиха, а у Окской – раздел по контактной сети).

При устойчивом КЗ на 25-м, а затем на 50-м километре от тяговой подстанции указанной зоны напряжение в контактной сети было практически ноль.

При отсутствии КЗ в отключенной контактной сети напряжение было около 2,5 кВ. Это соответствовало расчетным данным для этого участка, выполненным по формуле, приведенной в [2, с.237].

Технико-экономический эффект проявляется в следующем:

– не происходит излишних включений выключателя на устойчивое КЗ, поэтому уменьшается износ выключателя и силового трансформатора в связи с уменьшением электродинамического воздействия на обмотки,

– сокращается время поиска повреждений,

– снижается вероятность пережога контактной сети.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.С. СССР №758015, G01R 31/02, Устройство испытания контактной сети на короткое замыкание. Герман Л.А., опубл. Бюл. №31, 1980.

2. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т.1 / Под ред. К.Г.Марквардта. – М.: Транспорт, 1980. – 256 с.

Формула изобретения

Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока электрических железных дорог, содержащее шины 27,5 кВ тяговой подстанции с подключенным к ней первым включенным выключателем и вторым отключенным выключателем с нормально замкнутым блок-контактом, причем к первому включенному выключателю подключена линия «два провода – рельс» напряжением 27,5 кВ (ДПР-27,5 кВ), а ко второму отключенному выключателю подключена контактная сеть однопутного участка электрической железной дороги, находящегося в зоне электрического влияния линии ДПР-27,5 кВ за счет распределенной емкости «ДПР-27,5 кВ – контактная сеть» и «Контактная сеть – земля», отличающееся тем, что введены трансформатор напряжения с первичной и вторичной обмотками, реле напряжения, у которого катушка с двумя выводами и нормально разомкнутый контакт, и сигнальное устройство контроля наличия напряжения в контактной сети, причем один вывод первичной обмотки трансформатора напряжения подключен к контактной сети, а другой вывод подключен к земле, при этом один вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен к первому выводу катушки реле напряжения, а второй вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен через нормально замкнутый блок-контакт второго отключенного выключателя ко второму выводу катушки реле напряжения, причем один вывод нормально разомкнутого контакта реле напряжения подключен к «+» источника питания, а другой вывод – к сигнальному устройству контроля наличия напряжения в контактной сети.

РИСУНКИ