Устройство для обнаружения обрыва в тяговой сети

 

Использование: подземный электровозный транспорт. Сущность изобретения: сеть разделена на участки заданной длины с контактным проводом и рельсовыми путями, питаемые от тяговой подстанции на отрезке от изолятора до изолятора. Каждый из участков оборудован элементом контроля напряжения с соответствующими контактами , установленными в конце участка, двумя световыми Сигнализаторами и четырьмя звуковыми сигнализаторами, расположенными в начале и конце участка. При большой протяженности контактной сети для нормального функционирования предусматривается перед местом подключения каждого подпитывающего кабеля включения в рассечку контактного провода силового выпрямителя с направлением выпрямления тока от ТягоЪой подстанции в сеть. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

СОГОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU «1783600 А1 (я)5 Н 02 Н 3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

="- -=-и=с . »

y ° .

ПРИ ГКНТ СССР, у ;," 2, - Р . .мщ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ..

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4728273/11 (22) 08.08.89 (46) 23.12.92. Бюл. М 47 (71) Северо-Кавказский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматйка" (72) Г.Г.Ходжаев (56) Геронтьев В,И.идр. Рудничныйтранспорт.

M.: Углетехиздат, 1957, с, 262-278, рис,. 158, 167.

Справочник по шахтному транспорту.

Под ред. Пейсаховича, И,П,Ремизова. М.:

"Недра", с. 1972, с. 340-365, Авторское свидетельство СССР

М 657507, кл. Н 02 Н 3/16, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

ОБРЫВА В ТЯГОВОЙ СЕТИ (57) Использование: подземный электровозный транспорт. Сущность изобретения: сеть

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в"тяговых сетях пониженного напряжения до 1000 В, например в тяговых сетях подземного железнодорожного транспорта, Известно устройство контактной сети на переменном токе, принятое в качестве аналога, включающее в себя источник переменного тока, подключаемый через аппарат защиты к тяговой сети одной фазой к контактному проводу, другой фазой к рельсовОму пути, питающие и отсасывающие кабели, при этом электровозы оборудуются однофазными асинхронными конденсаторными двигателями.

Известно устройство контактной сети на постоянном токе, нашедшее искйючй-" тельное практическое применение на пОД= земном железнодорожном транспортЕ, разделена на участки заданной длины с контактным проводом и рельсовыми путями, питаемые от тяговой подстанции на отрезке от изолятора до изолятора. Каждый из уч аС тков обЬрудован э лементом контроля напряжения с соответствующими контактами, установленными в конце участка, двумя световыми сйгйализат»орами и четырьмя звуковыми сигнализаторами, расположенными в начале и конце участка.

При большой протяженности контактной сети для нормального функционирования предусматривается перед местом подключения каждого подпитывающего кабеля включения в рассечку контактного провода силового выпрямителя с направлением выпрямления тока от тяговой подстанции в сеть. 1 з,п, ф-лы, 2 ил. также принятое в качестве аналога, включакЩее в себя тяговую подсганцию с выпрямительным устройством и аппаратом защиты, подключаемую к тяговой сети с помощью питающего каоеля положительным полюсом к контактному проводу, отрицательным полюсом к рельсовому пути, усиливающие и отсасывающие кабели, при этом электровозы оборудуются электродвигате лями постоянного тока с последовательным возбуждением.

Однако в устройствах обоих аналого." имеется общий недостаток — отсутствие кон троля обрыва контактного провода, что в случае, когда оборванный провод не имеет контакта с рельсовым путем и не создает достаточного для с рабаты ва ния ап пара туры защиты тока короткого замыкания или тока утечки, остается незамеченным. оборван1783600

4 подземного железнодорожного транспорта напряжением 380 В или в исключительных случаях 600 В питающие или усиливающие провода выполнены кабелем, а конструкция крепления контактного провода исключает воэможность применения устройства по прототипу для обнаружения его обрыва.

Датчики определения места короткого замйкания способны на подстанции лишь

0 определить по принципу максимальной токовой защиты в каком из проводов после искусственного создания короткого замыкания, протекает ток короткого замыкания.

Они в принципе не способны указать место

5 короткого замыкания в смысле расстояния от подстанции до него, тем более создание искусственного короткого замыкания в подземной сети по принципу прототипа невозможно.

0 Датчики контроля состояния тяговой сети в прототипе представляют собой заземленные металлические конструкции, предназначенные для обеспечения заземления соприкасающегося с ними провода, и

5 они не в состоянии контролировать или сигнализировать обрыв контактного провода.

В условиях тяговой сети подземного железнодорожного транспорта, когда сеть выполняется в виде кольца, нет достаточной

0 видимости по трассе и освещенности, рас стояние от контактного провода до головки рельсы составляет всего 1,8 м, à его защита от утечки отсутствует, улучшение условий безопасности человека, перемещающегося

5 вдоль трассы, заключается в предупреждении его о наличии обрыва при приближении к месту повреждения, Очевидно, что устройство прототипа не обеспечивает решение этой задачи.

0 Цель изобретения — расширение области применения устройства для тяговых сетей с пониженным напряжением и повышение эффективности путем обеспечения возможности обнаружения поврежденного участка

5 при обрыве контактного провода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем элементы контроля напряжения, включенные между рельсом и токонесущим проводом на отдельных

50 участках тяговой сети, световые и звуковые сигнализаторы, элементы контроля напряжения выполнены в виде реле с замкнутым и разомкйутым контактами, и сигнализаторы рассредоточены по участкам тяговой се55 ти с размещением в начале каждого участка первого светового, первого Звукового и третьего светового сигнализаторов, а в конце — второго светового, второго звукового и четвертого светового сигнализаторов, при этом размыкающий контакт каждого реле ный провод является источником повышенной опасности для человека и приводит к простоям оборудования откатки, так как обнаружение обрыва происходит лишь при приближении к нему машиниста электропо- 5 езда.

Известно также устройство для защиты от обрыва проводов тяговой сети, подключенных к шипам питания тяговой подстанции электрифицированной железной 1 дороги, наиболее близкое по своей сущности к данному изобретению и принятое за прототип, содержащее заземляющие элементы опор, на которых через изоляторы и кронштейны подвешены провода тяговой 1 сети, с рельсами, подключенными к другой шине питания тяговой подстанции, блок контроля и сигнализации, датчики контроля состояния тяговой сети, установленные на каждой опоре, датчик определения места 2 короткого замыкания, расположенный на подстанции, вход которого соедййен с шиной питания тяговой подстанции, а выходы подключены, соответственно, к входу блока контроля и сигнализации и к каждому из 2 проводов тяговой сети, вход датчика контроля состояния проводов тяговой сети.соединен с каждым из указанных проводов, а выход указанного датчика подключен к за земляющему проводу, причем датчик конт- 3 роля состояния проводов выполнен в виде установленной над проводами металлической штанги, один конец которой жестко закреплен на опоре и соединен с заземляющим проводом, а на другом конце указан- 3 ной штанги установлен в одной плоскости с проводами улавливатель, состоящий из двух металлических планок, расположенных под углом друг к другу.

Однако прототип, сущность которого 4 состоит в том, что при обрыве усиливающего или питающего провода воздушной линии за счет отключения гирлянды изоляторов из-за одностороннего тяжения на ближайшей опоре обеспечивается контакт этого прово- 4 да с заземленным датчиком определения места короткого замыкания и протекание по этому проводу тока короткого замыкания, а на подстанции датчик определения места короткого замыкания определяет по наличию тока короткого замыкания, какой из отходящих проводов поврежден, о чем и сигнализирует светом и звуком блок контроля и сигнализации, имеет следующие недостатки, не позволяющие применить соответствующее устройство в подземной тяговой сети шахт; устройство применимо лишь для проводов воздушных линий, подвешенных на гирляндах изоляторов. В тяговой сети

1783600 включен в цепь связи с тяговой сетью пер- тактной сети, позволяет контролировать цевого и второго световых, первого и второго лостность соединительных цепей. Номинальзвуковых сигнализаторов, а замыкающий ные напряжения элементов выбираются контакт — в цепь связи с нею третьего и исходя из напряжения сети, схемы их соедичетвертого. световых сигнализатаров, а до- 5 нения, При необходимости согласование мополнительный (замкнутый или разомкну- жет осуществляться увеличением числа тый) контакт каждого реле включен в цепь последовательно соедийенйых приборов в дистанционного контроля состояния участ- каждом элементе (например, число ламп в ков тяговой сети. каждом световом сигнализаторе) или послеНа фиг. 1 представлена схема выполне- 10 довательным включенйем в цепь добавочния устройства на отрезке тяговой сети с ных сопротивлений(резисторов), выделением трех контролируемых участков; Цепи первых и вторых световых и звукона фиг. 2 — схема тяговой сети большой про- вых сигнализаторов каждого участка вклютяженностиссекционированнымиучастками чаются между собой параллельно и и показано применение предлагаемого тех- 15 подключаются к контактному проводу в нанического решения на секционированных чале участка через аппарат защиты, наприучастках этой сети.. мер, и редохранитель (на схеме не

Представленная на фиг. 1 схема позво- показано), а через размыкающие контакты ляет осуществлять контроль обрыва контак- 5.1.1., 5,2,1 и 5.3.1 — к рельсовому пути в тного провода назаданномотрезкетяговой 20 конце соответствующего участка. Цепи сети от источника питания до конечнОго третьих и четвертых световых сигнализатоизолятора или до изолятора ближайшего ров подключаются к контактному проводу в секционного выключателя и содержит ряд начале участка через аппарат защиты, навыделенных участков заданной длины Ii (на пример предохранитель (на схеме не покафиг. 1 — три участка I, II и И!) контактного 25 зано), а через замыкающие контакты 5.1.2, провода 1 и рельсового пути 2, питаемых от 5.2.2 и 5.3.2 — к рельсовому пути в конце тяговой подстанции 3 на отрезке от изоля- соответствующего участка. тора 4-1 до изолятора 4-2, каждый из кото- Длина каждого участка 1 принимается, рых оборудован: элементами контроля исходя из соображений удобства эксплуатанапряжения 5.1-5 3 с соответствующими их 30 ции и обеспечения достаточной надежности контактами, установленными в конце участ- контроля, например по 100 м. ка; первыми 6.1-6,3 и вторыми 7.1-7,3 свето- Очевидно, что с уменьшением длины выми сигнализаторами, установленными, выделенных участков улучшается контроль, соответственно, в начале и в конце участка; так как происходит большая локализация первыми 8.1-8.3 и вторыми 9.1-9.3 звуковы- 35 места повреждения, но возрастает затраты ми сигнализаторами, установленными, со- на осуществление контроля. ответственно в начале и в конце участка; Устройство работает следующим обратретьими 10.1 -10.3 и четвертым 11.1-11.3 зом. В номинальном состоянии сети (напрясветовыми сигнализаторами, установлен- жение на сеть подано, контактный провод ными, соответственно, в начале и в конце 40 не поврежден) все чувствительные элеменучастка. ты контроля напряжения, например промеПри этом осуществляются следующие жуточное реле, находятся под напряжением электрические соединения на каждом из вы- и их замыкающие контакты замкнуты, а разделенных участков. мыкающие контакты разомкнуты. При этом

Элементы контроля напряжения под- 45 первые и вторые световые и звуковые сигнаключаются между контактным проводом в лиэаторы всех участков обесточены, а точке контроля и рельсовым путем, третьи 10 и четвертые 11 световые сигналиПервые 6 и вторые 7 световые сигнали- заторы подключены на напряжение контакзаторы соединяются между собой последо- тной сети и сигнализируют, например на вательно (см. схему) или параллельно (на 50 табло соответственно в начале и в конце схеме не показано). участка, об исправности системы контроля

Соответственно первые 8 и вторые 9 на данном участке(и наличии напряжения в звуковые сигнализаторы между собой, а контактной сети), например подписью третьи 10 и четвертые 11 световые сигнали- "Нормальная работа", текст которой может заторы между собой соединяются последа- 55 быть прочитан только при подходе к данновательно (см. схему) или параллельно (на муучастку(вего начале или конце) извне. схеме не показано). Последовательное сое- При повреждении-обрыве контактного динение указанных элементов предпочти- провода на каком-"либо из участков (см. тельнее,так какзкономитпровод,улучшает фиг.1 — обрыв провода на П участке) все согласование напряжений элементов и кон- элементы контроля, находящиеся от источ1783600 ника питания за местом обрыва (на фиг. 1— элементы 5.2 и 5.3) обесточиваются. При этом их замыкающие контакты размыкаются, отключая третьи и четвертые световые сигнализаторы всех последующих участков, начиная с поврежденного (на схеме — участков 1! и III), а размыкающие контакты замыкаются. В результате приходят в действие световая и звуковая сигнализации лишь поврежденного участка. Например, при обрыве провода на участке И включается первый

8.2 и второй 9.2 звуковые сигнализаторы этого участка, а также первый 6.2 и второй

7.2 световые сигналиэаторы, включая подсветку ограничивающих поврежденный участок П световых табло с соответствующей надписью, "Обрыв контактного провода", текст которой может быть прочитан также только при подходе к данному (поврежденному) участку в его начале и конце извне, Таким образом световые сигнализаторы устанавливаются на границе двух смежных участков на двухстороннем табло, причем приборы, относящиеся к данному участку, устанавливаются на одной и той же стороне, а высвечиваемые ими надписи должны наблюдаться при подходе извне к тому из смежных участков, состояние которого они контролируют.

На предыдущих, поврежденных участках (по схеме — участок I) система находится в исходном состоянии. На последующих за поврежденным участках (на схеме —.участок

III).ñèñòåìà полностью обесточена, так как отсутствует питание контактного провода ввиду его обрыва, и одновременное отсутствие свечения надписей "Нормальная работа" и "Обрыв контактного провода" и звуковой сигнализации свидетельствует о том, что повреждение имеет место на одном из предыдущих относительно данного участков, ° При наличии на горизонте системы дистанционного контроля или автоматизированной системы контроля и сбора информации подключение к ее входам дополнительных замыкающих (как на схеме) или размыкающих контактов 5.1.3, 5.2.3 и 5.3.3 элементов контроля напряжения обеспечит немедленную фиксацию обрыва контактного провода и "определение номера повреждейного участка.

Известно (2, с. 340-342), что при боль шой протяженности тяговых подстанций, изолируют друг от друга, а в пределах такой изолированной сети она разбивается с помощью изоляторов и секционных выключателей на отдельные фйде рй ые зоны, йитанйе которых осуществляется дополнительными питающими кабелями. Кроме то5

55 го, для компенсации падения напряжения в контактной сети могут быть проложены дополнительно усиливающие кабели.

В этом случае для обеспечения нормального функционирования предлагаемого устройства в тяговой сети на постоянном токе предусматривается перед точкой подключения каждого подпитывающего кабеля (считая от тяговой подстанции) включение в рассечку контактного провода, устраиваемую с помощью изолятора, силового выпрямителя с направлением выпрямления тока от тяговой подстанции в сеть. Наличие такого выпрямителя обеспечивает запирание подпитки от дополнительных и усиливающих кабелей элементов контроля напряжения фидерной зоны контактной сети, в конце которой установлен данный выпрямитель, На фиг. 2 показана схема применения предлагаемого технического решения для протяженной контактной сети, секционированной на фидерные зоны и имеющей подпитывающие кабели. Схема содержит тяговую подстанцию 3, от которой через выключатели 12.1 и 12,2 осуществлено питание соответственно левого и правого крыла тяговой сети, а через подпитывающий кабель 13 и выключатель 12.3 осуществлена подпитка удаленных участков правого крыла сети, которое с помощью секционных выключателей 12.4, 12.5, 12.6 и соответствующих им изоляторов 4.3, 4,4 и 4.5 разделена на I u II зоны и ответвление.

Для исключения обратной подпитки I зоны от дополнительного кабеля 13 в конце этой зоны в рассечку контактного провода. включен выпрямитель 14, Каждая из зон и ответвление оборудуются системами контроля с входными точками подключения А и В и С, соответственно, в начале и в конце зоны выполненными в соответствии с фиг. 1, для чего на них выделяется желаемое количество контролируемых участков.

В тяговых сетях на переменном токе с электроприводом в системе переменно-постоянного тока и конденсаторными преобразовательными установками на электровозах усиливающие (подпиточные) кабели не требуются, и предлагаемое техническое решение полностью применимо к этим сетям, Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает действенный контроль целостности контактного провода тяговой сети.

Эффективность от применения предлагаемого технического решения имеет два аспекта: социальная эффективность, обусловленная повышением безопасности и

1783600

10 снижением электротравматизма на горизонте, экономическая эффективность, обусловленная возможностью немедленного обнаружения места повреждения и быстро= го его устранения, что повысит производи- 5 тельность труда за счет сокращения простоев оборудования на время обнаружения и оповещения об обрыве.

Формула изобретения 10

1, Устройство для обнаружения обрыва в тяговой сети подземного железнодорожного транспорта, содержащее элементй контроля напряжения, включенные между рельсом и токонесущим проводом на от- 15 дельных участках тяговой сети, световые и звуковые сигнализаторы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения для тяговых сетей с пониженным напряжением и повышения эффектив- 20 ности путем обеспечения возможности обнаружения поврежденного участка, элементы контроля напряжения выполнены в виде реле с замкнутым и раэомкнутым контактами, а сигнализаторы рассредоточены по участкам тяговой сети с размещенным в начале каждого участка первого светового, первого звукового и третьего светового сигнализаторов, а в конце — второго светового, второго звукового и четвертого светового сигнализаторов, при этом размйкающий контакт каждого реле включен в цепь связи с тяговой сетью первого и второго световых, первого и второго "звуковых сигйализаторов, азамйкающий контакт -,в цепь связи с нею третьего и четвертого световых сигнализаторов.

2. Устройство поп.1, отл и ч а ю щ еес я тем, что каждое реле снабжено дополнительным замыкающим контактом-, включенным в цепь дистанционного контроля состояния участков тяговой сети.

Составитель Г,Ходжаев

Редактор С.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Заказ 4520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательокий комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101