RU2316873C1

RU2316873C1 - Contact network

Info

Publication number: RU2316873C1
Application number: RU2006126753/09A
Authority: RU
Inventors: Борис Алексеевич Аржанников (RU); Борис Алексеевич Аржанников; Владимир Андреевич Вербицкий (RU); Владимир Андреевич Вербицкий; тецкий Игорь Александрович П (RU); Игорь Александрович Пятецкий; Леонид Александрович Фролов (RU); Леонид Александрович Фролов
Original assignee: Борис Алексеевич Аржанников
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-02-10

Abstract

FIELD: electric engineering, in particular, provision of electric power to electrified railroads, possible use in contact networks having devices for protection from short circuits in case of disruption of isolation on supports of contact network.

SUBSTANCE: in contact network, which contains carrier cable, strings, contact wire, console, traction bar, holder rods on each support, while carrier cable, strings, contact wire are separated from metallic elements of fixture on support of aforementioned elements by means of isolators, it is suggested to install interconnected radio transmitter and voltage sensor between metallic fixture elements and support, which ensure recording of appearance of voltage on support in case of isolator penetration and transmission of radio signal for disabling electric power in contact network.

EFFECT: increased reliability due to prevented artificial shorting of contact network and a rail, disabling of fast action machines on protected zone without short circuit currents, indication of damaged isolator without damage to support.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроснабжению электрифицированных железных дорог, и может найти применение в контактных сетях, имеющих устройства для защиты от коротких замыканий при нарушении изоляции на опорах контактной сети.The invention relates to electrical engineering, in particular to the power supply of electrified railways, and can find application in contact networks having devices for protection against short circuits in case of insulation failure on the supports of the contact network.

Известна контактная сеть, содержащая размещенные на каждой опоре несущий трос, струны, контактный провод, консоль, тягу, стержни фиксатора, металлические элементы крепления на опоре, при этом несущий трос, струны, контактный провод, консоль, тяга и стержни фиксатора отделены от металлических элементов крепления на опоре посредством изоляторов [1].Known contact network containing placed on each support bearing cable, strings, contact wire, console, traction, retainer rods, metal fasteners on the support, while the bearing cable, strings, contact wire, console, traction and clamp rods are separated from metal elements fastenings on a support by means of insulators [1].

Известна также контактная сеть, содержащая размещенные на каждой опоре несущий трос, струны, контактный провод, консоль, тягу, стержни фиксатора, металлические элементы крепления на опоре, при этом несущий трос, струны, контактный провод отделены от металлических элементов крепления на опоре посредством изоляторов [2].A contact network is also known comprising a supporting cable, strings, a contact wire, a console, a rod, a latch rod, metal fasteners on a support located on each support, while the supporting cable, strings, a contact wire are separated from the metal fastening elements on the support by means of insulators [ 2].

Описанная в [1, 2] контактная сеть характеризуется относительно низкой надежностью, так как она не обеспечивает защиту опор от тока короткого замыкания, приводящего к сгоранию и разрушению опоры, при пробое изоляторов и попадании высокого напряжения контактного провода и несущего троса на опору, при этом ток короткого замыкания протекает от источника питания, установленного на тяговой подстанции через контактный провод и несущий трос, через опору, землю, рельс и возвращается к источнику питания.The contact network described in [1, 2] is characterized by relatively low reliability, since it does not protect the supports from short-circuit current, which leads to the burning and destruction of the support, during breakdown of insulators and a high voltage of the contact wire and the bearing cable to the support, while The short circuit current flows from the power source installed on the traction substation through the contact wire and the supporting cable, through the support, ground, rail and returns to the power source.

Известна контактная сеть, содержащая размещенные на каждой опоре несущий трос, струны, контактный провод, консоль, тягу, стержни фиксатора, металлические элементы крепления на опоре, а также заземляющий проводник, соединяющий элементы металлические крепления на опоре с рельсом и обеспечивающий протекание тока короткого замыкания при пробое изоляторов и защиту опоры [3].A contact network is known that contains a supporting cable, strings, a contact wire, a console, a rod, latch rods, metal fasteners on a support, as well as a ground conductor connecting metal fasteners on a support with a rail and providing a short circuit current breakdown of insulators and protection of the support [3].

Однако защитный заземляющий проводник, обеспечивающий защиту опоры контактной сети от тока короткого замыкания при пробое изоляторов, создает при исправных изоляторах цепь протекания токов утечки: рельс - защитный заземляющий проводник - элементы крепления на опоре - опора - земля, проводящую к электрической коррозии анкерных болтов фундаментов металлических опор и арматуры железобетонных опор, способствующую повреждению опоры вследствие потери ее механической прочности [4].However, the protective grounding conductor, which provides protection of the contact network support against short circuit current during the breakdown of insulators, creates a leakage current circuit with serviceable insulators: rail - protective grounding conductor - fastening elements on the support - support - ground, which conducts metal foundations to anchor bolts supports and reinforcement of reinforced concrete supports, contributing to damage to the support due to the loss of its mechanical strength [4].

Для предотвращения этого явления применяются устройства, обеспечивающие заземление на рельс через защитные устройства, препятствующие утечке тока с рельсов через цепь протекания токов утечки в землю. К числу таких защитных устройств относятся диодные или тиристорные заземлители с искровым промежутком, обеспечивающие индивидуальную защиту каждой опоры или нескольких опор с использованием дополнительного провода группового заземления [5].To prevent this phenomenon, devices are used that provide grounding to the rail through protective devices that prevent the leakage of current from the rails through the circuit of the leakage currents flowing to the ground. Among such protective devices are diode or thyristor earthing switches with a spark gap, which provide individual protection of each support or several supports using an additional group grounding wire [5].

Описанные в [5] защитные заземляющие устройства являются «приемлемым решением проблемы защиты опор контактной сети на участках постоянного тока от коррозии».The protective grounding devices described in [5] are “an acceptable solution to the problem of protecting contact network supports in DC sections from corrosion”.

К недостаткам контактной сети описанной конструкции следует отнести «наличие дорогостоящего троса группового заземления со значительной площадью сечения, отсутствие контроля его целостности, а также наличие дорогостоящих диодных заземлителей и необходимость их проверки в линейных условиях. Кроме того, наличие в цепи короткого замыкания сопротивления троса группового заземления при коротких замыканиях вызывает снижение тока короткого замыкания...», что может привести к неотключению поврежденного изолятора опоры и к развитию последствий возникшей опасной ситуации. Ненадежная работа искровых промежутков состоит в сваривании (оплавлении) медных контактных шайб (электродов), необходимости периодических проверок искровых промежутков и т.д., что, в свою очередь, приведет к снижению надежности всей контактной сети в целом [6].The disadvantages of the contact network of the described design include “the presence of an expensive group grounding cable with a significant cross-sectional area, the lack of control of its integrity, as well as the presence of expensive diode grounding conductors and the need to test them under linear conditions. In addition, the presence in the short circuit of the resistance of the group grounding cable during short circuits causes a decrease in the short circuit current ... ”, which can lead to non-disconnection of the damaged insulator supports and to the development of the consequences of the dangerous situation. Unreliable operation of spark gaps consists in welding (melting) copper contact washers (electrodes), the need for periodic checks of spark gaps, etc., which, in turn, will reduce the reliability of the entire contact network as a whole [6].

Известна также контактная сеть, содержащая размещенные на каждой опоре несущий трос, струны, контактный провод, консоль, тягу, стержни фиксатора, при этом несущий трос, струны, контактный провод отделены от металлических элементов крепления на опоре указанных элементов посредством изоляторов, и дополнительный провод, соединенный через искровые промежутки с опорами на защищаемой зоне контактной сети, по концам и в середине которой устанавливаются блоки защиты, состоящие из входного устройства и короткозамыкателя, устанавливаемого между контактной сетью и рельсом [7].A contact network is also known comprising a supporting cable, strings, a contact wire, a console, a rod, a clamp rod, located on each support, while the supporting cable, strings, a contact wire are separated from the metal fastening elements on the support of these elements by means of insulators, and an additional wire, connected through spark gaps with supports on the protected area of the contact network, at the ends and in the middle of which protection blocks are installed, consisting of an input device and a short circuit, installed between contact network and rail [7].

При пробое изолятора на какой-либо опоре пробивается расположенный на ней искровой промежуток и дополнительный провод в этой точке оказывается под напряжением контактной сети, которое через входное устройство подается на короткозамыкатели, происходит их срабатывание и замыкание контактной сети на рельс. Ток короткого замыкания вызывает отключение быстродействующих выключателей и снятие напряжения с контактной сети защищаемой зоны.When the insulator breaks down on any support, the spark gap located on it breaks through and the additional wire at this point is energized by the contact network, which is fed to short-circuit through the input device, they are triggered and the contact network is closed to the rail. Short-circuit current trips high-speed circuit breakers and relieves voltage from the contact network of the protected area.

Контактная сеть в соответствии с [7], имеющая защиту опор, изолированных от рельса (ЗОИР), обладает недостатками, присущими контактной сети с защитой группового заземления с диодным заземлителем - при пробое изолятора одной опоры напряжение контактной сети через дополнительный провод попадает на все опоры защищаемой зоны, что может вызвать пробой искровых промежутков в разных концах защищаемой зоны, что, в свою очередь, неизбежно приведет к появлению перетекающих токов в дополнительном проводе. Ток, стекающий с рельсов в дополнительный провод (или наоборот - с дополнительного провода в рельс), может достигать нескольких ампер в зависимости от поездной ситуации. Ток такой величины, стекающий с дополнительного провода в подземную часть опор и фундаментов, вызывает интенсивную электрическую коррозию подземной части, так как превышает предельно допустимый ток (0,04 А) в десятки, а в некоторых случаях и в сотни раз.The contact network in accordance with [7], which has protection of supports isolated from the rail (ZOIR), has the disadvantages inherent in a contact network with group grounding protection with a diode ground electrode - when an insulator breaks down one support, the voltage of the contact network through an additional wire goes to all supports protected zone, which can cause breakdown of spark gaps at different ends of the protected zone, which, in turn, will inevitably lead to the appearance of flowing currents in an additional wire. The current flowing from the rails to the additional wire (or vice versa - from the additional wire to the rail) can reach several amperes depending on the train situation. A current of this magnitude, flowing from an additional wire to the underground part of the supports and foundations, causes intense electrical corrosion of the underground part, since it exceeds the maximum permissible current (0.04 A) by tens, and in some cases, hundreds of times.

К другим недостаткам ЗОИР следует отнести:Other disadvantages of the ZOIR include:

- наличие помех или низкого уровня сигнала входного устройства, способных вызвать ложное срабатывание или несрабатывание короткозамыкателя;- the presence of interference or a low signal level of the input device that can cause a false operation or failure of the short circuit;

- срабатывание короткозамыкателя вблизи тяговой подстанции из-за малого сопротивления электрической цепи короткого замыкания, приводящее к возникновению больших токов короткого замыкания, а следовательно, и снижению надежности, долговечности и вероятности безотказной работы быстродействующих выключателей и силового оборудования тяговой подстанции;- the operation of the short circuit near the traction substation due to the low resistance of the electrical circuit of the short circuit, leading to the occurrence of large short circuit currents, and therefore to reduce the reliability, durability and the probability of failure-free operation of high-speed switches and power equipment of the traction substation;

- сложность отыскания неисправных изоляторов на защищаемой зоне вследствие того, что ток, протекающий через поврежденные изоляторы, ограничен сопротивлением входного устройства и составляет всего несколько сотен ампер; ток такой величины в большинстве случаев не приводит к видимым разрушениям изоляторов; разрушения происходят после многократной подачи напряжения, в этом случае последствия разрушения изоляторов приводят к более серьезным повреждениям на контактной сети.- the difficulty of finding faulty insulators in the protected area due to the fact that the current flowing through the damaged insulators is limited by the resistance of the input device and is only a few hundred amperes; a current of this magnitude in most cases does not lead to visible damage to the insulators; destruction occurs after repeated supply of voltage, in this case, the consequences of the destruction of insulators lead to more serious damage to the contact network.

Изобретением решается задача создания контактной сети, характеризующейся высокой надежностью благодаря исключению возможности искусственного короткого замыкания контактной сети с рельсом, отключения быстродействующих автоматов на защищаемой зоне без токов короткого замыкания, указания поврежденного изолятора и без повреждения опоры.The invention solves the problem of creating a contact network, characterized by high reliability due to the exclusion of the possibility of artificial short circuit of the contact network with the rail, disconnecting high-speed machines in the protected area without short-circuit currents, indicating a damaged insulator and without damaging the support.

Для решения поставленной задачи в контактной сети, содержащей размещенные на каждой опоре несущий трос, струны, контактный провод, консоль, тягу, стержни фиксатора, при этом несущий трос, струны, контактный провод отделены от металлических элементов крепления на опоре указанных элементов посредством изоляторов, предложено согласно настоящему изобретению между металлическими элементами крепления и опорой установить соединенные между собой радиопередатчик и датчик напряжения, обеспечивающие фиксацию появления напряжения на опоре при пробое изолятора и передачу радиосигнала на отключение электропитания контактной сети.To solve the problem in a contact network containing a supporting cable, strings, contact wire, console, traction, clamp rods located on each support, the supporting cable, strings, contact wire are separated from the metal fastening elements on the support of these elements by means of insulators, it is proposed according to the present invention, between the metal fasteners and the support, install interconnected radio transmitter and a voltage sensor, which fix the occurrence of voltage on the support roboe insulator and transmitting a radio signal to turn off the power supply contact.

Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами: фиг.1 и 2, на которых представлены: на фиг.1 - функциональная схема заявляемой контактной сети, а на фиг.2 - схема подключения датчика напряжения.The invention is illustrated by the example of the drawings: FIGS. 1 and 2, in which: FIG. 1 is a functional diagram of the inventive contact network, and FIG. 2 is a connection diagram of a voltage sensor.

Контактная сеть 1 содержит размещенные на каждой опоре 2 несущий трос 3, струны 4, контактный провод 5, консоль 6, тягу 7, стержни фиксатора 8. Опора 2 устанавливается вблизи рельса 9. Металлические элементы крепления 10 на опоре 2 отделены от размещенных на опоре элементов: несущего троса 3, струн 4, контактного провода 5, консоли 6, тяги 7, стержней фиксатора 8 посредством изолятора 11.The contact network 1 contains a support cable 3, strings 4, a contact wire 5, a console 6, a rod 7, a latch rod 8. The support 2 is installed near the rail 9. The metal fasteners 10 on the support 2 are separated from the elements placed on the support 2 : support cable 3, strings 4, contact wire 5, console 6, rod 7, retainer rods 8 by means of an insulator 11.

Между металлическими элементами крепления 10 и опорой 2 установлен датчик напряжения 12, выход которого подключен ко входу радиопередатчика 13, снабженного радиопередающей антенной 14.Between the metal fastening elements 10 and the support 2, a voltage sensor 12 is installed, the output of which is connected to the input of the radio transmitter 13, equipped with a radio transmitting antenna 14.

Первый выход радиоприемника 15, снабженного радиоприемной антенной 16, подключен ко входу блока отключения 17 контактной сети от источника электропитания 18, а второй выход радиоприемника 15 подключен к блоку индикации 19.The first output of the radio 15, equipped with a radio antenna 16, is connected to the input of the disconnect block 17 of the contact network from the power source 18, and the second output of the radio 15 is connected to the display unit 19.

При возникновении аварийной ситуации (возникновении перенапряжения и, следовательно, пробое изолятора 11) датчик напряжения 12 фиксирует превышение напряжения и, будучи соединенным с радиопередатчиком 13, передает эту информацию на радиопередатчик 13.In the event of an emergency (overvoltage and, consequently, breakdown of the insulator 11), the voltage sensor 12 detects the excess voltage and, being connected to the radio transmitter 13, transmits this information to the radio transmitter 13.

Полученная в виде радиосигнала информация через радиопередающую антенну 14 радиопередатчика 13 поступает на радиоприемную антенну 16 радиоприемника 15, расположенного, например на тяговой подстанции. Далее этот сигнал поступает на блок индикации 19 и сигнализирует о том, что на опоре с конкретным номером поврежден изолятор. Эта же информация с радиоприемника 15 поступает на блок отключения 17 контактной сети и отключает ее от источника электропитания 18.The information received in the form of a radio signal through a radio transmitting antenna 14 of the radio transmitter 13 is fed to the radio receiving antenna 16 of the radio receiver 15, located, for example, at a traction substation. Further, this signal enters the display unit 19 and signals that the insulator is damaged on the support with a specific number. The same information from the radio 15 enters the shutdown unit 17 of the contact network and disconnects it from the power source 18.

Выполнение контактной сети в соответствии с предлагаемым решением позволит повысить ее надежность относительно простыми средствами, исключая при этом ложное срабатывание или несрабатывание вообще отключающей аппаратуры (короткозамыкателя), при этом существенно упрощается процесс отыскания неисправных изоляторов в контактной сети, так как вся информация о выходе из строя соответствующего изолятора присутствует на блоке индикации.The implementation of the contact network in accordance with the proposed solution will increase its reliability by relatively simple means, eliminating the false operation or malfunctioning of generally disconnecting equipment (short circuit), while significantly simplifying the process of finding faulty insulators in the contact network, since all information about the failure the corresponding insulator is present on the display unit.

В соответствии с заявляемым решением в OOO НПП «Электромаш» разработана техническая документация блока защиты, содержащего радиопередатчик и датчик напряжения, изготовлен его опытный образец.In accordance with the claimed decision, OOO NPP Elektromash developed the technical documentation of the protection unit containing the radio transmitter and voltage sensor, made its prototype.

Испытания опытного образца подтвердили его работоспособность и широкие возможности его практического применения в будущем.Tests of the prototype confirmed its efficiency and wide possibilities for its practical application in the future.

Литература:Literature:

1. Н.Л. Соколов. Контактная сеть. Учебное иллюстрированное пособие для студентов техникумов, колледжей и учащихся образовательных учреждений железнодорожного транспорта, осуществляющих начальную профессиональную подготовку, М.: Маршрут, 2003, с.3, рис.1а.1. N.L. Sokolov. Contact network. Educational illustrated manual for students of technical schools, colleges and students of educational institutions of railway transport, providing initial vocational training, M .: Route, 2003, p.3, Fig.1a.

2. То же, с.33, рис.1б.2. The same, p. 33, fig. 1b.

3. То же, с.35, рис.2.3. The same, p. 35, fig. 2.

4. П.М.Шичкин, А.А.Порцелан, А.В.Котельников. Защита контактной сети постоянного тока при различных способах заземления опор, М.: Транспорт, 1977, с.13-14.4. P.M.Shichkin, A.A. Porcelan, A.V. Kotelnikov. Protection of the DC contact network with various methods of grounding supports, M .: Transport, 1977, p.13-14.

5. То же, с.15.5. The same, p.15.

6. То же с.17, 23-27.6. The same p. 17, 23-27.

7. Свидетельство на полезную модель №16146, МПК Н02Н 7/26, 2001 г.7. Utility Model Certificate No. 16146, IPC Н02Н 7/26, 2001

Claims

A contact network containing a supporting cable, strings, contact wire, console, traction, clamp rods located on each support, while the supporting cable, strings, contact wire are separated from the metal fasteners on the support of these elements by means of insulators, characterized in that between the metal fastening elements and a support are mounted interconnected radio transmitter and voltage sensor, providing a fixation of the appearance of voltage on the support during the breakdown of the insulator and the transmission of the radio signal for shutdown lektropitaniya contact network.