Устройство для обнаружения обрыва в тяговой сети

)5 Н 02 НЗ ОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛ БСТВ ВТОРСКО(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯОБРЫВА В ТЯГОВОЙ СЕТИlИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в"тяговых сетях пониженного напряжения до 1000 В, например в тяговых сетях подземного железнодорожного транспорта,Известно устройство контактной сети на переменном токе, принятое в качестве аналога, включающее в себя источник переменного тока, подключаемый через аппарат защиты к тяговой сети одной фазой к контактному проводу, другой фазой к рельсовО- му пути, питающие и отсасывающие кабели, при этом электровозы оборудуются однофазными асинхронными конденсаторными двигателями.Известно устройство контактной сети на постоянном токе, нашедшее исключи- тельное практическое применение на пОд= земном железнодорожном транспортЕ," ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР разделена на участки заданной длины с контактным проводом и рельсовыми путями, питаемые от тяговой подстанции на отрезке от изолятора до изолятора, Каждый из учаСтков обЬрудован элементом контроля напряжения с соответствующими контактами, установленными в конце участка, двумя световыми сйгйалйзаторамй и четырьмя звуковыми сигнализаторами, расположенными в начале и конце участка, При большой протяженности контактной сети для нормального функционирования предусматривается перед местом подключения каждого подпитывающего кабеля включения в рассечку контактного провода силового выпрямителя с направлением выпрямления токаот тяговой подстанции в сеть, 1 з,п, ф-лы, 2 ил. также принятое в качестве аналога, включан%еее в"себя тяговую подстанцию с выпрямительным устройством и аппаратом защиты, подключаемую к тяговой сети с помощью питающего каоеля положительным полюсом к контактному проводу, отрицательным полюсом к рельсовому пути, усиливающие и отсасывающие кабели, при этом электровозы оборудуются электродвигате лями постоянного тока с последовательным возбуждением.Однако в устройствах обоих аналого." имеется общий недостаток - отсутствие кон троля обрыва контактного провода, что в случае, когда оборванный провод не имеет контакта с рельсовым путем и не создает достаточного для с рабаты ва ния эп парэ туры защиты тока короткого замыкания или тока утечки, остается незамеченным. оборван1783600 4подземного железнодорожного транспортанапряжением 380 В или в исключительныхслучаях 600 В питающие или усиливающиепровода выполнены кабелем, а конструкциякрепления контактного провода исключаетвоэможность применения устройства попрототипу для обнаружения его обрыва.Датчики определения места короткогозамйкания способны на подстанции лишь0 определить по принципу максимальной токовой защиты в каком из проводов послеискусственного создания короткого замыкания, протекает ток короткого замыкания.Они в принципе не способны указать место5 короткого замыкания в смысле расстоянияот подстанции до него, тем более созданиеискусственного короткого замыкания в подземной сети по принципу прототипа невозможно.О Датчики контроля состояния тяговой сети в прототипе представляют собой заземленные металлические конструкции,предназначенные для обеспечения заземления соприкасающегося с ними провода, и5 они не в состоянии контролировать или сигнализировать обрыв контактного провода.В условиях тяговой сети подземного железнодорожного транспорта, когда сеть выполняется в виде кольца, нет достаточной0 видимости по трассе и освещенности, расстояние от контактного провода до головкирельсы составляет всего 1,8 м, а его защитаот утечки отсутствует, улучшение условийбезопасности человека, перемещающегося5 вдоль трассы, заключается в предупреждении его о наличии обрыва при приближениик месту повреждения,Очевидно, что устройство прототипа необеспечивает решение этой задачи.0 Цель изобретения - расширение областиприменения устройства для тяговых сетей спониженным напряжением и повышение эффективности путем обеспечения возможности обнаружения поврежденного участка5 при обрыве контактного провода.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве, содержащем элементы контроля напряжения, включенные между рельсом и токонесущим проводом на отдельных0 участках тяговой сети, световые и звуковыесигнализаторы, элементы контроля напряжения выполнены в виде реле с замкнутыми разомкйутым контактами, и сигнализаторы рассредоточены по участкам тяговой се 55 ти с размещением вначале каждого участкапервого светового, первого Звукового итретьего светового сигнализаторов, а в конце - второго светового, второго звукового ичетвертого светового сигналиЗаторов, приэтом размыкающий контакт каждого реле ный провод является источником повышенной опасности для человека и приводит к простоям оборудования откатки, так как обнаружение обрыва происходит лишь при приближении к нему машиниста электропо езда.Известно также устройство для защиты от обрыва проводов тяговой сети, подключенных к шипам питания тяговой подстанции электрифицированной железной 1 дороги, наиболее близкое по своей сущности к данному изобретению и принятое за прототип, содержащее заземляющие элементы опор, на которых через изоляторы и кронштейны подвешены провода тяговой 1 сети, с рельсами, подключенными к другой шине питания тяговой подстанции, блок контроля и сигнализации, датчики контроля состояния тяговой сети, установленные на каждой опоре, датчик определения места 2 короткого замыкания, расположенный на подстанции, вход которого соедййен с шиной питания тяговой подстанции,"а выходы подключены, соответственно, к входу блока контроля и сигнализации и к каждому из 2 проводов тяговой сети, вход датчика контроля состояния проводов тяговой сети соединен с каждым из указанных проводов, а выход указанного датчика подключен к за земляющему проводу, причем датчик конт роля состояния проводов выполнен в виде установленной над проводами металлической штанги, один конец которой жестко закреплен на опоре и соединен с заземляющим проводом, а на другом конце указан ной штанги установлен в одной плоскости с проводами улавливатель, состоящий из двух металлических планок, расположенных под углом друг к другу.Однако прототип, сущность которого 4 состоит в том, что при обрыве усиливающего или питающего провода воздушной линии за счет отключения гирлянды изоляторов из-за одностороннего тяжения на ближайшей опоре обеспечивается контакт этого прово да с заземленным датчиком определения места короткого замыкания и протекание по этому проводу тока короткого замыкания, а на подстанции датчик определения места короткого замыкания определяет по нади чию тока короткого замыкания, какой из отходящих проводов поврежден, о чем и сигнализирует светом и звуком блок контроля и сигнализации, имеет следующие недостатки, не позволяющие применить соответствующее устройство в подземной тяговой сети шахт;устройство применимо лишь для проводов воздушных линий, подвешенных на гирляндах изоляторов. В тяговой сетивключен в цепь связи с тяговой сетью пер- тактной сети, позволяет контролировать цевого и второго световых, первого и второго лостность соединительных цепей, Номинальзвуковых сигнализаторов, а замыкающий ные напряжения элементов выбираются контакт - в цепь связи с нею третьего и исходя из напряжения сети, схемы их соедичетвертого, световых сигнализатаров, а до нения, При необходимости согласование мополнительный (замкнутый или разомкну- жет осуществляться увеличением числа тый) контакт каждого реле включен в цепь последовательно соедийенйыхйриборов в дистанционного контроля состояния участ- каждом элементе (например, число ламп в ков тяговой сети. каждом световом сигнализаторе) или послеНа фиг, 1 представлена схема выполне довательным включенйем вцепь добавочния устройства на отрезке тяговой сети с ных сопротивлений(резисторов),выделением трех контролируемых участков; Цепи первых и вторых световых и звукона фиг. 2 - схема тяговой сети большой про- вых сигнализаторов каждого участка вклютяженностиссекционированнымиучастками чаются между собой параллельно и и показано применение предлагаемого тех подключаются к контактному проводу в нанического решения на секционированных чале участка через аппарат защиты, напри- участках этой сети мер, и редохранитель (на схеме неПредставленная на фиг. 1 схема позво- показано), а через размыкающие контактыляет осуществлять контроль обрыва контак,1.1., 5,2,1 и 5.3,1 - к рельсовому пути в тного провода назаданномотрезкетяговой 20 конце соответствующего участка. Цепи сети от источника питания до конечнОго третьих и четвертых световых сигнализатоизолятора или до изолятора ближайшего ров подключаются к контактному проводу в секционного выключателя и содержит ряд начале участка через аппарат защиты, навыделенных участков заданной длины 1 (на пример предохранитель (на схеме не покафиг. 1 - три участка 1, 11 и И) контактного 25 зано), а через замыкающие контакты 5.1.2, провода 1 и рельсового пути 2, питаемых от 5.2.2 и 5.3,2 - к рельсовому пути в конце тяговой подстанции 3 на отрезке от изоля- соответствующего участка,тора 4-1 до изолятора 4-2, каждый из кото- Длина каждого участка 1 принимается, рых оборудован: элементами контроля исходя из соображений удобства эксплуатанапряжения 5.1-5,3 с соответствующими их 30 ции и обеспечения достаточной надежности контактами, установленными в конце участ- контроля, например по 100 м.ка; первыми 6.1-6,3 и вторыми 7.1-7,3 свето- Очевидно, что с уменьшением длины выми сигнализаторами, установленными, выделенных участковулучшается контроль, соответственно, в начале и в конце участка; так как происходит большая локализация первыми 8.1-8.3 и вторыми 9.1-9.3 звуковы места повреждения, но возрастает затраты ми сигнализаторами, установленными, со- на осуществление контроля.ответственно в начале и в конце участка; Устройство работает следующим обратретьими 10.1-10,3 и четвертым 11.1-11.3 зом. В номинальном состоянии сети(напрясветовыми сигнализаторами, установлен- жение на сеть подано, контактный провод ными, соответственно, в начале и в конце 40 не поврежден) все чувствительные элеменучастка. ты контроля напряжения, например промеПри этом осуществляются следующие жуточное реле, находятся под напряжением электрические соединения на каждом из вы- и их замыкающие контакты замкнуты, а разделенных участков, мыкающие контакты разомкнуты. При этомЭлементы контроля напряжения под первые и вторые световые и звуковые сигнаключаются между контактным проводом в лиэаторы всех участков обесточены, а точке контроля и рельсовым путем, третьи 10 и четвертые 11 световые сигналиПервые 6 и вторые 7 световые сигнали- заторы подключены на напряжение контакзаторы соединяются между собой последо- тной сети и сигнализируют, например на вательно (см. схему) или параллельно (на 50 табло соответственно в начале и в конце схеме не показано). участка, об исправности системы контроляСоответственно первые 8 и вторые 9 на данном участке(и наличии напряжения в звуковые сигнализаторы между собой, а контактной сети), например подписью третьи 10 и четвертые 11 световые сигнали- "Нормальная работа", текст которой может заторы между собой соединяются последа быть прочитан только при подходе к данновательно (см. схему) или параллельно (на му участку(в его начале или конце) извне, схеме не показано). Последовательное сое- При повреждении-обрыве контактного динение указанных элементов предпочти- провода на каком-либо из участков (см, тельнее,так какзкономитпровод,улучшаетфиг.1 - обрыв провода на П участке) все согласование напряжений элементов и кон- элементы контроля, находящиеся от источника питания за местом обрыва (на фиг. 1 - элементы 5.2 и 5,3) обесточиваются. При этом их замыкающие контакты размыкаются, отключая третьи и четвертые световые сигнализаторы всех последующих участков, начиная с поврежденного(на схеме - участкови ), а размыкающие контакты замыкаются. В результате приходят в действие световая и звуковая сигнализации лишь поврежденного участка. Например, при обрыве провода на участке И включается первый 8.2 и второй 9,2 звуковые сигнализаторы этого участка, а также первый 6.2 и второй 7.2 световые сигналиэаторы, включая подсветку ограничивающих поврежденный участок П световых табло с соответствующей надписью, "Обрыв контактного провода", текст которой может быть прочитан также только при подходе к данному (поврежденному) участку в его начале и конце извне,Таким образом световые сигнализаторы устанавливаются на границе двух смежных участков на двухстороннем табло, причем приборы, относящиеся к данному участку, устанавливаются на одной и той же стороне, а высвечиваемые ими надписи должны наблюдаться при подходе извне к тому из смежных участков, состояние которого они контролируют,На предыдущих, поврежденных участках (по схеме - участок ) система находится в исходном состоянии, На последующих за поврежденным участках (на схеме - участок ).система полностью обесточена, так как отсутствует питание контактного провода ввиду его обрыва, и одновременное отсутствие свечения надписей "Нормальная работа" и "Обрыв контактного провода" и звуковой сигнализации свидетельствует о том, что повреждение имеет место на одном из предыдущих относительно данного участков,При наличии на горизонте системы дистанционного контроля или автоматизированной системы контроля и сбора информации подключение к ее входам дополнительных замыкающих (как на схеме) или размыкающих контактов 5,1,3, 5,2.3 и 5.3.3 элементов контроля напряжения обеспечит немедленную фиксацию обрыва контактного-провода й "определение номера повреждейного участка,Известно (2, с. 340-342), что при боль шой протяженности тяговых подстанций, изолируют друг от друга, а в пределах такой изолированной сети она разбивается с йомощью изоляторов и секционных выключателей на отдельные фйдеРйые"зоны, питание которыхосуществляется дополнительными питающими кабелями. Кроме то 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го, для компенсации падения напряжения в контактной сети могут быть проложены дополнительно усиливающие кабели.В этом случае для обеспечения нормального функционирования предлагаемого устройства в тяговой сети на постоянном токе предусматривается перед точкой подключения каждого подпитывающего кабеля (считая от тяговой подстанции) включение в рассечку контактного провода, устраиваемую с помощью изолятора, силового выпрямителя с направлением выпрямления тока от тяговой подстанции в сеть. Наличие такого выпрямителя обеспечивает запирание подпитки от дополнительных и усиливающих кабелей элементов контроля напряжения фидерной зоны контактной сети, в конце которой установлен данный выпрямитель,На фиг. 2 показана схема применения предлагаемого технического решения для протяженной контактной сети, секционированной на фидерные зоны и имеющей подпитывающие кабели. Схема содержит тяговую подстанцию 3, от которой через выключатели 12.1 и 12,2 осуществлено питание соответственно левого и правого крыла тяговой сети, а через подпитывающий кабель 13 и выключатель 12.3 осуществлена подпитка удаленных участков правого крыла сети, которое с помощью секционных выключателей 12.4, 12.5, 12,6 и соответствующих им изоляторов 4.3, 4,4 и 4.5 разделена наизоны и ответвление.Для исключения обратной подпиткизоны от дополнительного кабеля 13 в конце этой зоны в рассечку контактного провода. включен выпрямитель 14,Каждая из зон и ответвление оборудуются системами контроля с входными точками подключения А и В и С, соответственно, в начале и в конце зоны выполненными в соответствии с фиг, 1, для чего на них выделяется желаемое количество контролируемых участков,В тяговых сетях на переменном токе с электроприводом в системе переменно-постоянного тока и конденсаторными преобразовательными установками на электровозах усиливающие(подпиточные) кабели нетребуются, и предлагаемое техническое решение полностью применимо к этим сетям,Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает действенный контроль целостности контактного провода тяговой сети.Эффективность от применения предлагаемого технического решения имеет два аспекта: социальная эффективность, обусловленная повышением безопасности иснижением электротравматизма на горизонте, экономическая эффективность, обусловленная возможностью немедленного обнаружения места повреждения и быстро= го его устранения, что повысит производи тельность труда за счет сокращения простоев оборудования на время обнаружения и оповещения об обрыве,Формула изобретения 10 1, Устройство для обнаружения обрыва в тяговой сети подземного железнодорожного транспорта, содержащее элементй контроля напряжения, включенные междурельсом и токонесущим проводом на от дельных участках тяговой сети, световые и звуковые сигнализаторы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения для тяговых сетей с пониженным напряжением и повышения эффектив ности путем обеспечения возможности обнаружения поврежденного участка, элементы контроля напряжения выполнены в виде реле с замкнутым и раэомкнутым контактами, а сигнализаторы рассредоточены по участкам тяговой сети с размещенным в начале каждого участка первого светового, первого звукового и 1 ретьегосветового сигнализаторов, а в конце - второгосветового, второго звукового й четвертого светового сигнализаторов, при этом размыкающий контакт каждого реле включен в цепь связи с тяговой сетью первого и второго световых, первого и второгозвуковых сигйализаторов,а замйкающий контакт - ,в цепь связи с нею третьего ичетвертого световых сигнал изаторов.- ью. ж2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждое реле снабжено дополнительным замыкающим контактом, включенным в цепь дистанционного контроля состояния участков тяговой сети..Мельникова аказ 4520 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательокий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 оставиехред М ь Г,Ходжаеворгентал