Способ защиты от аварийных режимов электрооборудования выпрямительного электроподвижного состава

ОП ИСАНИ Е (11)в 11271ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ олнительное к авт. свид-ву 22) Заявлено 26. 07.7 6 (21) 2392162/24-1 присоединением заявк Н 02 Н 7/1Государственный ноЕит Совета Министров ССС по делам нэаоретеннй н открытий(54) СПОСОБ ЗАШИТЫ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГОЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА1 2 Изобретение относится к области электрооборудования транспорта и предназначено для защиты выпрямительного электроподвижного состава переменного тока, оборудованного диодными или тиристорными преобразователями, от аварийных режимов, например перегрузок, возникновения кругового огня на коллекторах тяговых двигателей и т. д.Известны способы защиты от аварийных режимов электрооборудования выпрямительного электроподвижного состава с помощью реле обратных зажиганий, дифференциальной защиты, реле перегрузки тяговых двигателей и др. 1. Однако эти способы не предусматривают предотвращения аварийного режима, а лишь ограничивают его продолжительность. Кроме того, не учитывается возможность на ступления физического предела мощности, реализуемой выпрямительным электроподвижным составом, из-за чего чаще всего и возникают аварийные явления.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ защиты от аварийных режимов электрооборудования выпрямительного электроподвижного состава путем измерения контролируемого параметра рабочего режима электрооборудования и подачи сигнала на отключающий орган при превыше нии этим параметром некоторои наперед заданной уставки 2 . Однако этот способ также не предупреждает возникновения аварий.Цель изобретения - повышение надежности защиты путем предупреждения возникновения аварий, связанных с наступлением физического предела мощности.Для этого по предлагаемому способу в качестве контролируемого параметра используют величину угла коммутации выпрямителя. Кром е того, наперед заданную уставку угла коммутации выбирают равной тт/3 рад.На фиг, 1 изображен график зависимости между величиной угла коммутации увыпрямителя и мощностью нагрузки Ра, на фиг. 2 - график зависимости между мощностью нагрузки Р и выпрямленным током 1 для двух электровозов серии ВЛ 60". Выпрямительный электроподвижной состав является нелинейной нагрузкой. Характеристики выпрямительной установки, а, следовательно, и электроподвижного состава являются не только функциями физических свойств процесса выпрямления, но также зависят от параметров и свойств всех элементов системы электроснабжения и электроподвижного состава.По предлагаемому способу производят измерение величины угла коммутации выпрямителя электроподвижного состава и подают сигнал на отключающий орган при превышении углом коммутации величины, например Л/5 рад. или 60 эл. град. Защита оповещает машиниста о приближении аварийного режима с помощью светового (звукового) сигнала или выдачи команды на автоматический переход на позицию устойчивой работы электроподвижного состава (первый этап) и обесточивания тяговых 5 одвигателей (второй этап), если первого этапа оказалось недостаточно. Сигнал на исполнение первого этапа может быть выдан при величине угла коммутации, например 0,9 рад, а сигнал на обесточивание тяговых двигателей (второй этап) - при величине угла коммутациирГ/3 рад. 5Физическая картина этого явления следующая. С ростом выпрямленного тока нагрузки 1 увеличивается угол коммутации р вентилей выпрямителя. Увеличение угла приводит к уменьшению выпрямленного напряжения 1.) . Снижение 1)д непропорционально увеличению угла, Величина потери выпрямленного напряжения Л 1.) приходящаяся на единицу угла у, с ростом нагрузки увеличивается,и наступает момент, когда мощность Рд = 1 дБс достигает максимального значения Р,. Это 25 происходит (см, фиг. 1) при у.-, т, е, приЛувеличении угла коммутации свыше 60 эл. град.При построении кривых (см. фиг. 1) использованы результаты расчетов для серийных электровозов ВЛ 60, ВЛ 80", ВЛ 61, ВЛ 60,30 ,ц - 94 и тягового агрегата переменного тока Е 1. - 10. Удаление электровозов от тяговых подстанций от 0 до 50 км, а длина линии электропередачи первичного электроснабжения от 0 до 300 км. Рассматривались режимы работы электровозов как на однопутных, так з 5 и на двухпутных участках. В результате установлено, что зависимость у:1( ) имеРьа максет универсальный характер и не зависит оттипа электровоза и удаления его от подстан- фции. Позиция контролера-машиниста (17, 25или 33), оказывая влияние на угол коммутациипри Р Р ( см. фиг. 1), не изменяет величины критического угла коммутации,которому соответствует Рг , 45Как следует из фиг. 1 для выпрямительныхэлектровозов Рц, соответствует 7.,= 1;13 радПредставленные на фиг. 1 кривые =1(р " - )хорошо согласуются с результатами эксйериментальных исследований работы выпрямительных электрОвозов в эксплуатационных ус Вловиях,На фиг, 2 представлены кривые изменениямощности Р, реализуемой двумя электровозами ВЛ 60", в зависимости от величины выпрямленного тока 1 и позиции (17, 25 или 33)контролера-машиниста. При расчете кривыхприняты следующие условия: участок однопутный, мощность установленных на тяговых подстанциях трансформаторов 20 МВт, нагрузкаподстанции двуплечая, тип контактной подвески ПБСМ - 95 МФ - 100, питание тяговой 6 о 4подстанции осуществляется от мощной энергосистемы, электровозы удалены от тяговой подстанции на 12,5 км, Расчеты кривых выполнены с учетом влияния параметров системы электроснабжения, процесса коммутации и активного сопротивления на характеристики электровозов. Как следует из фиг. 2 физический предел мощности Р , на 33 позиции контро - лера- машиниста наступает при часовом токе 1 тяговых двигателей.В случае неустановившегося режима работы выпрямительного состава дальнейшее увеличение тока 1 не обеспечит восстановления равновесного движения поезда. При этом, как показывает опыт эксплуатации, увеличение тока 1 имеет лавинный характер и сопровождается срабатыванием защиты. Отсюда вытекает нецелесообразность и даже недопустимость использования реле перегрузки тяговых двигателей в подобных режимах. Нарушение устойчивой работы и связанное с ним увеличение тока тяговых двигателей вызывает при достижении тока 1 з (см. фиг. 2) срабатывание реле перегрузки, За время срабатывания реле процесс увеличения тока Ь продолжается и в лучшем случае срабатывает главный выключатель, предупреждая развитие кругового огня. Однако срабатывание главного выключателя в этом случае происходит в условиях, на которые он не рассчитан, а вероятность повреждения тяговых двигателей в результате возникновения дуги перекрытия по коллектору остается очень большой.При изменении параметров системы электроснабжения, например, при большем удалении электровозов от подстанции, при выходе из строя трансформатора подстанции, большем числе поездок на участке питания и т. д., нарушение устойчивой работы электроподвижного состава происходит при токах значительно меньше тока 1 Ачасового режима тяговых двигателей. Проконтролировать наступление режима, при котором происходит нарушение устойчивой работы системы, сложно. Машинист не в состоянии обеспечить контроль за кратковременным изменением напряжения в контактной сети, особенно в том случае, когда изменение напряжения происходит из-за действий его партнера по участку, а резервы мощности уже исчерпаны.Исключение режимов работы выпрямитель- ного электроподвижного состава с углами коммутации у -, при которых происходит нарушение устойчивой работы системы, позволяет обеспечить не только его надежную работу, но и повысить использование мощности устройств электрической тяги переменного тока, а следовательно, и пропускную способность электрофицированных дорог.Как следует из фиг. 1 и 2, интенсивность увеличения мощности, реализуемой выпрями- тельным электроподвижным составом, особенно резко снижается прир ".,0,9 ( 50). При увеличении угла коммутации у от 0,9 до, мощность, реализуемая на ободе колес, увеличивается всего на 5/О, а первичный ток увеличивается в 1,5 раза. При этом прирост мощностиЬ Кучумвая тавитель дО.Луж 892 Редактор Е. Яковчик Заказ 3166/43 рректор А. Лакидадписное Техр Тира Министров СССытийб.д. 45 Пи Государствениогпо делам и113035, Москва, Ж илиал ППП Патент комитета Совета бретений и откртиая, 4 потерь превышает прирост реализуемой электроподвижным составом мощности. Это приводит к значительному ухудшению всех энергетических показателей системы электрической тяги.Следовательно, предлагаемый способ защиты с помощью датчика (реле) контроля угла коммутации может быть использован и. для оптимизации энергетических показателей системы электрической тяги переменного тока. Для осуществления способа использован датчик величины угла коммутации, известный в схемах с выпрямителями. 1. Способ защиты от аварийных режимов электрооборудования выпрямительного электроподвижного состава путем измерения контролируемого параметра рабочего режима электрооборудования и подачи сигнала на отключающий орган при превьщ 1 ении этим параметром наперед заданной уставки, отличающийся1тем что, с целью повышения надежности защиты, в качестве указанного контролируемогопараметра используют величину угла коммутации выпрямителя.2. Способ по и, 1, отличающийся тем, чтонаперед заданную вставку угла коммутации10 выбирают равной Л(3 рад.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Тихменев Б. Н., Трахтман Л, М. Подвижной состав электрических железных дорог. М.,Транспорт, 1969. с. 220.2. Радченко В. Д., Радионов Н, И., Костин Н. А. Защита полупроводниковых выпрям ителей электроподвижного состава. М.,Транспорт, 1965, с. 18 - 20,