Устройство для защиты тяговой сетипОСТОяННОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК H02H7/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к технике защиты электрических сетей от токов утечки и коротких замыканий, в частности к секционированной защите тяговых сетей электровозного транспорта с питанием нагрузки прерывистым током и использованием рельсового пути в качестве второго токопровода.

Известно устройство для защитного отключения тяговой сети электровозного транспорта типа РУКС, предназначенное для отключения напряжения контактной сети при всех видах короткого замыкания, при обрыве контактного провода и снижении изоляции контактной сети до значений недопустимой величины 1.

Устройство содержит высокочастотный генератор переменного тока, линейный и электровозный заградитель, фазочувствительный орган. Его работа основана на изменении косинуса угла между опорным напряжением и током.

Указанное устройство обладает недостаточной чувствительностью по активной составляющей утечки тока, малым радиусом

действия, нестабильностью порога срабатывания и низкой помехоустойчивостью.

Известно также устройство для защитного отключения щахтной тяговой сети постоянного тока от замыканий на землю 2,

5 содержащее источник постоянного тока с периодическим его прерыванием на 10 мс через каждые 150 мс рабочего времени, линейный выключатель и питающий кабель, присоединенный непосредственно к питаемому контактному проводу.

to Контактный провод разделен на участки (секции) длиной не более 500 м, которые соединены между собой, для непрерывности электрической цепи, секционными выключателями. Недостатком такого устройства является отсутствие селективной защиты секционированных участков контактной сети от токов утечки или короткого замыкания, в результате чего затрудняется поиск поврежденного участка контактной сети и понижается продуктивность рабочего процесса из-за

- прекращения откатки полезных ископаемых по другим ответвленным выработкам до восстановления поврежденного участка сети. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Для этого устройство для защиты тяговой сети постоянного тока, содержащее источник прерывистого напряжения, связанный с ним питающий кабель, контактный провод и блок управления с чувствительным элементом, причем в качестве второго токопровода используется рельсовый путь, снабжено тиристором, включенным между питающим кабелем и контактным проводом, а упомянутый блок управления соединен с контактным проводом и рельсами, причем замыкающий контакт его чувствительного элемента включен в цепь управления введенного тиристора. Кроме того, блок управления содержит источник переменного тока, один вывод которого подключен через конденсатор к контактному проводу, а другой - к рельсам и через последовательно соединенные резистор, чувствительный элемент и диод к упомянутому контактному проводу. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 питания контактной сети прерывистым токам, линейный выключатель 2, питающий кабель 3, тиристоры 4 и 5 для участков (секций) 6 и 7 контактного провода, разделенных секционными изоляторами 8, блоки 9 и 10 управления тиристорами, каждый из которых содержит источники 11 переменного оперативного тока, один вывод которого подключен через конденсатор 12 к секциям 6 или 7 контактного провода, а другой - к рельсам 13 и к тому же проводу через последовательную цепь, состоящую из переменного резистора 14, чувствительного элемента (реле) 15, замыкающий контакт 16 которого включен между управляющим электродом тиристора 4(5) и его анодом, и полупроводникового диода 17. В цепь 18 полезной нагрузки (электровоза) включен согласно рабочему току полупроводниковый диод 19, сопротивления 20 цепи утечки (условно показано резистором). Устройство работает следующим образом. При замкнутом выключателе 2 кабель 3 находится под порывистым напряжением выпрямленного тока с периодом прерывания рабочего напряжения через каждые 150 мс. Длительность паузы 10 мс. Тиристоры 4 и 5 находятся в закрытом состоянии и на контролируемых участках 6(7) контактного провода отсутствует рабочее напряжение. При отсутствии утечки и полезной нагрузки (электровоза) блок управления работает в режиме слежения. Конденсатор 12 заряжен до амплитудного значения оперативного напряжения. При появлении электровоза на линии, например в зоне контролируемого участка 7 контактного провода, конденсатор 12, разрядивщись через замкнутую цепь: конденсатор 12 - участок 7 контактного провода-электровоз 18 - рельсы 13 - источник 11 - резистор 14 - элемент (реле) 15 - диод 17 - конденсатор 12. Элемент 15 срабатывает, замыкает свой контакт 16 и тиристор 5 открывается и включает участок 7 контактного провода под рабочее напряжение. Рабочее напряжение на контактном проводе противодействует дальнейшему разряд - заряду конденсатора 12 , и чувствительный элемент отпускает замыкающий контакт 16. Тиристор 5 остается в открытом состоянии, которое поддерживается током нагрузки. При удалении электровоза из зоны участка 7 и переходе его, например, в зону участка 6 ток нагрузки на участке 7 контактного провода исчезнет, и тиристор 5 запирается. Блок 10 переходит в режим слежения, а блок 9 срабатывает и включает тиристор 4. Таким образом, по мере продвижения электровоза автоматически включается под рабочее напряжение только тот участок контактного провода, в зоне которого оказывается электровоз. Остальные участки контактного провода будут находиться в отключенном состоянии. При наличии утечки или короткого замыкания (к. 3.) на одном из участков контактного провода, например на участке 7 контактного провода, сопротивление утечки 20или к. 3. шунтирует элемент 15 блока 10 и при появлении электровоза на этом участке элемент 15 не срабатывает и не включит тиристор 5. Таким образом, участок 7 останется не включенным под рабочее напряжение до ликвидации неисправности. В случае возникновения к.з. или утечки на участке контактного провода, например на участке 7 контактного провода, когда на этом участке находится электровоз, (при наличии полезной нагрузки), при наступлении паузы (прерывания) выпрямленного напряжения протекание тока через тиристор 5 прекращается и тиристор 5 запирается (длительность паузы прерывистого напря сения равна 10 мс, вполне достаточная для самопроизвольного закрывания тиристора, время закрывания которого при наличии тока менее тока удержания не превышает 200 мкс). Блок 10 переходит в режим защитной блокировки и при возникновении напряжения (после паузы) на кабеле 3, элемент 15 не сработает и не подаст сигнала на открывание тиристора 5. При ликвидации к.з. или утечки шунтирующее действие к.з. или утечки 20 исчезнет, элемент 15 блока 10 срабатывает, тиристор 5 открывается и включает участок 7 контактного провода под рабочее напряжение. Таким образом, осуществляется защитное отключение участка контактной сети, на котором появилось к.з. или утечка недопустимой величины и его автоматическое повторное включение при ликвидации аварийного состояния.

Использование изобретения обеспечивает секционированную защиту тяговой сети, что поз.воляет ускорить поиск повреждения, повышает безопасность эксплуатации контактной сети и расширяет область ее применения, так как разветвленная сеть контактного провода, кроме работаюш,его участка, находится в отключенном состоянии.

Формула изобретения

Устройство для зашиты тяговой сети постоянного тока, содержашее источник прерывистого напряжения, связанный с ним питаюший кабель, контактный провод и блок управления с чувствительным элементом, причем в качестве второго токопровода используется рельсовый путь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, снабжено тиристором.

включенным между питающим кабелем и контактным проводом, а упомянутый блок управления соединен с контактным проводом и рельсами, причем замыкающий контакт его чувствительного элемента включен в

цепь управления введенного тиристора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит источник переменного тока, один вывод которого подключен через конденсатор к контактному

проводу, а другой - к рельсам и через последовательно соединенные резистор, чувствительный элемент и диод к упомянутому контактному проводу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. 1. Бунько В. А. и Болотковский С. А. Повышение безопасности рудничной электровозной откатки. М., 1964.

2. Авторское свидетельство СССР № 402111, кл. Н 02 Н 3/16, 1973.