Устройство запрета автоматического повторного включения выключателя контактной сети переменного тока двухпутного участка Российский патент 2020 года по МПК G01R31/01 

Изобретение относится к системе автоматизации тягового электроснабжения железных дорог, а именно к устройствам автоматизации питающих линий контактной сети переменного тока.

Проблема контроля короткого замыкания в отключенной контактной сети рассмотрена в работах [1-3]. Известно устройство контроля короткого замыкания (КЗ) в контактной сети переменного тока двухпутного участка железной дорог [4], принимаемое за прототип, содержит: сигнальное устройство, шины 27,5 кВ тяговой подстанции с подключенными к ней первым выключателем с размыкающим блок-контактом, питающим контактную сеть первого пути железной дороги; третьим выключателем, питающим линию «два провода - рельс» (ДПР), второй выключатель с размыкающим и замыкающим блок-контактами, подключенный к шинам 27,5 кВ и питающий контактную сеть второго пути; два реле напряжения; первичная обмотка трансформатора одним концом подключена к контактной сети, а вторым концом - к рельсу, к вторичной обмотке трансформатора через размыкающий блок-контакт первого выключателя подключена катушка первого реле напряжения; сигнальное устройство одним концом подключено к -110 В оперативного напряжения, а другим концом - к первому выводу замыкающего контакта первого реле напряжения, второе реле напряжения имеет повышенную уставку срабатывания, его катушка подключена параллельно катушке первого реле напряжения, а замыкающий контакт первым выводом соединен с первым выводом замыкающего контакта первого реле напряжения, а вторым выводом соединен с +110 В оперативного напряжения через замыкающий блок-контакт второго выключателя, размыкающий блок-контакт второго выключателя одним концом соединен со вторым выводом замыкающего контакта первого реле напряжения, а вторым концом соединен с +110 В оперативного напряжения

Недостатки прототипа - устройства [4]: возможность ложного запрета АПВ при восстановлении изоляции тяговой сети в бестоковую паузу. Изобретение [4] решает вопрос определения устойчивого КЗ при разных вариантах отключения выключателей, но не учитывает возможность восстановления изоляции в бестоковую паузу.

Цель изобретения - повышение надежности определения устойчивого КЗ с реализацией функции запрета АПВ с учетом времени восстановления изоляции тяговой сети.

Для реализации поставленной цели в устройство введены последовательно соединенные вторые выходные замыкающие контакты реле-повторителя отключенного положения и реле фиксации команды управления первым выключателем, реле времени с замыкающим контактом и первое и второе промежуточные реле с размыкающим и замыкающим контактами соответственно, причем вторые выводы замыкающих контактов первого и второго реле напряжения соединены с первым выводом катушки первого промежуточного реле, второй вывод которой соединен с «+» шиной, а последовательно соединенные вторые выходные замыкающие контакты реле-повторителя и реле фиксации соединены одним концом с «-» шиной, а другим - с первым выводом катушки реле времени, второй вывод которой соединен с «+» шиной, и кроме того последовательно соединенные замыкающий и размыкающий контакты реле времени и первого промежуточного реле соответственно, соединяются одним концом с «-» шиной, а другим - с первым выводом катушки второго промежуточного реле, второй вывод которой соединен с «+» шиной, а замыкающий контакт второго промежуточного реле соединен одним концом с «-» шиной, а другим с реле однократного повторного включения, параллельно размыкающему контакту реле фиксации команды управления первым выключателем.

Технический результат: запрет повторного включения в случае определения устойчивого короткого замыкания на двухпутных участках.

Схема изобретения представлена на фиг. 1 и фиг. 2 (принято, что наведенное напряжение контролируется на контактной сети первого пути), на которых введены следующие обозначения:

1 - шины 27,5 кВ тяговой подстанции;

2 и 3 - первый и второй выключатели присоединений питающих линий контактной сети соответственно первого и второго путей;

4 - выключатель присоединения питающей линии ДПР;

5 и 6 - питающие линии контактной сети первого и второго путей соответственно;

7 - питающая линия ДПР;

8 - трансформатор напряжения контроля наведенного напряжения;

9 - размыкающий блок-контакт первого выключателя (при отключенном выключателе блок-контакт замкнут);

10 - катушка первого реле напряжения с замыкающим контактом 22;

11 - катушка второго реле напряжения с замыкающим контактом 23;

12 - электромагнитное влияние линии ДПР на контактную сеть первого пути;

13 - электромагнитное влияние контактной сети второго пути на контактную сеть первого пути;

14 - короткое замыкание;

15 и 16 - замыкающие контакты реле-повторителя отключенного положения первого выключателя присоединения питающей линии контактной сети;

17, 18 и 19 - замыкающие и размыкающий контакты реле фиксации команды управления первым выключателем присоединения питающей линии контактной сети соответственно;

20 и 21 - размыкающий и замыкающий блок-контакты второго выключателя присоединения питающей линии контактной сети соответственно (при отключенном выключателе размыкающий блок-контакт замкнут);

24 - катушка реле времени с замыкающим контактом 25;

26 - катушка первого промежуточного реле с размыкающим контактом 27;

28 - катушка второго промежуточного реле с замыкающим контактом 29;

30 - устройство повторного включения РПВ-58;

31 - электромагнит включения выключателя;

32 - устройство АПВ первого выключателя присоединения питающей линии контактной сети.

Схема работает следующим образом.

После аварийного отключения второго выключателя питающей линии контактной сети (фидера) собирается цепь питания реле времени (24), выдержка реле времени выбирается меньше уставки времени устройства АПВ (32) фидера (например, меньше на 0,5 с). Замыкающий контакт реле времени (25) включен последовательно в цепь катушки второго промежуточного реле (28), замыкающий контакт (29) которого включен в цепь блокировки АПВ (32). При фиксации наведенного напряжения меньше уставки реле напряжения (первого (10) или второго (11)) собирается цепь питания первого промежуточного реле (26), либо через замыкающий контакт (22) первого реле напряжения, либо через замыкающий контакт (23) второго реле напряжения, в зависимости от состояния второго выключателя (3). Устройство в течение выдержки времени реле времени (24) ждет восстановления изоляции, и только, если измеренное наведенное напряжение все еще меньше уставки реле напряжения (10) или (11), запретит автоматическое повторное включение через блокировку АПВ, путем замыкания контакта (29). В случае, если изоляция восстановится, повторное включение будет разрешено, так как в этом случае контакт (29) останется разомкнутым.

Рассмотрим несколько случаев при КЗ на контактной сети 5 первого пути.

1 случай. Длительное устойчивое КЗ. При КЗ отключаются выключатели 2 и 3. Подается напряжение на реле времени 24, пошел отсчет времени. Электромагнитное влияние будет определяться только линией ДПР 7, т.е. электрическим влиянием, которое не будет превышать 200 В при наличии КЗ. При отключении выключателя 2 размыкающий блок-контакт 9 будет замкнут и наведенное напряжение будет подано на катушку первого реле напряжения 10 (второе реле напряжения не рассматриваем, т.к. блок-контакт 21 второго выключателя разомкнут). Уставка первого реле напряжения 300 В, а наведенное напряжение менее 300 В. Поэтому первое реле напряжение с катушкой 10 остается в несработанном состоянии (контакт 22 разомкнут) промежуточное реле 26 также будет отключено, размыкающий контакт 27 останется замкнутым, что приведет к срабатыванию второго промежуточного реле 28 через время равное выдержке реле времени, замыкающий контакт 29 соберет цепь блокировки АПВ, повторного включения не будет.

2 случай. Нет устойчивого КЗ. При КЗ отключается только выключатель 2. Собирается цепь питания реле времени 24, пошел отсчет времени. Электромагнитное влияние определяется линией 7 ДПР и контактной сетью 6 второго пути, в этом случае наведенное напряжение при отсутствии КЗ превышает 3 кВ. При отключении выключателя 2 размыкающий блок-контакт 9 будет замкнут и наведенное напряжение будет подано на катушку второго реле напряжения 11 (первое реле напряжения не рассматриваем, т.к. блок-контакт 20 второго выключателя разомкнут). Уставка второго реле напряжения 500 В, а наведенное напряжение более 500

8. Поэтому второе реле напряжение с катушкой 11 срабатывает (контакт 23 замкнут) и при замкнутом блок-контакте 21 второго выключателя 3 будет подано напряжение на промежуточное реле 26, контакт которого 27 разомкнется, и если через время равное выдержке реле времени наведенное напряжение не уменьшится ниже уставки, второе промежуточное реле 28 останется отключенным, его контакт 29 останется разомкнутым, тем самым разрешив повторное включение.

3 случай. Длительное устойчивое КЗ. При КЗ отключается только выключатель 2. Собирается цепь питания реле времени 24, пошел отсчет времени. Электромагнитное влияние определяется линией 7 ДПР и контактной сетью 6 второго пути, в этом случае наведенное напряжение при наличии КЗ не превышает 400 В. При отключении выключателя 2 размыкающий блок-контакт 9 будет замкнут и наведенное напряжение будет подано на катушку второго реле напряжения 11 (первое реле напряжения не рассматриваем, т.к. блок-контакт 20 разомкнут). Уставка второго реле напряжения 500 В (увеличенная уставка второго реле напряжения учитывает дополнительное электрическое и магнитное влияние смежного пути на величину наведенного напряжения), а наведенное напряжение менее 500 В. Поэтому второе реле напряжение с катушкой 11 остается в несработанном состоянии (контакт 23 разомкнут) промежуточное реле 26 будет отключено. Далее, все как в 1 случае- запрет АПВ.

4 случай. КЗ было устойчивым, но изоляция восстановилась за период выдержки времени реле времени (24) устройства. Все происходит аналогично 1 или 2 случая, но к моменту замыкания контакта реле времени 25, контакт 27 размыкается (наведенное напряжение стало выше уставки первого или второго реле напряжения и первое промежуточное реле оказалось отключено из-за размыкания контакта 22 или 23), соответственно второе промежуточное реле (28) также оказывается отключено и контакт 29 остается разомкнутым, тем самым разрешается АПВ.

Эффективность устройства определяется снижением числа пережогов и объема повреждений контактной подвески в случае устойчивого КЗ, и снижением ложных запретов АПВ при восстановлении изоляции тяговой сети.

Источники информации

1. Герман Л.А., Попов А.Ю. Оперативно определить зону повреждения в отключенной контактной сети. Локомотив №12 - 2011.

2. Патент на изобретение №2397502 от 29.04.2009. Устройство контроля проходящего и устойчивого короткого замыкания в контактной сети переменного тока (Герман Л.А., Герман В.Л.).

3. Герман Л.А., Демидов С.В., Попов Д.С., Якунин Д.В. Простой способ поиска повреждения на контактной сети переменного тока. Локомотив, 2008. - №4, с. 45-46.

4. Патент на изобретение №2531025 от 07.09.2012. Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка железной дороги. (Герман Л.А., Герман В.Л., Жевлаков Д.А, Попов А.Ю.). Опубл. 20.10.2014 Бюлл. №29.

Изобретение относится к системе автоматизации тягового электроснабжения железных дорог, а именно к устройствам автоматизации питающих линий контактной сети переменного тока. Технический результат: повышение надежности определения устойчивого короткого замыкания с реализацией функции АПВ с учетом времени восстановления изоляции тяговой сети. Сущность: в устройство введены последовательно соединенные вторые выходные замыкающие контакты реле-повторителя отключенного положения и реле фиксации команды управления первым выключателем, реле времени с замыкающим контактом и первое и второе промежуточные реле с размыкающим и замыкающим контактами соответственно. Вторые выводы замыкающих контактов первого и второго реле напряжения соединены с первым выводом катушки первого промежуточного реле, второй вывод которой соединен с «+» шиной. Последовательно соединенные вторые выходные замыкающие контакты реле-повторителя и реле фиксации соединены одним концом с «-» шиной, а другим - с первым выводом катушки реле времени, второй вывод которой соединен с «+» шиной. Последовательно соединенные замыкающий и размыкающий контакты реле времени и первого промежуточного реле, соответственно, соединяются одним концом с «-» шиной, а другим - с первым выводом катушки второго промежуточного реле, второй вывод которой соединен с «+» шиной. Замыкающий контакт второго промежуточного реле соединен одним концом с «-» шиной, а другим - с реле однократного повторного включения параллельно размыкающему контакту реле фиксации команды управления первым выключателем. Контроль наведенного напряжения для блокировки АПВ вводится за 0,5-1 с до установленного времени АПВ в терминале. 2 ил.

Устройство запрета автоматического повторного включения выключателя в контактной сети переменного тока двухпутного участка, содержащее шины 27,5 кВ тяговой подстанции с подключенным к ним первым выключателем, питающим контактную сеть первого пути железной дороги и оборудованным устройством АПВ с цепочкой, подключенной к «+» и «-» шинам оперативного напряжения, из реле однократного повторного включения, соединенного с последовательно соединенными первыми выходными замыкающими контактами реле-повторителя отключенного положения и реле фиксации команды управления выключателем, с размыкающим контактом реле фиксации команды управления выключателем и электромагнитом включения выключателя, второй и третий выключатели, питающие контактную сеть второго пути железной дороги и линию «два провода - рельс» (ДПР) соответственно, также подключенные к шинам 27,5 кВ, измерительный трансформатор напряжения, подключенный первичной обмоткой к первому выключателю со стороны контактной сети с подключенными к его вторичной обмотке двумя катушками реле напряжения через размыкающий блок-контакт первого выключателя, причем замыкающие контакты первого и второго реле напряжения первыми выводами подключены к «-» шине оперативного напряжения через размыкающий и замыкающий блок-контакты второго выключателя соответственно, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные вторые выходные замыкающие контакты реле-повторителя отключенного положения и реле фиксации команды управления первым выключателем, реле времени с замыкающим контактом и первое и второе промежуточные реле с размыкающим и замыкающим контактами соответственно, причем вторые выводы замыкающих контактов первого и второго реле напряжения соединены с первым выводом катушки первого промежуточного реле, второй вывод которой соединен с «+» шиной, а последовательно соединенные вторые выходные замыкающие контакты реле-повторителя и реле фиксации соединены одним концом с «-» шиной, а другим - с первым выводом катушки реле времени, второй вывод которой соединен с «+» шиной, и, кроме того, последовательно соединенные замыкающий и размыкающий контакты реле времени и первого промежуточного реле, соответственно, соединяются одним концом с «-» шиной, а другим - с первым выводом катушки второго промежуточного реле, второй вывод которой соединен с «+» шиной, а замыкающий контакт второго промежуточного реле соединен одним концом с «-» шиной, а другим - с реле однократного повторного включения параллельно размыкающему контакту реле фиксации команды управления первым выключателем.