Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции (варианты)
Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции может найти применение в системе электроснабжения железной дороги для защиты подстанции от предельных коротких замыканий. Устройство содержит блок релейной защиты, силовой коммутатор и устройство аварийного отключения. Устройство аварийного отключения включает контактное устройство с встроенным взрывным предохранителем (первый вариант) или взрывным коммутатором на основе взрывного предохранителя (второй и третий варианты) и систему их управления, которая соединена с датчиками аварийного состояния. Контактное устройство с взрывным предохранителем или с взрывным коммутатором установлено в силовую цепь контактной сети железной дороги. Взрывной предохранитель во всех вариантах выполняет функцию размыкателя при возникновении аварийных ситуаций. Чтобы исключить опасные перенапряжения, взрывной предохранитель дополнен взрывным замыкателем (второй вариант). Взрывной замыкатель встроен в нижний электрод взрывного предохранителя. Он выполнен в виде изолированной металлической трубки. Внутри трубки размещен удлиненный заряд взрывчатого вещества взрывного предохранителя, соединенный с системой управления. Трубка соединена с входной клеммой индуктивного реактора. Для быстрого восстановления электроснабжения контактной сети, взрывной предохранитель снабжен двумя взрывными замыкателями (третий вариант). Второй взрывной замыкатель встроен в верхний электрод взрывного предохранителя. Он выполнен из трубчатого изолированного контакта, соединенного с силовым шинопроводом. Внутри трубчатого контакта расположен дополнительный заряд взрывчатого вещества, соединенный с системой управления взрывным коммутатором. Технический результат заключается в надежной и быстрой защите тяговых железнодорожных подстанций при возникновении предельных аварийных режимов за счет резервирования имеющихся элементов защиты взрывным предохранителем или взрывным коммутатором. 3 н.з. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Полезная модель относится к области защиты тяговых железнодорожных подстанций постоянного тока от аварийных режимов.
Известно, что тяговые подстанции постоянного тока защищаются от аварийных режимов с помощью выключателей автоматических быстродействующих - ВАБов (см. «Тяговая электроаппаратура» Кричко А.И. Госэнергоиздат 1956 г. Стр.21.), которые могут быть дополнены ограничителем перенапряжений.
Известно также, что с ростом грузооборота на железных дорогах растет мощность тяговых подстанций и соответственно токи короткого замыкания (КЗ). И уже даже два ВАБа 3/4 (3КВ, 4КА - номинальные параметры) установленные последовательно не в состоянии успешно ликвидировать не удаленные КЗ. В то же время на протяженных перегонах отключение удаленных КЗ (когда несколько километров контактных проводов представляют собой значительные активное и индуктивное сопротивления и существенно ограничивают амплитуду аварийного тока) так же сложно, из-за невозможности вытеснить электрическую дугу отключения в дугогасительную камеру ВАБа. Тогда, образовавшаяся при разъединении контактов, дуга отключения горит вне дугогасительной камеры. Погасить ее нечем и она, имея высокую температуру, выжигает контакты и другие части выключателя, приводя его в негодность. Все перечисленные недостатки присущи самым современным защитным тяговым подстанциям - см. «Тяговые и трансформаторные подстанции» Прохорский А.А. изд. Транспорт Москва 1983 г. Стр.63-81, 339-343.
Известна схема защиты линий электропередачи и контактных сетей от коротких замыканий (Большая энциклопедия транспорта. - СПб,: Элмор 1994 т.3, с.249-251), состоящая из проводов контактной сети, проводов линии два провода - рельс (ДПР), которые с помощью поддерживающих конструкций закрепляются на опорах, рельсовой цепи и устройств релейной защиты, расположенных на посту секционирования. При коротких замыканиях, например при попадании оборванного провода на рельс возникает цепь с малым электрическим сопротивлением, и релейная защита селективно отключает аварийный участок. К недостаткам указанной схемы можно отнести отсутствие реакции защиты на отрыв провода (без попадания его на
землю или рельс) и низкая эффективность срабатывания защиты при попадании провода на землю (не на рельс).
Известна система аварийного отключения линии электропередачи и контактных сетей. (Фигурнов Е.П. Защита электротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий. - М.: Транспорт, 1979 г. с.8-9), состоящая из проводов контактной сети, проводов линии ДПР, закрепленных на опорах, металлические несущие части которых электрически соединены с рельсом при помощи проводов и релейной защиты от коротких замыканий. При разрыве провод должен падать на металлические несущие части опоры или на рельс. Только в этом случае защита от короткого замыкания на посту секционирования отключит аварийный участок. Недостатком указанной конструкции является низкая эффективность аварийных срабатываний. Вероятность попадания оборванного провода контактной сети или провода ДПР на несущие части опоры или рельс менее 50%. При попадании оборванного провода на землю (не на рельс) ток растекания определяется только местным сопротивлением грунта и может быть недостаточным для срабатывания блоков релейной защиты от коротких замыканий. А при отрыве провода от изолятора, без касания земли, защита от короткого замыкания вообще никак не отреагирует на аварию.
За прототип заявляемой полезной модели по всем вариантам принята система аварийного отключения линий электропередачи по патенту РФ на изобретение №2279170 МПК Н02Н 3/16 (20.06.01). Система аварийного отключения по патенту РФ №2279170 содержит блоки релейной защиты, силовой коммутатор для оперативного и аварийного отключения силовой цепи, установленные на тяговых железнодорожных подстанциях, а также на постах секционирования. К блокам релейной защиты подсоединены провода линии электропередачи, закрепленные на опорах. Под каждым проводом на опоре установлено устройство аварийного отключения, которое выполнено в виде металлической штанги с двумя металлическими U-образными уловителями на концах. Штанга жестко закреплена на опоре симметрично относительно точки крепления провода линии электропередачи к изолятору и электрически соединена с цепью заземления. Такая конструкция обеспечивает высокую вероятность срабатывания защиты от коротких замыканий при отрыве или разрыве провода линии электропередачи (до 99%), поскольку оба его конца падают на уловители. Таким образом, существующая защита обладает необходимой надежностью для ликвидации аварийных ситуаций, возникающих при обрыве проводов во время работы тяговых подстанций. Однако, она не защищает подстанцию от предельных КЗ, неудаленных (самых мощных), и удаленных (когда электрическая
дуга отключения не входит в дугогасительную камеру). Отсутствие защиты от предельных аварийных режимов не обеспечивает необходимую надежность работы тяговых железнодорожных подстанций.
Задача полезной модели для каждого из вариантов состоит в повышении надежности работы защиты тяговых железнодорожных подстанций.
Технический результат, на достижение которого направлены все три варианта заявляемой полезной модели при решении поставленной задачи, заключается в надежном и быстром срабатывании системы защиты тяговых железнодорожных подстанций при возникновении предельных аварийных режимов путем резервирования имеющихся элементов защиты взрывным предохранителем или взрывным коммутатором. Причем ликвидация предельных аварийных режимов сопровождается снижением коммутационных перенапряжений и сокращением перерывов в электроснабжении контактной сети железной дороги.
Технический результат достигается следующим образом.
По первому варианту заявляемое в качестве полезной модели защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции, как и в прототипе содержит блок релейной защиты, силовой коммутатор, установленные на выходе выпрямительного моста тяговой железнодорожной подстанции, и устройство аварийного отключения. В отличие от прототипа устройство аварийного отключения в полезной модели по первому варианту выполнено из контактного устройства с встроенным взрывным предохранителем и системы управления взрывным предохранителем, соединенной с одной стороны с датчиком аварийного состояния, а с другой - с зарядом взрывчатого вещества взрывного предохранителя. При этом контактное устройство с взрывным предохранителем установлено в силовую цепь контактной сети железной дороги и выполнено в виде двух силовых шинопроводов, в которые торцами опирается взрывной предохранитель. Нижний силовой шинопровод установлен через изоляцию на основании, а взрывной предохранитель стянут вместе с силовыми шинопроводами в осевом направлении, например, с помощью изолированных шпилек, одни концы которых жестко закреплены в основании, а другие соединены между собой упругой перемычкой, опирающейся через изоляционные пластины на верхний силовой шинопровод.
Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции по второму варианту содержит, как и прототип, блок релейной защиты, силовой коммутатор установленные на выходе выпрямительного моста тяговой железнодорожной подстанции, и устройство аварийного отключения. В отличие от прототипа
устройство аварийного отключения в полезной модели по второму варианту выполнено из контактного устройства с встроенным взрывным коммутатором, системы управления взрывным коммутатором, соединенной с датчиками аварийного состояния, причем взрывной коммутатор выполнен в виде взрывного предохранителя, нижний электрод которого снабжен взрывным замыкателем в виде изолированной металлической трубки, внутри которой размещен удлиненный заряд взрывчатого вещества взрывного предохранителя, соединенный через герметичную пробку и проводник с системой управления взрывным коммутатором, а сама изолированная металлическая трубка соединена с входной клеммой индуктивного реактора, установленного в силовой цепи постоянного тока тяговой железнодорожной подстанции. При этом контактное устройство с взрывным коммутатором включено в силовую цепь на выходе выпрямительного моста последовательно с силовым коммутатором и выполнено в виде двух силовых шинопроводов, о которые торцами опирается взрывной коммутатор, причем нижний силовой шинопровод установлен через изоляцию на основании, а взрывной коммутатор стянут вместе с силовым шинопроводами в осевом направлении, например, с помощью изолированных шпилек, одни концы которых жестко закреплены в основании, а другие соединены между собой упругой перемычкой, опирающиеся через изолированную пластину на верхний силовой шинопровод.
Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции по третьему варианту содержит, как и прототип, блок релейной защиты, силовой коммутатор, установленные на выходе выпрямительного моста тяговой железнодорожной подстанции, и устройство аварийного отключения. В отличие от прототипа устройство аварийного отключения в полезной модели по третьему варианту выполнено из контактного устройства с встроенным взрывным коммутатором, системы управления взрывным коммутатором, соединенной с датчиками аварийного состояния. Причем взрывной коммутатор выполнен в виде взрывного предохранителя, снабженного взрывным замыкателем, установленным в нижнем электроде взрывного предохранителя и выполненным в виде изолированной металлической трубки, внутри которой размещен удлиненный заряд взрывчатого вещества взрывного предохранителя, соединенный через герметичную пробку и проводник с системой управления взрывным коммутатором, а сама изолированная металлическая трубка соединена с входной клеммой индуктивного реактора установленного в силовой цепи постоянного тока тяговой железнодорожной подстанции. Кроме этого, в верхнем электроде взрывного предохранителя установлен дополнительный взрывной замыкатель, выполненный из
трубчатого изолированного контакта с утолщением в средней части, которая электрически соединена с силовым шинопроводом, а внутри трубчатого контакта расположен дополнительный заряд взрывчатого вещества, соединенный проводником с системой управления взрывным коммутатором, при этом контактное устройство с взрывным коммутатором включено в силовую цепь на выходе выпрямительного моста последовательно с силовым коммутатором и выполнено в виде двух силовых шинопроводов, о которые торцами опирается взрывной коммутатор. Нижний силовой шинопровод установлен через изоляцию на основании, а взрывной коммутатор стянут вместе с силовыми шинопроводами в осевом направлении, например, с помощью изолированных шпилек, одни концы которых жестко закреплены в основании, а другие соединены между собой упругой перемычкой, опирающиеся через изолированную пластину на верхний силовой шинопровод.
В частном случае защитное устройство по третьему варианту содержит два или более взрывных коммутаторов, установленных параллельно между двумя силовыми шинопроводами, и дополнительно содержит плавкий предохранитель, установленный в цепь проводника, соединяющего каждую изолированную металлическую трубку с входной клеммой индуктивного реактора тяговой железнодорожной подстанции. Наличие двух или более взрывных коммутаторов необходимо для того, чтобы электроснабжение контактной сети осуществлялось через один из них (тот у которого имеется сработавший дополнительный взрывной замыкатель, электрически соединивший верхний контакт контактного устройства с верхним электродом взрывного коммутатора). В случае возникновения предельного аварийного режима он ликвидируется взрывным предохранителем того же взрывного коммутатора, а электроснабжение контактной сети может быть быстро восстановленным (продолжительность без токовой паузы заданная) срабатыванием дополнительного взрывного замыкателя в очередном взрывном коммутаторе.
Отличия заявляемого защитного устройства тяговых подстанций от прототипа по всем вариантам подтверждают новизну каждого заявляемого устройства из группы полезных моделей.
В защитном устройстве по первому варианту наличие взрывного предохранителя за счет имеющихся у него преимуществ, управляемости и практически неограниченной отключающей способности, позволяет абсолютно надежно защитить тяговые подстанции от предельных аварийных режимов, которые не в состоянии ликвидировать существующая релейная защита. Система управления с помощью датчика аварийного состояния регистрирует возникновения аварийного режима
оценивает его и, если отключение его затруднительно имеющимся силовым коммутатором (ВАБом), подается команда на срабатывание взрывного предохранителя, который производит окончательное отключение.
По второму варианту за счет применения взрывного коммутатора с увеличенными функциональными возможностями вследствие дополнения имеющегося взрывного предохранителя (размыкателя) взрывным замыкателем, который позволяет шунтировать индуктивный реактор тяговой железнодорожной подстанции, полезная модель наряду с выше перечисленными защитными преимуществами снижает коммутационные перенапряжения и повышает надежность срабатывания защиты от аварий.
По третьему варианту взрывной коммутатор обладает еще более увеличенными функциональными возможностями, поскольку к уже имеющимся взрывному предохранителю (размыкателю) и взрывному замыкателю (во втором варианте), который позволяет шунтировать индуктивный реактор, добавлен еще один взрывной замыкатель, который встроен в верхний электрод взрывного предохранителя со своими зарядом взрывчатого вещества. Полезная модель по третьему варианту наряду с выше перечисленными защитными преимуществами и снижением коммутационных перенапряжений по первому и второму вариантам позволяет еще очень быстро, повторно включать прерванное питание контактной сети, что повышает надежность работы защиты от аварий.
Все три варианта защитного устройства имеют одно и то же назначение: защитить тяговые железнодорожные подстанции постоянного тока от аварийных режимов. Кроме этого, они направлены на достижение одного и того же технического результата. А именно, при реализации любого защитного устройства из заявляемой группы полезных моделей за счет наличия взрывного предохранителя или взрывного коммутатора обеспечивается надежная и быстрая резервная защита тяговой железнодорожной подстанции от возникших предельных аварийных ситуаций. Следовательно заявляемая группа полезных моделей объединена единым творческим замыслом и соответствует требованию единства полезной модели.
Заявляемая группа полезных моделей поясняется чертежами.
На фиг.1. представлено защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции по первому варианту.
На фиг.2 - защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции по второму варианту.
На фиг.3 - защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции по третьему варианту.
На фиг.1 изображен выпрямительный мост 1 с индуктивным реактором 2 и силовой коммутатор 3 тяговой железнодорожной подстанции. Силовой коммутатор 3, в качестве которого, как правило, применяется выключатель автоматический быстродействующий (ВАБ), коммутирует номинальные токи и обычные аварийные режимы. Последовательно с силовым коммутатором 3 включено устройство аварийного отключения по первому варианту (фиг.1), состоящее из контактного устройства, в котором укреплен взрывной предохранитель. Контактное устройство состоит из силовых контактных шинопроводов - нижнего 4 и верхнего 5, отделенных от металлических частей изоляционными пластинами верхней 6, и нижней 7, установленной на основание 8, в котором укреплены изолированные шпильки 9, 10, соединенные между собой упругой перемычкой 11, опирающейся на упор 12. Взрывной предохранитель 13, установлен между нижним 4 и верхним 5 силовыми контактными шинопроводами, и состоит: - из прочного корпуса 14, внутри которого встроен металлический токовод с верхним 15, и нижним 16 электродами, соединенными, трубчатым разрушаемым тоководом 17, с зарядом взрывчатого вещества внутри 18, соединенным электрически со схемой управления (на фиг 1 не показана), которая в свою очередь соединена с датчиком или датчиками аварийного состояния. Датчики аварийного состояния могут быть установлены непосредственно в силовую цепь, например совместно с шунтом, либо около силового шинопровода используя электромагнитную связь (трансформатор тока, датчик Холла) и т.п.
На фиг 2. показаны: выпрямительный агрегат 1 с индуктивным реактором 2 и выключатель автоматический быстродействующий (ВАБ) 3, который коммутирует номинальные и обычные аварийные режимы. Последовательно с ним включено устройство аварийного отключения, выполненное по второму варианту и состоящее из контактного устройства, в котором укреплен взрывной коммутатор. Контактное устройство состоит из силовых контактных шинопроводов - нижнего 4 и верхнего 5, отделенных от металлических частей изоляционными пластинами верхней 6, и нижней 7, установленной на основание 8, в котором укреплены изолированные шпильки 9, 10, соединенные между собой упругой перемычкой 11, опирающейся на упор 12.
Взрывной коммутатор 13, установлен между нижним 4 и верхним 5 силовыми контактными шинопроводами, состоит: - из прочного корпуса 14, внутри которого встроен металлический токовод с верхним 15, и нижним 16 электродами, соединенными, трубчатым разрушаемым тоководом 17, с зарядом взрывчатого
вещества внутри 18, соединенным электрически с системой управления (на фиг 2 не показана), которая в свою очередь соединена с датчиком или датчиками аварийного состояния.
В нижний электрод 16 взрывного коммутатора 13, встроен взрывной замыкатель, состоящий из трубчатого контакта 19, который электрически соединен проводником 20 с входной клеммой индуктивного реактора 2 и в котором располагается часть удлиненного заряда взрывчатого вещества 18. С внешней стороны трубчатый контакт 19 покрыт изоляцией 21, а внутренняя поверхность нижнего электрода 16, выполнена зубчатой 22. Трубчатый контакт 19 имеет герметичную пробку 23, а заряд взрывчатого вещества 18 электрически соединен проводником 24 с системой управления (на Фиг.2 не показана).
На фиг 3. показаны - выпрямительный мост 1 с реактором 2 и выключатель автоматический быстродействующий (ВАБ) 3, который коммутирует номинальные токи и обычные аварийные режимы. Последовательно с ним включено устройство аварийного отключения, выполненное по третьему варианту и состоящее из контактного устройства, в котором укреплен взрывной коммутатор. Контактное устройство состоит из силовых контактных шинопроводов - нижнего 4 и верхнего 5, отделенных от металлических частей изоляционными пластинами верхней 6, и нижней 7, установленной на основание 8 в котором укреплены изолированные шпильки 9, 10, соединенные между собой упругой перемычкой 11, опирающейся на упор 12.
Взрывной коммутатор 13 установлен между нижним 4 и верхним 5 силовыми контактными шинопроводами, состоит из прочного корпуса 14 с металлическим тоководом внутри, подразделяющийся на верхний электрод 15 и нижний 16, соединенными трубчатым разрушаемым тоководом 17 с зарядом взрывчатого вещества внутри 18.
В нижний электрод 16 взрывного коммутатора 13 встроен взрывной замыкатель, состоящий из трубчатого контакта 19, который электрически соединен проводником 20 с входной клеммой индуктивного реактора 2 и в котором располагается часть удлиненного заряда ВВ 18. С внешней стороны трубчатый контакт 19 покрыт изоляцией 21, а внутренняя поверхность нижнего электрода 16, выполнена зубчатой 22. Трубчатый контакт 19 герметично закрыт пробкой 23 через которую проводником 24 заряд взрывчатого вещества 18 соединен со схемой управления (на Фиг.2 не показана), а в цепь трубчатый контакт 19 - реактор 2 включен плавкий предохранитель 25.
В верхний электрод взрывного защитного коммутатора 15 встроен дополнительный взрывной замыкатель, состоящий из трубчатого токовода 26, с утолщением 27, который электрически соединен с тоководом 5. Токовод 26 покрыт изоляцией 28, а у него внутри размещен заряд взрывчатого вещества 29, электрически соединенный с системой управления (на Фиг.3 не показана). Внутренняя поверхность верхнего электрода 15 выполнена зубчатой, а его торец отделен от шинопровода 5 изоляционной пластиной 30. Шинопроводы 4, 5 электрически изолированы от металлических деталей устройства изоляционными пластинами 6 и 7, которая расположена на основании 8, в которую укреплены изолированные шпильки 9, 10, соединенные между собой упругой перемычкой 11, которая через упор 12 обеспечивает надежное соединение всех контактных поверхностей.
Защитное устройство тяговой подстанции по первому варианту работает следующим образом. В исходном состоянии выпрямительный мост работает в номинальном режиме, взрывной предохранитель с зарядом взрывчатого вещества (ВВ) в норме, схема управления работоспособна, и на нее подано напряжение. В номинальном режиме работы тяговой подстанции и в случае возникновения обычных аварийных режимов работает только ВАБ. В случае возникновения предельных аварийных ситуаций, например, КЗ между контактным проводом и рельсом около подстанции ток в силовом шинопроводе начинает очень быстро нарастать. Скорость нарастания тока регистрируется и оценивается датчиком аварийного состояния. В случае, когда скорость нарастания тока соответствует неудаленному КЗ, срабатывает система управления взрывного предохранителя. Датчик аварийного состояния по производной тока может быть дополнен, например, датчиком максимального тока и тогда система управления будет срабатывать по наличию сигналов от двух датчиков. Применение нескольких датчиков аварийного состояния исключает возможность ложного срабатывания защиты. Тогда система управления запускается только при одновременном наличии двух или более сигналов, система управления формирует инициирующий импульс для подрыва заряда ВВ 18. Взрыв заряда ВВ создает в трубчатом разрушаемом тоководе 17 взрывного предохранителя высокое давление, под действием которого он увеличивается в диаметре и.электрически разъединяется с верхним 15 и нижним 16 электродами, возникающая при этом электрическая дуга отключения гаснет под действием высокого давления от взрыва. Происходит отключение тока и ликвидация аварийного режима.
Известно, что в период отключения в электрической дуге должна выделится вся электромагнитная энергия запасенная в контуре. В рассматриваемом случае основная
часть электромагнитной энергии запасается в реакторе 2 (см. фиг.1) и в этой связи отключение даже номинальных режимов тяговых подстанций ВАБом сопровождаются большими перенапряжениями. Это снижает надежность работы защиты тяговых подстанций, так как ликвидация опасного воздействия большого тока сопровождается появлением опасного перенапряжения, которое также не желательно. Поэтому в устройстве защиты тяговых подстанций применяются ограничители перенапряжений, которые из-за своих конструктивных особенностей не обеспечивают надежную защиту от перенапряжений.
Следует отметить, что индуктивный реактор 2 решает две задачи - сглаживает пульсацию и ограничивает ток КЗ. Следовательно, его наличие в электрической схеме обязательно, а сопутствующие ему неприятности (перенапряжения) нужно решать специальными мерами и в частности применением взрывного предохранителя с одним из его достоинств - не ограниченной отключающей способностью. Тогда ограничение аварийного тока становится не актуальна, а если учесть еще, что в период аварийного состояния сглаживание пульсации не требуется, то исключается необходимость наличия в цепи индуктивного реактора. А если реактор в период аварии не нужен, то его следует исключить на время аварии из цепи, например, путем его закорачивания и делать это нужно синхронно с отключением тока. Причем делать это нужно очень быстро, то есть также взрывным замыкателем. Эту функцию позволяет выполнить защитное устройство по второму варианту.
Защитное устройство по второму варианту в сравнении с первым вариантом тяговой железнодорожной подстанции еще более повышает надежность защиты устройства мощного выпрямительного моста за счет снижения перенапряжений путем шунтирования индуктивного реактора 2 при отключении предельных аварийных токов. Это происходит благодаря тому, что размыкатель и замыкатель взрывного коммутатора которые срабатывают от взрыва одного заряда ВВ. Причем, конструктивное исполнение коммутатора таково, что при взрыве заряда ВВ вначале срабатывает замыкатель, а за тем предохранитель (размыкатель). Контакты замыкателя включены в силовой контур таким образом, что при его срабатывании происходит закорачивание индуктивного реактора 2 (см. ФИГ 2), и энергия в нем запасенная выводится из дугового промежутка.
Защитное устройство тяговой подстанции по второму варианту работает следующим образом. В исходном состоянии выпрямительный мост 1 работает в номинальном режиме, взрывной предохранитель 13 с зарядом взрывчатого вещества (ВВ) 18 в норме, схема управления работоспособна, и на нее подано напряжение. В
номинальном режиме и в случае возникновения обычных аварийных режимов работает ВАБ. В случае возникновения предельных аварийных ситуаций, например, КЗ между силовым контактным шинопроводом 5 (далее контактным проводом) и рельсом вблизи подстанции. Тогда ток начинает нарастать очень быстро. Скорость нарастания регистрируется датчиком аварийного состояния и, если она превышает отключающую способность ВАБа, то срабатывает система управления взрывного коммутатора 13 и подрывает заряд ВВ 18, т.е. запускает взрывной коммутатор в работу. При необходимости может быть применены два и более датчика аварийного состояния, причем как принципиально одинаковые, так и разнотипные. Например, датчик, регистрирующий производную тока и датчик реагирующей на максимальное значение тока. Применение нескольких датчиков аварийного состояния повышает надежность срабатывания защиты. Тогда схема управления запускается только при одновременном наличии двух или более сигналов от датчиков. Схема управления формирует инициирующий импульс и подает его на заряд ВВ 18. Взрыв заряда ВВ создает в трубчатом контакте 19 высокое давление, под действием которого происходит электрическое соединение трубчатого контакта 19 с внутренней зубчатой поверхностью нижнего электрода 16, и шунтирование индуктивного реактора 2. При этом индуктивная энергия, запасенная в реакторе 2, выводится из дугового промежутка, что исключает возникновения опасных коммутационных перенапряжений. Одновременно взрыв заряда ВВ 18 создает в разрушаемом тоководе 17 высокое давление, под действием которого он увеличивается в диаметре и электрически разъединяется с верхним 15 и нижним 16 электродами. Возникающая при этом электрическая дуга отключения гаснет в прочном корпусе предохранителя под действием высокого давления от взрыва. Происходит отключение тока без опасных перенапряжений. Отключение предельных аварийных режимов за счет встроенного взрывного замыкателя и шунтирования им индуктивного реактора происходит без перенапряжений, что повышает надежность работы защиты тяговых подстанций.
Срабатывание взрывного предохранителя обесточивает контактную сеть, а для того, чтобы электровоз продолжал движение, необходимо вновь подать напряжение на контактный провод, а это возможно только при замене сработавшего взрывного предохранителя на новый. Следовательно, существующее защитное устройство надежно отключает предельные аварийные токи с ограничением перенапряжений, однако оно еще имеет один существенный недостаток - большой перерыв в питании контактной сети после ликвидации предельных аварийных режимов.
Полезная модель по третьему варианту повышает надежность работы защитного устройства путем устранения больших перерывов в электроснабжении контактной сети. Это достигается снабжением известного защитного устройства дополнительным взрывным замыкателем со своим зарядом ВВ. По сути это взрывное коммутационное устройство с тремя функциями: замыкание, размыкание и замыкание. Если установить несколько таких защитных коммутационных устройств параллельно, то можно осуществлять автоматическое повторное включение (АПВ) контактной сети таким образом, чтобы каждое срабатывание защитного устройства и последующее за ним отключение тока в контактной сети сопровождалась заданной выдержкой времени с последующей подачей схемой управления сигнала на срабатывание дополнительного замыкателя на следующем параллельно установленном взрывном защитном коммутационном устройстве. Срабатывание дополнительного замыкателя на следующем защитном коммутационном устройстве включает его в цепь и контактная сеть получает питание.
Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции по третьему варианту работает следующим образом. В исходном состоянии выпрямительный мост работает в номинальном режиме, взрывной коммутатор с зарядами взрывчатого вещества (ВВ) 18, 29 в норме, система управления работоспособна, и на нее подано напряжение. В силовую цепь параллельно установлено два, три, или более взрывных коммутаторов, причем в первом дополнительный замыкатель сработавший и по нему протекает ток в контактную цепь. В номинальном режиме работы тяговой подстанции и в случае возникновения обычных аварийных режимов работает только ВАБ. В случае возникновения предельных аварийных ситуаций, например КЗ, между контактным проводом и рельсом около подстанции ток в силовом шинопроводе начинает очень быстро нарастать. Скорость нарастания тока регистрируется и оценивается датчиком аварийного состояния. В случае, когда скорость нарастания тока соответствует неудаленному КЗ, срабатывает система управления взрывного предохранителя. Датчик аварийного состояния по производной тока может быть дополнен, например, датчиком максимального тока и тогда система управления будет срабатывать по наличию сигналов от двух датчиков. Применение нескольких датчиков аварийного состояния исключает возможность ложного срабатывания защиты. Тогда система управления запускается только при одновременном наличии двух или более сигналов. Система управления формирует инициирующий импульс для подрыва заряда ВВ 18. Взрыв заряда ВВ создает в трубчатом контакте 19 разрушаемом тоководе высокое давление, под действием которого он увеличивается в диаметре и
электрически соединяется с нижним электродом 16. Реактор 2 оказывается закороченным, запасенная в нем индуктивная энергия выводится из дугового промежутка и отключение происходит без перенапряжений. При этом плавкий предохранитель 25 перегорает и электрически разъединяет силовую цепь с замыкателем в нижнем электроде 16. Взрыв заряда 18 создает высокое давление и в трубчатом разрушаемом тоководе 17, который также увеличивается в диаметре, разъединяется с электродами 15 и 16, возникающая при этом электрическая дуга отключения гаснет под действием высокого давления от взрыва. Происходит отключение тока и ликвидация аварийного режима без перенапряжений.
Через заданный промежуток времени системой управления подается импульс на подрыв заряда 29 в следующим взрывном коммутаторе. В нем срабатывает дополнительный взрывной замыкатель и ток вновь поступает в контактную сеть.
1. Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции, содержащее блок релейной защиты, силовой коммутатор, установленные на выходе выпрямительного моста тяговой железнодорожной подстанции, и устройство аварийного отключения, отличающееся тем, что устройство аварийного отключения выполнено из контактного устройства с встроенным взрывным предохранителем и системы управления взрывным предохранителем, соединенной с одной стороны с датчиком аварийного состояния, а с другой - с зарядом взрывчатого вещества взрывного предохранителя, при этом контактное устройство с взрывным предохранителем установлено в силовую цепь контактной сети железной дороги и выполнено в виде двух силовых шинопроводов, в которые торцами опирается взрывной предохранитель, причем нижний силовой шинопровод установлен через изоляцию на основании, а взрывной предохранитель стянут вместе с силовыми шинопроводами в осевом направлении, например, с помощью изолированных шпилек, одни концы которых жестко закреплены в основании, а другие соединены между собой упругой перемычкой, опирающейся через изоляционные пластины на верхний силовой шинопровод.
2. Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции, содержащее блок релейной защиты, силовой коммутатор установленные на выходе выпрямительного моста тяговой железнодорожной подстанции, и устройство аварийного отключения, отличающееся тем, что устройство аварийного отключения выполнено из контактного устройства с встроенным взрывным коммутатором, системы управления взрывным коммутатором, соединенной с датчиками аварийного состояния, причем взрывной коммутатор выполнен в виде взрывного предохранителя, нижний электрод которого снабжен взрывным замыкателем в виде изолированной металлической трубки, внутри которой размещен удлиненный заряд взрывчатого вещества взрывного предохранителя, соединенный через герметичную пробку и проводник с системой управления взрывным коммутатором, а сама изолированная металлическая трубка соединена с входной клеммой индуктивного реактора, установленного в силовой цепи постоянного тока тяговой железнодорожной подстанции, при этом контактное устройство с взрывным коммутатором включено в силовую цепь на выходе выпрямительного моста последовательно с силовым коммутатором и выполнено в виде двух силовых шинопроводов, о которые торцами опирается взрывной коммутатор, причем нижний силовой шинопровод установлен через изоляцию на основании, а взрывной коммутатор стянут вместе с силовым шинопроводами в осевом направлении, например, с помощью изолированных шпилек, одни концы которых жестко закреплены в основании, а другие соединены между собой упругой перемычкой, опирающейся через изолированную пластину на верхний силовой шинопровод.
3. Защитное устройство тяговой железнодорожной подстанции, содержащее блок релейной защиты, силовой коммутатор, установленные на выходе выпрямительного моста тяговой железнодорожной подстанции, и устройство аварийного отключения, отличающееся тем, что устройство аварийного отключения выполнено из контактного устройства с встроенным взрывным коммутатором, системы управления взрывным коммутатором, соединенной с датчиками аварийного состояния, причем взрывной коммутатор выполнен в виде взрывного предохранителя, снабженного взрывным замыкателем, установленным в нижнем электроде взрывного предохранителя и выполненным в виде изолированной металлической трубки, внутри которой размещен удлиненный заряд взрывчатого вещества взрывного предохранителя, соединенный через герметичную пробку и проводник с системой управления взрывным коммутатором, а сама изолированная металлическая трубка соединена с входной клеммой индуктивного реактора установленного в силовой цепи постоянного тока тяговой железнодорожной подстанции, кроме этого, в верхнем электроде взрывного предохранителя установлен дополнительный взрывной замыкатель, выполненный из трубчатого изолированного контакта с утолщением в средней части, которая электрически соединена с силовым шинопроводом, а внутри трубчатого контакта расположен дополнительный заряд взрывчатого вещества, соединенный проводником с системой управления взрывным коммутатором, при этом контактное устройство с взрывным коммутатором включено в силовую цепь на выходе выпрямительного моста последовательно с силовым коммутатором и выполнено в виде двух силовых шинопроводов, о которые торцами опирается взрывной коммутатор, причем нижний силовой шинопровод установлен через изоляцию на основании, а взрывной коммутатор стянут вместе с силовыми шинопроводами в осевом направлении, например, с помощью изолированных шпилек, одни концы которых жестко закреплены в основании, а другие соединены между собой упругой перемычкой, опирающейся через изолированную пластину на верхний силовой шинопровод.
4. Защитное устройство по п.3, отличающееся тем, что оно содержит два или более взрывных коммутаторов, установленных параллельно между двумя силовыми шинопроводами, и дополнительно содержит плавкий предохранитель, установленный в цепь проводника, соединяющего каждую изолированную металлическую трубку с входной клеммой индуктивного реактора тяговой железнодорожной подстанции.
