УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА С БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИМ АВТОМАТИЧЕСКИМ ПОВТОРНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ (БАПВ) ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ПИТАЮЩЕЙ ЛИНИИ Российский патент 2021 года по МПК G01R31/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе автоматизации тягового электроснабжения железных дорог, а именно к устройствам контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка.

Уровень техники

Устройства контроля короткого замыкания (КЗ) с распознаванием проходящего или устойчивого КЗ рассмотрены в [1]. Далее рассмотрим в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ пост секционирования на разъединителях.

Известно устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока [2], принимаемое за прототип, в соответствие с которым:

Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка с быстродействующим автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя питающей линии контактной сети первого пути с трансформатором остаточного напряжения, содержащее контактную сеть, подключенную через выключатели к шинам тяговых подстанций, пост секционирования на разъединителях, фильтр высших гармонических составляющих остаточного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора остаточного напряжения контактной сети через замыкающий с задержкой контакт реле запуска, фильтр низкой частоты (ФНЧ) с областью пропускания 0-48 Гц, усилитель и выходное реле, при этом вход ФНЧ подключен к выходу фильтра высших гармонических составляющих остаточного напряжения, а выход ФНЧ - к входу усилителя, который в свою очередь подсоединен к входу выходного реле.

Это устройство работает в тяговой сети переменного тока с постом секционирования на разъединителях и при КЗ в тяговой сети отключаются неселективно все четыре выключателя питающих линий контактной сети двух тяговых подстанций. При успешном быстродействующем БАПВ выключателя питающей линии первого пути, оснащенной ТН, этот выключатель питает всю межподстанционную зону, так как пост секционирования остается включенным 1-2 сек [1].

Недостатки прототипа - устройства [2]: возможность ложного отключения выключателя питающей линии после успешного быстродействующего БАПВ в связи с включением большой тяговой нагрузки всей межподстанционной зоны.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения - повышение надежности тягового электроснабжения при быстродействующем БАПВ питающей линии контактной сети путем исключения ложных отключений выключателя.

Для достижения задачи изобретения, после успешного включения выключателя от быстродействующего БАПВ подается команда на включение другого (смежного) выключателя питающей линии контактной сети второго пути. Таким образом, вся нагрузка межподстанционной зоны распределяется уже на два выключателя и в этом случае нет опасности ложного отключения выключателя питающей линии контактной сети первого пути от больших токов тяговой нагрузки.

Таким образом, получен следующий технический результат: в случае успешного быстродействующего БАПВ выключателя питающей линии питание межподстанционной зоны осуществляется уже двумя выключателями питающих линий первого и второго путей.

Итак, для достижения технического результат предложено устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка с быстродействующим автоматическим повторным включением БАПВ выключателя питающей линии контактной сети первого пути с трансформатором остаточного напряжения, содержащее контактную сеть, подключенную через выключатели к шинам тяговых подстанций, пост секционирования на разъединителях, фильтр высших гармонических составляющих остаточного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора остаточного напряжения контактной сети через замыкающий с задержкой контакт реле запуска, фильтр низкой частоты ФНЧ с областью пропускания 0-48 Гц, усилитель и выходное реле, при этом вход ФНЧ подключен к выходу фильтра высших гармонических составляющих остаточного напряжения, а выход ФНЧ - к входу усилителя, который в свою очередь подсоединен к входу выходного реле. В устройство введены цепочка запуска из двух последовательно соединенных замыкающих контактов реле повторителя отключенного положения выключателя первого пути и реле фиксации команды включения выключателя первого пути, реле времени, первое и второе промежуточные реле, замыкающий контакт реле фиксации команды включения выключателя второго пути и две катушки включения выключателей соответственно первого и второго путей, причем цепочка запуска из двух последовательно соединенных замыкающих контактов реле подключена одним концом к «+» шине, а другим - к первому входу катушки реле запуска, второй вход которой подключен к «-» шине, катушка реле времени первым выводом подключается к «+» шине через замыкающий контакт выходного реле, а вторым выводом - к «-» шине, замыкающий контакт реле времени одним выводом подключается к «-» шине, а вторым - к первому входу катушки первого промежуточного реле, второй вход которой подключен к «-» шине, первый и второй замыкающие контакты первого промежуточного реле одними из выводов подключаются к «+» шине и подают «+» оперативного напряжение на первый вход катушки включения выключателя первого пути и на первый вход катушки второго промежуточного реле, вторые входы которых подключены к «-» шине, цепочка из последовательно соединенных замыкающего контакта второго промежуточного реле и замыкающего контакта реле фиксации команды включения выключателя второго пути подключается одним концом к «+» шине, а другим - к первому входу катушки включения выключателя второго пути, второй выход которой подключен к «-» шине.

Краткое описание чертежей

На Фигуре представлена схема заявленного устройства контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка с быстродействующим автоматическим повторным включением (БАПВ) выключателя питающей линии.

Осуществление изобретения

На Фигуре введены следующие обозначения:

1 - трансформатор остаточного напряжения;

2 - контактная сеть переменного тока 25 кВ;

3 - пост секционирования на разъединителях;

4 - выключатель питающей линии контактной сети второго пути;

5 - выключатель питающей линии контактной сети первого пути;

6, 7 - выключатели питающих линии контактной сети смежной подстанции;

8 - разъединители питающих линии контактной сети на посту секционирования;

9, 10 - смежные тяговые подстанции;

11 - катушка реле запуска с замыкающим с задержкой контактом 12;

13 - замыкающий контакт реле повторителя отключенного положения выключателя 5;

14 - замыкающий контакт реле фиксации команды включения выключателя 5 питающей линии первого пути;

15 - фильтр высших гармонических составляющих остаточного напряжения;

16 - фильтр низкой частоты (ФНЧ) остаточного напряжения с зоной пропускания 0-48 Гц;

17 - усилитель;

18 - выходное реле;

19 - замыкающий контакт выходного реле;

20 - катушка реле времени;

21 - замыкающий контакт реле времени;

22 - катушка первого промежуточного реле;

23, 24 - замыкающие контакты первого промежуточного реле;

25 - катушка включения выключателя питающей линии первого пути;

26 - катушка второго промежуточного реле с замедлением;

27 - замыкающий контакт второго промежуточного реле;

28 - замыкающий контакт реле фиксации команды включения выключателя 4 питающей линии второго пути;

29 - катушка включения выключателя питающей линии второго пути.

Устройство работает следующим образом. После отключения выключателей 4-7 в контактную сеть генерируется остаточное напряжение [1, 3] от фазорасщепителей электроподвижного состава (например, ВЛ80с и ЭР9) оснащенного трехфазными асинхронными двигателями для питания собственных нужд. При проходящем коротком замыкании (при КЗ самоустраняющимся после отключения выключателей 4-7) частота остаточного напряжения снижается и через 0,5-1 с становится 47-45 Гц. Величина остаточного напряжения при этом составляет 2-8 кВ и спадает до нуля за время 1-3 с, по мере торможения фазорасщепителей.

При устойчивом КЗ остаточное напряжение близко к нулю.

В случае аварийного отключения выключателей 4-7, например, от устройств защиты контакт реле фиксации команды включения 14 выключателя 5 остается в замкнутом положении. При этом контакт реле повторителя 13 отключенного положения выключателя 5 замыкается, что приводит к несоответствию между положениями выключателя 5 и реле фиксации 14. Последнее используется для запуска БАПВ, а именно приводит к замыканию цепи питания катушки реле запуска 11 только при аварийном отключении выключателя 5. В результате замыкается контакт 12 реле запуска 11 и напряжение от трансформатора остаточного напряжения 1 поступает на фильтр 15, где отфильтровываются высшие гармонические остаточного напряжения. На выходе фильтра 16 ФНЧ с зоной пропускания 0-48 Гц появляется остаточное напряжение, что свидетельствует об отсутствии КЗ в контактной сети, которое подается на вход усилителя 17,что приводит к подаче напряжения на катушку выходного реле 18 и срабатыванию его замыкающего контакта 19, который подает напряжение на катушку реле времени 20. Уставка реле времени обычно выбирается равной 0,3-0,5 с в соответствие с Руководством по эксплуатации интеллектуального терминала выключателя питающей линии первого пути. После срабатывания реле времени, его замыкающий контакт 21 подает питание на катушку первого промежуточного реле 22, которое своим замыкающим контактом 23 приводит к замыканию цепи питания катушки включения 25 выключателя питающей линии первого пути, обеспечивая включение выключателя 5.

Одновременно с замыканием первого замыкающего контакта 23 срабатывает второй замыкающий контакт 24, который подает напряжение на катушку второго промежуточного реле 26. В результате замыкается контакт 27 промежуточного реле 26 и при замкнутом контакте 28 реле фиксации команды включения выключателя 4, выполняется замыкание цепи питания катушки включения 29 выключателя 4 питающей линии смежного пути, обеспечивая его включение. В рассматриваемом случае реле фиксации команды включения выключателя 4 находится в замкнутом положении только при аварийном отключении выключателя 4.

Литература

1. Герман Л.А., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Монография. М: МГУПС, 2014.

2. Патент на изобретение №№2316779 от 12.12.2005. Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока. (Герман Л.А., Герман В.Л., Марков А.Ю.). Опубл. 10.02.2008. Бюл. №4.

3. Герман Л.А., Марков А.Ю. Исследование электромагнитных процессов в тяговой сети 25 кВ после отключения токов короткого замыкания. Межвуз. Сб. науч. тр. РГОТУПС. М. РГОТУПС 2004 г.

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. Бюл. №8.

Изобретение относится к системе автоматизации тягового электроснабжения железных дорог, а именно к устройствам контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка. Технический результат: повышение надежности тягового электроснабжения при быстродействующем автоматическом повторном включении питающей линии контактной сети путем исключения ложных отключений выключателя. Сущность: устройство содержит контактную сеть, подключенную через выключатели к шинам тяговых подстанций, пост секционирования на разъединителях, фильтр высших гармонических составляющих остаточного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора остаточного напряжения контактной сети через замыкающий с задержкой контакт реле запуска, фильтр низкой частоты ФНЧ с областью пропускания 0-48 Гц, усилитель и выходное реле. Вход ФНЧ подключен к выходу фильтра высших гармонических составляющих остаточного напряжения, а выход ФНЧ - к входу усилителя, который в свою очередь подсоединен к входу выходного реле. В устройство введены цепочка запуска из двух последовательно соединенных замыкающих контактов реле повторителя отключенного положения выключателя первого пути и реле фиксации команды включения выключателя первого пути, реле времени, первое и второе промежуточные реле, замыкающий контакт реле фиксации команды включения выключателя второго пути и две катушки включения выключателей соответственно первого и второго путей. Цепочка запуска из двух последовательно соединенных замыкающих контактов реле подключена одним концом к «+» шине, а другим - к первому входу катушки реле запуска, второй вход которой подключен к «-» шине. Катушка реле времени первым выводом подключена к «+» шине через замыкающий контакт выходного реле, а вторым выводом - к «-» шине. Замыкающий контакт реле времени одним выводом подключен к «-» шине, а вторым - к первому входу катушки первого промежуточного реле, второй вход которой подключен к «-» шине. Первый и второй замыкающие контакты первого промежуточного реле одними из выводов подключены к «+» шине и подают «+» оперативного напряжения на первый вход катушки включения выключателя первого пути и на первый вход катушки второго промежуточного реле, вторые входы которых подключены к «-» шине. Цепочка из последовательно соединенных замыкающего контакта второго промежуточного реле и замыкающего контакта реле фиксации команды включения выключателя второго пути подключена одним концом к «+» шине, а другим - к первому входу катушки включения выключателя второго пути, второй выход которой подключен к «-» шине. 1 ил.

Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка с быстродействующим автоматическим повторным включением БАПВ выключателя питающей линии контактной сети первого пути с трансформатором остаточного напряжения, содержащее контактную сеть, подключенную через выключатели к шинам тяговых подстанций, пост секционирования на разъединителях, фильтр высших гармонических составляющих остаточного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора остаточного напряжения контактной сети через замыкающий с задержкой контакт реле запуска, фильтр низкой частоты ФНЧ с областью пропускания 0-48 Гц, усилитель и выходное реле, при этом вход ФНЧ подключен к выходу фильтра высших гармонических составляющих остаточного напряжения, а выход ФНЧ - к входу усилителя, который в свою очередь подсоединен к входу выходного реле, отличающееся тем, что введены цепочка запуска из двух последовательно соединенных замыкающих контактов реле повторителя отключенного положения выключателя первого пути и реле фиксации команды включения выключателя первого пути, реле времени, первое и второе промежуточные реле, замыкающий контакт реле фиксации команды включения выключателя второго пути и две катушки включения выключателей соответственно первого и второго путей, причем цепочка запуска из двух последовательно соединенных замыкающих контактов реле подключена одним концом к «+» шине, а другим - к первому входу катушки реле запуска, второй вход которой подключен к «-» шине, катушка реле времени первым выводом подключается к «+» шине через замыкающий контакт выходного реле, а вторым выводом - к «-» шине, замыкающий контакт реле времени одним выводом подключается к «-» шине, а вторым - к первому входу катушки первого промежуточного реле, второй вход которой подключен к «-» шине, первый и второй замыкающие контакты первого промежуточного реле одними из выводов подключаются к «+» шине и подают «+» оперативного напряжения на первый вход катушки включения выключателя первого пути и на первый вход катушки второго промежуточного реле, вторые входы которых подключены к «-» шине, цепочка из последовательно соединенных замыкающего контакта второго промежуточного реле и замыкающего контакта реле фиксации команды включения выключателя второго пути подключается одним концом к «+» шине, а другим - к первому входу катушки включения выключателя второго пути, второй выход которой подключен к «-» шине.