Способ измерения сопротивления изоляции троса группового заземления опор контактной сети

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту с электрической тягой и к электротехнике и может быть использовано для профилактического контроля сопротивления изоляции троса группового заземления относительно опор контактной сети электрифицированной железной дороги. Сущность предлагаемого способа измерения сопротивления изоляции троса группового заземления относительно опор контактной сети заключается в измерении тока, протекающего по опорам от генератора переменного напряжения, включенного между рельсом и тросом группового заземления, с последующим вычислением сопротивления изоляции каждой опоры по величине отношения напряжения на тросе к величине измеренного тока опоры. При этом измерение тока в опоре осуществляется путем регистрации магнитного поля, создаваемого этим током, с последующим определением величины тока по градуировочным зависимостям напряженность магнитного поля - ток. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в повышении точности измерений, оперативности и безопасности выполнения работ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту с электрической тягой и к электротехнике и может быть использовано для профилактического контроля сопротивления изоляции троса группового заземления относительно опор контактной сети электрифицированной железной дороги.

Известен способ измерения сопротивления изоляции троса группового заземления и присоединенных к нему консолей подвески контактных проводов и несущих тросов относительно металлических опор и арматуры железобетонных опор, основанный на измерении сопротивления изолирующих втулок, шайб, прокладок относительно земли приборами для измерения сопротивления заземления или методом амперметра-вольтметра с отсоединением троса группового заземления от контролируемой опоры ("Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети (K-146-96)/ МПС РФ - М.: Трансиздат, 1996, с. 12).

Недостатком этого способа являются значительная трудоемкость и низкий уровень безопасности, так как он требует проведения верховых монтажных работ, связанных с отсоединением троса группового заземления от контролируемой опоры и подключением проводов измерительной цепи. Кроме того, погрешность способа, обусловленная высоким уровнем блуждающих токов, достаточно высока. В некоторых участках путей, где имеются стесненные условия производства работ, данный метод невозможно использовать.

Известен градиентный способ (см. там же, стр. 12-13), в некотором измеряют разность потенциалов между забитыми в землю около опоры стержневыми электродами при соединении троса группового заземления либо непосредственно к рельсу, либо к источнику напряжения, один полюс которого соединяют с рельсом.

Этот способ менее трудоемкий и более безопасный, чем первый, но обладает недопустимо высокой погрешностью измерения.

Из всех известных способов наиболее близким по технической сущности является индукционный способ (см. там же, стр. 13), по которому между тросом группового заземления и рельсом включают генератор переменного напряжения, а приемник с магнитной антенной располагают поочередно около опор перпендикулярно их оси и по максимальному отклонению стрелки индикатора тока выявляют опоры с минимальным сопротивлением изоляции.

Данный способ не предполагает измерение величины сопротивления изоляции, а позволяет лишь выявить опоры с наименьшими сопротивлениями изоляции. Способ заимствован из методов обнаружения подземных кабелей и базируется на приборах для поиска трассы и мест повреждения кабелей.

Однако специфика конструкции системы группового заземления существенно влияет на конфигурацию магнитного поля вблизи опор, а следовательно, и тока, протекающего через сопротивление изоляции их от троса группового заземления. В связи с этим на результат измерений сильно влияет ориентация оси магнитной антенны приемника относительно оси опоры, троса группового заземления и рельсового пути. Силовые линии магнитного поля, которое создается рамкой трос группового заземления - опоры - генератор - рельс, имеют перпендикулярное направление по отношению к силовым линиям магнитного поля, создаваемого протекающим по опоре током. Если этот ток имеет небольшую величину по сравнению с общим током, протекающим в указанной рамке, то погрешность измерений при произвольном положении магнитной антенны приемника относительно рамки может превышать допустимые пределы.

Кроме того, на помехоустойчивость и погрешность измерений сильно влияет выбор частоты генератора, поддерживающего напряжение на тросе группового заземления. На приемник действуют помехи различных частот. Наиболее сильные влияния имеют магнитные поля частоты основной гармоники пульсаций 300 и 600 Гц тягового тока, который течет по рельсам, а также токи промышленной частоты и их гармоник в проводах воздушных линий электропередач, смонтированных на опорах контактной сети. В значительно более высокочастотном диапазоне влияние оказывают токи в проводах волноводной связи с поездами, которые также расположены в непосредственной близости от троса группового заземления.

Задачей данного изобретения является повышение производительности и безопасности работ при эксплуатационном контроле сопротивления цепи заземления опор контактной сети, объединенных тросом группового заземления.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа измерений, заключается в повышении помехоустойчивости и точности измерений за счет строго определенного расположения магнитной антенны приемника - параллельно оси рельсового пути и тросу группового заземления и перпендикулярно оси опоры, а также вплотную к внешней, по отношению к рельсовому пути, поверхности опоры.

Кроме того, повышение помехоустойчивости достигается тем, что частоту переменного напряжения на тросе группового заземления выбирают в диапазоне f₁ < f < f₂, где f₁ - частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения контактной сети, а f₂ -минимальная собственная резонансная частота контура трос группового заземления - опоры - земля.

Наконец, на опорах с заземляющим спуском троса группового заземления регистрацию магнитного поля производят при той же ориентации оси магнитной антенны относительно опоры и рельсового пути, но приемник располагают вплотную к боковой поверхности опоры, обращенной к рельсовому пути, т.е. на максимальном удалении от заземляющего спуска.

Предложенный способ позволяет измерить магнитное поле тока в опоре с максимально возможной помехоустойчивостью, так как при заданной ориентации магнитной антенны приемника она имеет наименьшую магнитную связь с полем рамки трос группового заземления - опоры - рельс. Выбор частоты в предложенных границах позволяет максимальным образом отстроиться от большинства влияющих помех: от пульсаций тягового тока, протекающего по рельсовому пути, волноводной связи, сигналов местных радио- и телевизионных станций и т.д. Кроме того, ограничение сверху частоты измерительного тока позволяет избежать неопределенностей, характерных для резонансных явлений в контурах трос группового заземления - опоры - рельс, которые могут занимать диапазон от десятков до сотен килогерц в зависимости от количества и места расположения опор с низким сопротивлением изоляции троса группового заземления.

Сущность предлагаемого способа измерения сопротивления изоляции троса группового заземления опор контактной сети заключается в том, что между рельсом и групповым заземлением опор включается генератор переменного напряжения, при этом напряжение на выходе генератора измеряется с помощью вольтметра.

Ток от генератора протекает через трос группового заземления и по опорам, через землю возвращается в рельс. Величина тока, протекающего по каждой опоре, измеряется путем регистрации магнитного поля вблизи нее по показаниям индикатора, которым снабжен приемник с магнитной антенной. При этом антенну приемника располагают непосредственно у опоры с внешней, по отношению рельсового пути, поверхности опоры. Ось магнитной антенны приемника должна быть перпендикулярна оси опоры и параллельна оси рельсового пути и тросу группового заземления. По показаниям индикатора приемника с помощью градуировочной зависимости напряженность магнитного поля - ток определяется величина тока в опоре. Сопротивление изоляции троса группового заземления от арматуры опоры вычисляют через отношение напряжения на тросе группового заземления к величине тока в данной опоре.

Кроме того, частоту переменного напряжения на тросе группового заземления выбирают в диапазоне f₁ < f < f₂, где f₁ - частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения контактной сети, а f₂ - минимальная собственная резонансная частота контура трос группового заземления - опоры - земля.

На опоре с заземляющим спуском регистрацию магнитного поля опоры производят на боковой поверхности опоры, обращенной к рельсовому пути, т.е. на максимальном удалении от заземляющего спуска.

На фиг. 1 представлены объект и схема измерений, поясняющая техническую сущность предложенного способа измерения.

На фиг, 2 показано сечение опоры с заземляющим спуском, поясняющее ориентацию антенны приемника в магнитных полях возле опоры.

Способы измерения сопротивления изоляции троса группового заземления от опор контактной сети реализуется следующим образом.

К рельсовому пути 1 (фиг. 1) одним из своих полюсов присоединен генератор 2. Другим своим полюсом генератор 2 присоединен через заземляющий спуск 3 к тросу 4 группового заземления, который через изолирующие прокладки с сопротивлением 5 смонтирован на опорах 6 контактной сети. Генератор 2 поддерживает на тросе 4 группового заземления переменное напряжение U_тр, под действием которого в тросе течет то I_тр, равный сумме токов i_o во всех опорах 6, объединенных тросом 4 группового заземления. Контуры протекания токов в опорах 6 замыкаются через их сопротивления 7 связи по рельсовому пути 1 к генератору 2. Токи i_o в опорах зависят от напряжения U_тр на тросе и индивидуальной величины сопротивления 5 изоляции троса относительно арматуры опоры. Сопротивление 7 связи опоры с рельсом обычно много меньше сопротивления 5 изоляции троса и практически не влияет на величину тока в опоре i_o. Ток i_o создает вокруг опоры напряженность магнитного поля H_о, которая измеряется приемником 8 с магнитной антенной. Кроме магнитного поля H_о тока в опоре на приемник 8 действует также магнитное поле H_тр, создаваемое в каждом пролете от тока I_тр, протекающего в тросе и рельсовом пути. В зависимости от соотношения токов i_o и I_тр соответствующие им величины H_о и H_тр изменяются в широких пределах, поэтому в предложенном способе ориентация магнитной антенны относительно силовых линий магнитного поля создается таким образом, чтобы максимально снизить влияние H_тр на результат измерения H_о, а следовательно, i_o с последующим вычислением по закону Ома искомой величины сопротивления 5 изоляции троса на каждой опоре.

На фиг. 2 показаны сечение опоры 6 с заземляющим спуском 3 и силовые линии магнитных полей H_сп и H_о, создаваемых током I_тр в спуске 3 и током i_o в опоре 6. В соответствии с встречным направлением токов i_o и I_тр встречно направлены и магнитные поля H_о и H_сп, при этом максимальная величина H_сп намного превышает величину H_о и быстро снижается с увеличением расстояния от спуска 3, который выполняется из провода с диаметром много меньше диаметра опоры. Поэтому на поверхности опоры 6, противоположной той, на которой закреплен спуск 3, влияние магнитного поля H_сп на величину измеряемого поля H_о будет минимальным. Поэтому в предложенном способе на опорах, оснащенных заземляющим спуском, положение приемника 8 с магнитной антенной регламентируется именно в этом месте.

Формула изобретения

1. Способ измерения сопротивления изоляции троса группового заземления на опорах контактной сети электрифицированных железных дорог, заключающийся в регистрации магнитного поля вблизи опор от тока, создаваемого генератором переменного напряжения, который включается между рельсом и заземляющим спуском троса группового заземления, с последующим определением величины тока по показаниям индикатора приемника с магнитной антенной, располагаемым непосредственно у опоры перпендикулярно ее оси, отличающийся тем, что регистрацию магнитного поля от тока, протекающего в опоре, производят при ориентации оси магнитной антенны приемника параллельно оси рельсового пути и тросу группового заземления, а также расположением приемника с внешней по отношению к рельсовому пути поверхности опоры, после чего определяют с помощью градуировочной зависимости напряженность магнитного поля - ток величину тока в опоре и вычисляют через отношение напряжения на тросе группового заземления к величине тока в данной опоре сопротивление изоляции троса группового заземления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту переменного напряжения на тросе группового заземления выбирают в диапазоне f₁ < f < f₂, где f₁ - частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения контактной сети, а f₂ - минимальная собственная резонансная частота контура трос группового заземления - опоры - земля.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на опоре с заземляющим спуском регистрацию магнитного поля опоры производят на боковой поверхности опоры, обращенной к рельсовому пути, т.е. на максимальном удалении от заземляющего спуска.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2