Устройство для защиты контактной сети от малых токов короткого замыкания Советский патент 1979 года по МПК H02H3/20 

Изобретение относится к электротёх,нике и может быть использовано для защи ты от малых токов короткого замыкания токопроводов и кабелей контактных сетей городских и междугородных линий. Одной из основных причин, вызывающих выход из строя токопроводов и кабелей контактных сетей троллейбусных линий, является воздействие на них токов короткого замыкания, возникающих при перемыкании токопроводов или повреждении кабелей. При этом фактором, осложняющим защиту от таких токов, является превыщение тяговой нагрузко й тока корот- кого замыкания. Так, величина тяговой нагрузки может составлять около 14ОО А, а величина тока короткого замыкания - около ЮООА. Для защиты от токов короткого замыка ния применяются схемы селективной потенциальной защиты, схемы токовременной защиты и схемы тепловой защиты. Схемы селективной потенхшальной защи ты, реагирующие на понижение напряжени при коротком замыкании, требуют устройства отдельных линий связи, что значительно удорожает устройство и эксплуатацию такой защиты, снижает ее надежность ij. Поэтому схемы селективной потенциальной защиты, известные в настоящее время, не нашли применения для защить конт 1ктных сетей троллейбусных линий. Более простыми и получившими распространение являются схемы токовременной и тепловой защиты. Недостатком схем токовременной и тепловой защит является то, что они в конечном счете, рюагируют на увеличение силы тока в результате короткого замыкания и, при характерных для контактных сетей троллейбусных линий малых сравнительно с тяговой нагрузкой токах короткого замыкания, не различают ток короткого замыкания и нагрузку. Известна схема токовременной защиты, включающая линейный автомат, токовое реле времени и изолирующий питающий трансформатор 2. Протекающий черзез катушку токового реле ток включает реле времени и последнее отключает линейный автомат. Так как момент срабатывания токового реле зависит от его уставки, то, с учетом малой величины тока короткого замыкания приходится недогружать контактный провод, устанавливать на более загруженных линиях по несколько комплектов защитных устройств. В аварийных ситуациях, когда на линии скапливается большое число трол лейбусов, происходит ложное срабатывание защиты. Указанные недостатки схемы токовременной защиты являются следствием того, что схема не различает ток коро-чхого замыкания и токотяговой нагрузки, т. е, « не обладает селективностью. Известна также схема тепловой защиты от малых токов короткого замыкания, включающая линейный автомат, подключенный к нему последовательно эталонный участок контактного провода, пороговый блок, выполненный в виде триггера Шмитта, на вход которого подключен терморезистор, и реле, подключенное на выход триггера Шмитта и соединенное своим контактом с линейным автоматом з. Схема питается от изолирующего транс форматора с выпрямительным мостом. При коротком замыкании, в результате нагрева эталонного участка и терморезистора, на Вход триггера Шмитта поступает сигнал, открывающий транзистор, схемы, связанный с обмоткой реле, коллекторный ток этого транзистора поступает в катушку реле, а контакт реле отключает линейный автомат. Являясь, как исхема токовременной за щиты, бол её простой и надежной, чем схема селективной потенциальной защиты, схема тепловой защиты имеет преимущество и перед схемой токовременной защиты: в отличие от.последней она учитывает не тольконавеличинутока, ноиегодлительность.5 Однако, реагируя на величину тока, пхема тепловой защиты, как и схема токовременной защиты, пе отличает ток короткого замыкания от тока тяговой нагрузки, т. е. также не обладает селектив- jg го

ностью.

Кроме того, схема тепловой защиты требует сезонных регулировок, тщательной регулировки эталонного участка контактного провода и г. д.

Целью изобретения является обеспечение селективности схемы защиты от малых токов короткого замыкания.

та соединен со сборной полюсйрй шиной 14. Все элементы схемы, обозначенные позициями 5-14 находятся в тяговой подстанции, пороговый блок 1 5 устройства, включающий тиристор 16, анод которого соединен с минусовым контактным проводом 2, а управляющий электрод подключен через диод 17, резистор 18 и стабилитрон Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для защиты контактной сети от малых токов короткого замыкания, содержащее выходное реле, замыкающий контакт которого включен в сеть питаний отключающей катушки линейного автомата, контакт которого подвижным концом подключен к сборной плюсовой шине, и пороговый блок, введен магнитный усилитель с двумя обмотками управления и одной рабочей обмоткой, а пороговый блок выполнен на тиристоре, анод которого подключен к минусовому проводу контактной сети, а катод - к земле, при этом его управляющий электрод подключен к минусовому проводу контактной сети через последовательно соединенные диод, резистор и стабилитрон, а первая обмртка управления магнитного усилителя Включена между плюсовым проводом контактной сети и неподвижным концом упомянутого контакта линейного автомата, вторая обмотка управления подключена между минусовым проводом контактной сети и заземленной минусовой сборной шиной, а рабочая обмотка подключена в цепь питания обмотки выходного реле. На чертеже представлено предлагаемое устройство, принципиальная схема. Устройство содержит соответственно плюсовой 1 и минусовой 2 проводы контактной сети, соответственно секционные изоляторы 3 и 4, магнитный усилитель 5, одна из управляющих обмоток 6 которого подключена одним концом к плюсовому проводу 1 контактной сети, а другим - к контакту 7 линейного автомата. Вторая управляющая обмотка 8 магнитного усияителя 5 одним концом подключена к минусовому проводу 2 контактной сети, другим к заземленной сборной минусовой шине 9. Управляющие обмотки 6 и 8 выполнены одинаковыми. Рабочая обмотка 10 магниткого усилителя 5 через последовательно подключенную к ней катушку 11 выходного реЛе соединена с источником переменного напряжения. Контакт 12 реле соединен с отключающей катушкой 13 линейноавтомата. Контакт 7 линейного автома19 к минусовому проводу 2 контактной сети. Катод тиристора 16 заземлен. Пороговый блок 15 закрепляется, например, на опоре в конце линии. В описанном виде схема защищает контактные провода 1 и 2, а таисже кабели контактной сети. При отсутствии короткого замыкания токи в управляющих обмотках 6 и 8 магнитного усилителя 5 равны и направлены навстречу друг другу, созданные ими магнитные потоки взаимно компенсируются, вследствие чего по катушке 11 выходного реле протекает ток, величина которого недостаточная для срабатывания реле. При коротком замыкании на линии меж ду минусовым проводом 2 и землей наnpsEKemie увеличивается до величины, пре- вышающей порог срабатывания стабилитрона 19. Величина этого напряжения сое тавляет половину напряжения питания линии, таккак падение напряжения в минусовом проводе 2 равно « - ди, - ди t где U - напряжение питания; - падение напряжения в полюсовом проводе 1; - падение напряжения в нагрузке падение напряже Но так как , то Unum- H 2 а так как при коротком замыканииди 0, то при коротком замыкании AV, , . Стабилитрон 19 открывается и открывает тиристор 16. Так как катод ртристора 16 соединен с землей, ток в цепи обмотки 8 управления становится равным разнице между током короткого замыкания и током, протекающим по земле, в то время как по цепи обмотки 6 управления магнитного усилителя 5 протекает полный ток короткого замыкания. Вследствие этого возникает результирующий магнитный поток, намагничивающий сердечник магнитного усилителя 5, индуктивное сопротивление рабочей обмотки 10 уменьшается и резко увеличивается напряжение на катушке 11 выходного реле - контакт 12 подает питание на отключающую катушку 13 линейного автомата. Изобретение позволяет получить значительный экономический эффект, как в результате экономии дорогостоящих контактных проводов и кабелей, так и вследствие исключения ложных срабатываний защиты исключения остановок машин, срыва графиков движения и т. д. Формула изобретения Устройство для защиты контактной сети от малых токов короткого замыкания, содержащее выходное реле, замыкающий контакт которого включен в сеть питания отключающей катушки линейного автомата, контакт которого подвижным концом подключей к плюсовой сборной шине, и пороговый блок, отличающееся тем, что, с целью обеспечения селективности работы, в него дополнительно введен магнитный усилитель с двумя обмот ками управления и одной рабочей обмоткой, а поррговой блок выполнен на тиристоре, анод которого подключен к минусовому проводу контактной сети, а катод К земле, при этом его управляющий электрод подключен к минусовому проводу контактной сети через последовательно соединенные диод, резистор и стабилитрон, а первая обмотка управ.чения магнитного усилителя включена между плюсовым проводом контактной сети и неподвижным концом упомянутого контакта линейного автомата, вторая обмотка управления включена между минусовым проводом контак-гной сети и заземленной минусовой сборной шиной, а рабочая обмотка подключена в цепь питания обмотки выходного реле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кучма К. Г., Маривардт Г, Г. и Пуньшин В. Н. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети, М., Транс- желдориздат, I960, с. 126. 2.БЛОХИН С. Н., бобков Д. Г. Опыт эксплуатащш современных тяговых подстанций городского электрического транспорта, М., Транспорт, 1967, с. 11-13. 3.БЛОХИН С. Н., Бобков Д. Г. Опыт эксплуатащ1И современных тяговых подстанций городского электрического транспорта, М., Транспорт, 1976, с. 16-18.

HF

41

Hh