Устройство защиты контактной сети от токов короткого замыкания
Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам релейной защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания, и может быть использовано для защиты тяговой сети магистральных железных дорог и промышленных предприятий. Технический результат заключается в повышении селективности устройств защиты питающих фидеров тяговой сети постоянного тока. Для этого устройство содержит реле-дифференциальный шунт, образованный двумя параллельными отрезками шин различного сечения, проходящих внутри магнитопровода, на котором размещена калибровочная катушка, также дополнительно введены датчики производной тока в виде изолированных катушек, выходы каждой из которых подключены ко входу своего быстродействующего реле напряжения направленного действия, образующих схему совпадения, управляемый тиристор, резистор и источник питания. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания, и может быть использовано для защиты тяговой сети магистральных железных дорог и промышленных предприятий.
Известны устройства защиты контактной сети постоянного тока, реагирующие на величину тока, на приращение тока, на скорость его нарастания и т.п., такие как выключатели с индуктивным шунтом, в которых функции отключения и защиты объединены в электромагнитном механизме, и выключатели с реле-дифференциальным шунтом типа РДШ, у которых функции отключения и защиты разделены [Л-1].
Недостатком большинства этих устройств является невозможность обеспечения необходимой селективности их действия при защите смежных фидеров, разделенных изолирующим промежутком.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство защиты контактной сети от токов короткого замыкания [Л-1], выполненное с помощью реле-дифференциального шунта, образованного двумя параллельными отрезками шин различного сечения, проходящих в разных направлениях внутри магнитопровода с подвижным якорем, удерживаемым в разомкнутом состоянии пружиной с регулируемым натяжением. Оно и взято за прототип. В прототипе на шине меньшего сечения нанизаны пакеты стальных листов с воздушным зазором, на якоре магнитопровода укреплен подвижный контакт нормально замкнутой пары контактов, через которую в рабочем положении протекает ток управляющей катушки выключателя, а на самом магнитопроводе размещена калибровочная катушка.
Существенный недостаток указанного устройства проявляется при его использовании для защиты смежных фидеров, разделенных изолирующим воздушным промежутком [Л-2]. В этом случае устройство допускает большое число ложных срабатываний, которые происходят при проходе подвижного состава (электровоза) под током через изолирующий промежуток, что в свою очередь приводит к пережогам проводов контактной сети ветви изолирующего промежутка, с которого съезжает электровоз.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение селективности устройств защиты питающих фидеров тяговой сети постоянного тока.
Для достижения указанного технического результата в схему устройства для защиты контактной сети от токов короткого замыкания, выполненного с помощью реле-дифференциального шунта (РДШ), образованного двумя параллельными отрезками шин различного сечения, проходящих в разных направлениях внутри магнитопровода, на котором размещена калибровочная катушка, дополнительно введены датчики производной тока в виде изолированных катушек, размещенных вблизи шин смежных фидеров, выходы каждой из которых подключены ко входу своего быстродействующего реле напряжения направленного действия, выходы же реле напряжения соединены последовательно и образуют схему совпадения, один выход которой через резистор подключен к аноду управляемого тиристора, а другой - к его управляющему электроду, упомянутая калибровочная катушка на магнитопроводе реле-дифференциального шунта фидера, питающего ветвь изолирующего промежутка, на который въезжает электровоз под током, одним концом подключена к аноду управляемого тиристора, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, выполненного в виде конденсатора, параллельно которому подключена цепочка из диода, ограничивающего резистора и большой секции вторичной обмотки изолирующего трансформатора и последовательно с которым включена малая секция вторичной обмотки изолирующего трансформатора, первичная же обмотка изолирующего трансформатора включена в сеть оперативного переменного тока 220/127 В, а положительный полюс источника питания подсоединен к другому концу калибровочной катушки.
Благодаря этому при проходе подвижного состава (электровоза) под током через изолирующий промежуток в калибровочной катушке протекает ток, который создает в магнитопроводе реле магнитное поле, встречное магнитному полю, создаваемому шинами РДШ, что позволяет загрубить уставку выключателя и исключить его ложное срабатывание.
На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства защиты.
Устройство защиты включает: автоматические быстродействующие выключатели 1 и 2 смежных фидеров Ф1 и Ф3 типа ВАБ-49; реле-дифференциальные шунты (РДШ) 3 и 4 указанных выключателей; калибровочную катушку 5 на РДШ 4 фидера Ф3; резистор 6; тиристор 7; источник питания 8, образованный конденсатором 9, диодом 10, изолировочным трансформатором 11 и резистором 12; датчики производной тока 13 и 14, выполненные в виде катушек, имеющих одинаковое число витков и размещенных относительно шин фидеров Ф1 и Ф3 на одинаковых расстояниях, и быстродействующие реле напряжения направленного действия 15 и 16.
Принцип работы схемы защиты следующий. Электровоз под током, проходя через изолирующий промежуток, своим токоприемником (Т) перекрывает ветви изолирующего промежутка (ИП), в результате чего на фидере Ф3, на который наезжает электровоз, появляется положительный скачок тока. Одновременно на фидере Ф1 происходит такой же скачок тока, но обратный по знаку. Эти изменения фиксируются датчиками производной тока 13 и 14, которые выполнены таким образом, что наводимые в них напряжения равны по величине и направлены встречно друг другу. Сигналы датчиков производной тока поступают на схему совпадения, состоящую из двух последовательно включенных быстродействующих реле напряжения 15 и 16. Подключение быстродействующих реле напряжения к датчикам производной тока произведено таким образом, что датчик 13 фидера Ф1, с которого съезжает электровоз под током, открывается в момент резкого уменьшения (отрицательного приращения) тока фидера, а датчик производной тока 14 фидера Ф3, на который въезжает электровоз - в момент резкого увеличения (положительного приращения) тока фидера, т.е. схема совпадения открывается только при указанных изменениях токов фидеров (11 и 13), после чего по цепи "6-15-16-7 " начинает протекать ток управления (iy), величина которого ограничивается резистором 6. Этим током открывается тиристор 7 и подключает к калибровочной катушке 5 источник питания 8, напряжение которого образуется как сумма напряжения на конденсаторе 9 и напряжения малой секции w3 вторичной обмотки трансформатора 11. Под действием напряжения источника питания по закороченной калибровочной катушке протекает ток (iторм), направление которого выбрано таким образом, что создаваемый им магнитный поток направлен встречно магнитному потоку, создаваемому шинами РДШ. Ослабление магнитного потока приводит к загрублению уставки выключателя до величины, исключающей его ложное срабатывание. Ток iторм протекает через калибровочную катушку 5 в течение некоторого времени, определяемого параметрами источника питания 8. Форма тока iторм экспоненциально убывающая, на которую наложена незначительная по величине гармоническая составляющая переменного тока (Фиг.2). Экспоненциально убывающая составляющая определяется напряжением разряженного на калибровочную катушку 5 конденсатора 9, а гармоническая составляющая - напряжением малой секции w3 вторичной обмотки трансформатора 11. Заряд конденсатора 9 происходит через ограничивающий резистор 12 от большой секции w2 вторичной обмотки трансформатора 11 при закрытом тиристоре 7. Время протекания тока iторм длится от момента t1 открытия тиристора 7 до момента t2, когда ток iторм становится равен нулю и тиристор 7 закрывается. После этого начинается повторный заряд конденсатора. Необходимо отметить, что емкость конденсатора 9 выбрана таким образом, что время (t2-t1) протекания тока iторм больше времени прохода токоприемника подвижного состава по ветвям изолирующего промежутка.
В случае же короткого замыкания, например в удаленной точке К1, предлагаемое устройство защиты работает как обычное. На фидере Ф3 появляется положительный скачок тока, который наводит напряжение только на катушке 15. Таким образом, схема совпадения не открывается и ток iторм через калибровочную катушку 5 протекать не будет. Реле РДШ 4 фидера Ф3 нормально сработает и отключит выключатель.
Экономический эффект от использования предлагаемого устройства защиты достигается за счет того, что при его установке на смежных фидерах не потребуется дополнительных затрат на восстановление пережженных проводов контактной сети и затрат, компенсирующих нарушение графика движения и задержку поездов на линии.
Устройство защиты контактной сети от токов короткого замыкания, выполненное с помощью реле-дифференциального шунта, образованного двумя параллельными отрезками шин различного сечения, проходящих в разных направлениях внутри магнитопровода, на котором размещена калибровочная катушка, отличающееся тем, что в схему устройства дополнительно введены датчики производной тока в виде изолированных катушек, размещенных вблизи шин смежных фидеров, выходы каждой из которых подключены ко входу своего быстродействующего реле напряжения направленного действия, выходы же реле напряжения соединены последовательно и образуют схему совпадения, один выход которой через резистор подключен к аноду управляемого тиристора, а другой - к его управляющему электроду, упомянутая калибровочная катушка на магнитопроводе реле-дифференциального шунта фидера, питающего ветвь изолирующего промежутка, на который въезжает электровоз под током, также одним концом подключена к аноду управляемого тиристора, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, выполненного в виде конденсатора, параллельно которому подключена цепочка из диода, ограничивающего резистора и большой секции вторичной обмотки изолирующего трансформатора и последовательно с которым включена малая секция вторичной обмотки изолирующего трансформатора, первичная же обмотка изолирующего трансформатора включена в сеть оперативного переменного тока 220/127 В, а положительный полюс источника питания подсоединен к другому концу калибровочной катушки.
