Устройство защиты контактной сети постоянного тока от короткого замыкания Советский патент 1982 года по МПК B60M3/00 

Изобретение относится к электрифицированному транспорту и может быть использовано в качестве защиты контактной сети постоянного тока от коротких замыканий на опоры,не имеющие искусственной гальванической свя зи с рельсами. Известна защита контактной сети от коротких замыканий, содержащая дополнительный провод, подвешенный вдоль фидерной зоны на опорах и соединенный с металлическими элементами опорных конструкций контактной подвески, а также исполнительный орган, подключенный непосредственно к дополнительному проводу, и расположенный на подстанции l. Недостаток известной защиты заключается в низкой селективности и помехо устойчивости. Известно устройство защиты контакт ной сети постоянного тока от короткого замыкания, содержащее дополнительный провод, подвешенный на опорах фидерной зоны, соединенный с металлическими элементами конструкций кон- i тактной подвески и через одну обмотку отсасывающего трансформатора - с катушкой отключения быстродействующего выключателя, и исполнительный орган {2J. Недостатком указанного устройства является то, что оно неселективно работает в случае, если короткое замыкание на смежной фидерной зоне совпадает с пуском электроподвижного состава на защищаемой фидерной зоне, что снижает надежность устройства. Цель изобретения - повышение надежности работы. Поставленная цель достигается тем, что устройство защиты контактной сети постоянного тока от короткого замыкания снабжено двумя пороговыми элементами, реле времени, логическим элементом И, коммутатором . и датчиком скорости нарастания тока, , 39 который включен между катушкой отклю чения быстродействующего выключателя и исполнительным органом, выход датчика скорости нарастания тока подключен к одним входам обоих пороговых элементов, выход одного из которых подключен ко второму входу другого порогового элемента, выход которого соединен с одним входом элемента И и через реле времени - с другим входом последнего, выход которого подключен ко входу коммутатора, соединенного выходами с катушкой отключения быстродейС:Твующего выключателя.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит быстродействующий выключатель 1 с катушкой 2 отключения, часть витков которой подключена к коммутатору 3, соединенному с логическим элементом И i, один вход которого через реле 5 времени соединен с одним пороговым элементом 6, вход которого (Сброс) соединен с другим пороговым элементом 7 Оба пороговых элемента подклю чены к датчику 8 скорости нарастания тока 8, который подключен к исполнительному органу 9, включающему в дополнительный провод 10, к которому подключена одна обмотка отсасывающего трансформатора 11. Другая обмот ка отсасывающего трансформатора 11 подключена питающим фидером 12 к контактной сети 13 и через быстродействующий выключатель 1 - к положительной шине 1. Исполнительный орган 9 подключен к отрицательной шине 15 и рельсу 16. Устройство работает следующим об разом. В нормальном режиме при отсутствии переходных процессов потенциал дополнительного провода 10 недостат чен, чтобы вызвать срабатывание, исполнительного органа 9, который нор мально закрыт. Сигнал на выходах датчика 8 скорости нарастания тока, пороговых элементов 6 и 7, а также логического элемента И равен нулю а на выходе реле времени 5 - единице. При этом коммутатор 3 шунтирует часть витков катушки 2 отключения, а поскольку ток через нее не протек ет, быстродействующий выключатель 1 находится во включенном положении. При коротком замыкании на опору защищаемой фидерной зоны на дополнительном проводе 10 появляется потенциал, достаточный для срабатывания исполнительного органа 9- Когда это происходит, ток в контуре катушка 2 отключения - обмотка отсасывающего, трансформатора 11-датчик 8 скорости нарастания тока - исполнительный орган 9 начинает быстро нарастать. При достижении скоростью нарастания тока значения уставки срабатывает пороговый элемент 6, запуская реле 5 времени и деблокируя логичес;кий элемент И , с выхода которого вызывает размыкание коммутатора 3. В результате ток, протекающий через все витки катушки 2 отключения, приводит к размыканию быстродействующего выключателя 1. В процессе его отключения ток в рассматриваемом контуре начинает снижаться, т.е. его первая производная по времени становится меньше нуля, после чего срабатывает пороговый элемент 7, возвращая пороговый элемент 6, а следовательно, и коммутатор 3, элемент И и реле 5 времени в положение соответствующее нормальному режиму. При коротком замыкании на смежной фидерной зоне и одновременном пуске на защищаемом участке контактной сети благодаря наличию проводящей земли при малых сопротивлениях опор происходит вынос потенциала на дополнительный провод 10 защищаемой фидерной зоны. Вследствие этого ера батывает исполнительный орган 9 и в цепи катушка 2 отключения - обмотка отсасывающего трансформатора 11датчик 8 скорости нарастания тока исполнительный орган 9 начинает возрастать электрический ток. При достижении скорости нарастания этого тока значения уставки срабатывает пороговый элемент 6, запуская реле 5 времени и деблокируя логический элемент И Ц. Сигнал с выхода последнего вызывает размыкание коммутатора 3Поскольку в рассматриваемом режиме процесс нарастания тока затянут во времени, а выдержка реле 5 выбирается так, что за этот период ток в упомянутой цепи ниже значения, равного току отключения быстродействующего в ыключателя 1 ,то отключения не происходит. Через промежуток времени, определяемый выдержкой времени реле 5, 5 оно срабатывает, сигнал на его выходе, а следовательно, и на выходе логического элемента И k пропадает и коммутатор 3 снова шунтирует часть витков катушки 2 отключения. Благода ря этому ток, достигая значения уста вки для полного числа витков этой катушки, уже не вызывает отключения быстродействующего выключателя 1, что и требуется по условиям селектив ности. Далее, когда ток в рассматриваемой цепи начинает снижаться вслед ствие прекращения переходного процесса пуска электровоза, срабатывает пороговый элемент 7, возвращая пороговый элемент 6, а следовательно, реле 5 и логический элемент И первоначальное положение. При совпадении двух рассмотренных ранее процессов ток, проходящий через катушку отключения больше, чем в каждом отдельном случае, и несмот.ря на то, что часть витков катушки 2 зашунтирована, происходит отключение 6ыстродействую1 его выключателя 1. Параметры катушки 2 отключения и исполнительного органа 9 выбираются такими, чтобы можно было отстроиться от тока установившегося режима через катушку 2 при коротком замыкании на опору. Число шунтированных витков выбирается taK, чтобы при этом ток отключения увеличивался в 1,k раза по сравнению с полным числом витков. Положительный эффект изобретения обусловлен повышением селективности защиты элёктробезопасности, а также снижением электрокоррозионной опасности для опор контактной сети на участках, электрифицированных на пос 9 тоянном токе, и составляет не.менее 3 тыс. руб. на один комплект защиты. Формула изобретения Устройство защиты контактной сети постоянного тока от короткого замыкания, содержащее дополнительный провод, подвешенный на опорах фидерной зоны, соединенный с металлическими элементами конструкций контактной подвески и через одну обмотку отсасываюв(его трансформатора - с катушкой отключения быстродействующего выключателя, и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено двумя пороговыми элементами, реле времени, логическим элементом И,коммутатором и датчиком скорости нарастания тока, который включен между катушкой отключения .быстродействующего выключателя и исполнительным органом, выход датчика скорости нарастания тока подключен ;К одним входам обоих пороговых элементов, вь:ход одного из которых подключен ко второму входу другого порогового элемента, выход которого соедиЯен с одним входом элемента И и через реле времени - с другим входст последнего, выход которого подключен ко входу коммутатора, соединенного шйходами с катушкой отключения быстродействулэдего выключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 22381 5, кя. В 60 М 3/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 682398, кл. В 60 М 3/00, 1977 (прототип).

У

/5

//

../

-J-/ W

J

/f

/J

/ /ff