Устройство для защиты контактной сети от малых токов короткого замыкания

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е („ gg()()gg

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено04. 11.76 (2 ) 2419326/24 07 с присоединением заявки Ж(23)ПриоритетОпубликовано 15. 08.79. Бюллетень Лй 30 (51)M. Кл. Н 02 Н 3/20

Гфаударстаанний наинтат

СССР на делам нзабрвтаний н аткритнй (53) УДК 621.316. .925 (088. 8) Дата опубликования описания 17,08.79 (72) Авторы изобретения

В. Б. Миловидов н И. 3. Литачевский (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

ОТ МАЛЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к электротех:,нике и может быть использовано для защиты от малых токов короткого замыкания токопроводов и кабелей контактных сетей городских и междугородных линий.

Одной иэ основных причин, вызывающих выход из строя токопроводов и кабелей контактных сетей троллейбусных линий, является воздействие на них токов короткого замыкания, возникающих при .10 перемыкании токопроводов или повреждении кабелей. При этом фактором, осложняющим защиту от таких токов, является

I превышение тяговой нагрузкой тока корот кого замыкания.

Так, величина тяговой нагрузки может составлять около 1400 А, а величина тока короткого замыкания — около 1000 А.

Для защиты от токов короткого замыкания применяются схемы селективной по20 тенциальной защиты, схемы токовременной защиты и схемы тепловой защиты.

Схемы селективной потенциальной защиты, реагирующие на понижение напряжения

2 при коротком замыкании, требуют устройства отдельных линий связи, что значительно удорожает устройство и эксплуатацию такой зашиты, снижает ее надежность (1).

Поэтому схемы селективной потенциальной защиты, известные в настоящее время, не нашли применения для защиты контактных сетей троллейбусных линий.

Более простыми и получившими распространение являются схемы токовременной н тепловой защиты.

Недостатком схем токовременной и тепловой защит является то, что они в конечном счете, реагируют 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 тоховременной защиты, включающая линейный автомат, токовое реле времени и изолирующий питающий трансформатор (2).

680099

Протекающий через 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, 5 приходится недогружать контактный провод, устанавливать на более загруженных линиях по несколько комплектов защитных устройств. В аварийных ситуациях, когда на линии скапливается большое число трол<у лейбусов, происходит ложное срабатывание защиты.

Указанные недостатки схемы токовременной защиты являются следствием того, что схема не различает ток короткого за1$ мыкания и токотяговой нагрузки, т. е. не обладает селективностью.

Известна также схема тепловой зашиты от малых токов короткого замыкания, включающая линейный автомат, подключензо ный к нему последовательно эталонный участок контактного провода, пороговый блок, выполненный в виде триггера Шмидта, на вход которого подключен терморезистор, и реле, подключенное на выход

2$ триггера Шмитта и соединенное своим контактом с линейным автоматом (3).

Схема питается от изолирующего трансформатора с выпрямительным мостом:

ЗФ

При коротком замыкании, в результате нагрева эталонного участка и термореэис.тора, на вход триггера Шмитта поступает сигнал, открывающий транзистор, схемы, связанный с обмоткой реле, коллекторный

35 ток этого транзистора поступает в катушку реле, а контакт реле отключает линейный автомат, Являясь, как и схема токовременной защиты более простой и надежной, чем схема селективной потенциальной зашиты, схема тепловой защиты имеет преимущество и перед схемой токовременной защиты: в отличие от.последней она учитывает не только на величину тока, но и его длительность.ц

Однако, реагируя на величину тока, схема тепловой защиты, как и схема токовременной защигы, пе отличает ток короткого замыкания от тока тяговой нагрузки, т. е. также не обладает селектив- е костью.

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

11елью изобретения является обеспече-, ние селективности схемы защиты от малых токов короткого замыкания.

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 усилителя 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 магнитного усилителя 5 через последовательно подключенную к ней катушку 11 выходного peAe соединена с источником переменного напряжения. Контакт 1 2 реле соединен с отключающей катушкой 13 линейного автомата. Контакт 7 линейного автомата соединен со сборной полюсяой шиной

14. Все элементы схемы, обозначенные позициями 5-14 находятся в тяговой подстанции, пороговый блок 15 устройства, включающий тиристор 16, анод которого соединен с минусовым контактным проводом 2, а управляющий электрод подключен через диод 17, резистор 18 и стабилитрон

680099

19 к минусовому проводу 2 контактной сети. Катод тиристора 16 заземлен. Пороговый блок 15 закреппяется, например, на опоре в конце линии.

В описанном виде схема защищает контактные провода 1 и 2, а также кабели s контактной сети.

При отсутствии короткого замыкания токи в управляющих обмотках 6 и 8 магнитного усилителя 5 равны и направлены навстречу друг другу, созданные ими маг-1о нитные потоки взаимно компенсируются, вследствие чего по катушке 11 выходного реле протекает ток, величина которого недостаточная дпя срабатывания реле.

При коротком замыкании на пинии меж-ls

1 ду минусовым проводом 2 и землей напряжение увеличивается до величины, пре вышающей порог срабатывания .стабипитрона 19. Величина этого напряжения составпяет половину напряжения питания ли- 2е нии, так как падение напряжения в минусовом проводе 2 равно

ЛЛ2 \ пцр, — д 0 — Пн Ф где U — напряжение питания;

ПОГП

AU — падение напряжения в полюсо- 25

1 вом проводе 1; — падение напряжения в нагрузке.

Но так как лУ =Ь15г, то пцгп Н зо

2 2 а Т8К как при коротком замыканииЬО„=0, то при коротком замыкании

+num, 2 2 35

Стабилитрон 19 открывается и открывает тиристор 16. Так как катод тиристора 16 соединен с землей, ток в цепи обмотки 8 управления становится равным разнице между током короткого замыкало ния 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 резудьтирующий магнитный

4s поток, намагничиваюший сердечник магнит ного усилителя 5, индуктивное сопротивление рабочей обмотки 10 уменьшается и резко увеличивается напряжение на катушso ке 11 выходного реле — контакт 12 подает питание на отключающую катушку 13 линейного автомата. б

Изобретение позвопяет получить значительный экономический эффект, как в результате экономии дорогостоящих контактных проводов и кабелей, так и вследствие исключения ложных срабатываний защитив 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 подключен к плюсовой сборной шине, и пороговый блок, о т п и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения селективности работы, в него дополнительно введен магнитный усилитель с двумя обмотками управпения и одной рабочей обмоткой, а пороговой блок выполнен на тиристоре, анод которого подкпючен к минусовому проводу контактной сети, а катод— к земле, при этом его управлявший эпектрод подключен к ми проводу контактной сети через последовательно соединенные диод, резистор и стабилитрон, а первая обмотка управления магнитного усилителя включена между ипюсовым проводом контактной сети и неподвижным концом упомянутого контакта линейного автомата, вторая обмотка управления вкпючена между минусовым проводом контактной 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. H. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети, М., Трансжепдориздат, 1960, с. 126.

2. Блохин С. Н., Бобков Д. Г. Опыт эксплуатации современных тяговых подстанций городского электрического транспорта, М., "Транспорт, 1967, с. 11-13.

3. Блохин С. Н., Бобков Д. Г. Опыт эксплуатации современных тяговых подстанций городского электрического транспорта, М., "Транспорт", 1976, с. 16-18, 680099

Составитель Л. Васькова

Редактор Ю. Челюканов Техред,М. Петко Корректор М. Вщ.ула

Заказ 4806/50 Тираж 857 П одпис кое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4