Система электроснабжения на перегонах

Введение
1 Система электроснабжения на перегонах
1.1 Комплекс устройств электроснабжения
1.2 Особенности электроснабжения устройств
1.3 Основные направления повышения надежности электроснабжения устройств СЦБ
2 Разработка системы оборудования электропитающими устройствами на участке перегона
2.1 Характеристика участка железной дороги
2.2 Тип цепной подвески и метеорологические условия
2.3 Определение нормативных нагрузок на провода контактной сети
3 Экономическая эффективность внедрения системы оборудования электропитающими устройствами на участке перегона
4 Вопросы безопасности и охраны труда пользователей системы электроснабжения на участке перегона
Заключение
Список использованной литературы

Современные средства железнодорожной связи являются технической базой обеспечения четкой и безаварийной работы железных дорог. Поэтому роль установок электропитания в деле обеспечения бесперебойного действия связи весьма велика.
Электропитающие устройства объединяют источники первичного электропитания (источники снабжения электрической энергией) и источники вторичного электропитания (преобразователи количественных и качественных характеристик электроэнергии, коммутационные, распределительные и другие устройства).

1 Дмитриев В. Р., Смирнова В. И. Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М.: Транспорт, 1983.
2 Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту устройств электроснабжения СЦБ (ЦЭ-4430). 1998.
3 Ведомственные нормы технологического проектирования. Электроснабжение устройств СЦБ и электросвязи / ВНТП/МПС-84 «Электроснабжение». М.: Транспорт, 1986.
4 Слободкин А. Х. О концепции электробезопасности в сетях 380/220 В с заземленной нейтралью и некоторых путях ее реализации // Промышленная энергетика. 1998. № 4. С. 34...37.
5 Слободкин А. Х. Некоторые пути повышения эффективности защитного отключения в сети 380/220 В с заземленной нейтралью // Промышленная энергетика. 1995. № 4. С. 41...43.
6 Михайлов А.Ф., Частоедов Л.А. - Электроснабжение устройств автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта.- М., 2001
7 Дмитриев В.Р., Смирнова В.И. - Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.- М., 1988
8 Дмитренко И.Е. - Техническая диагностика и автоконтроль систем железнодорожной автоматики и телемеханики.- М., 1987
9 Правила тяговых расчетов для поездной работы
10 Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики
11 Тюрморезов В. Е. Источники электропитания устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. 2-е изд. М.: Транспорт, 1978.

Дисциплина: Электротехника
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 47 страниц
В избранное:

Введение

Современные средства железнодорожной связи являются технической базой
обеспечения четкой и безаварийной работы железных дорог. Поэтому роль
установок электропитания в деле обеспечения бесперебойного действия связи
весьма велика.
Электропитающие устройства объединяют источники первичного
электропитания (источники снабжения электрической энергией) и источники
вторичного электропитания (преобразователи количественных и качественных
характеристик электроэнергии, коммутационные, распределительные и другие
устройства).
Комплекс сооружений, обеспечивающих электроснабжение, освещение,
питание аппаратуры связи, а также работу различного силового
электрооборудования хозяйственного назначения как в нормальных условиях
внешнего электроснабжения, так и в аварийных, образует электроустановку
предприятия (объекта) связи. Электроустановки объектов связи должны
строиться на базе применения современного промышленного оборудования, быть
максимально автоматизированными и экономичными в эксплуатации и
строительстве. обладать высокими значениями КПД и cos φ, допускать
возможность развития узла связи без замены основного силового оборудования.

Основной частью электроустановки являются их ЭПУ (электропитающие
установки), осуществляющие преобразование, регулирование, распределение,
контроль, защиту и резервирование различных напряжений переменного и
постоянного тока, необходимых для нормальной работы аппаратуры связи.
Цель дипломного проекта – разработать систему оборудования
электропитающими устройствами на заданном участке перегона.
В дипломной работе на основе исходных данных: тип цепной подвески и
метеорологические условия необходимо обосновать выбор системы
электропитающих устройств на станциях заданного участка.
В практической части необходимо определить нормативные нагрузки на
провода контактной сети, произвести необходимые инженерные расчеты и
привести основные требования к разработке принципиальных схем системы
электрооборудования на участке железной дороги.

1 Система электроснабжения на перегонах

1.1 Комплекс устройств электроснабжения

Железнодорожный транспорт потребляет более 7% энергии, вырабатываемой
электростанциями Казахстана, В основном ее расходуют на тягу поездов и
частично на питание нетяговых потребителей (депо, станций, мастерских и т.
д.). Устройства электроснабжения электрифицированных железных дорог также
используют и для питания прилегающих районных и сельских потребителей.
Согласно Правилам технической эксплуатации устройства электроснабжения
железных дорог должны обеспечивать: а) бесперебойное движение поездов с
установленными нормами массы, скоростями и интервалами между поездами при
требуемых размерах движения; б) надежное электропитание устройств СЦБ и
связи, как электроприемников I категории; в) надежное электроснабжение всех
потребителей железнодорожного транспорта.

Рисунок 1.1 Принципиальная схема электроснабжения электрифицированной
железной дороги:
1— тепловая электростанция; 2 — гидравлическая электростанция;
3—атомная электростанция, 4 — районная трансформаторная подстанция. 5 —
районные линии высокого напряжения, 6 — тяговая подстанция; 7 — питающая
линия, 8 — контактная сеть; 9 — линии, связывающие энергосистемы
В систему электроснабжения электрифицированных дорог (рисунок 1.1)
входят устройства, составляющие ее внешнюю часть (электростанции, районные
трансформаторные подстанции, сети и линии электропередачи) и тяговую часть
(тяговые подстанции и электротяговая сеть; последняя включает в себя
контактную сеть, рельсовую цепь, питающую и отсасывающую линии).
Генераторы электростанций вырабатывают трехфазный ток напряжением 220—380
В, которое затем повышают на подстанциях до 6— 20 кВ и передают в
энергосистемы. Линии электропередачи длиной до 600 км и мощностью до 700
тыс. кВт обычно переменного тока 35, 110, 220, 330 и 500 кВ. При больших
расстояниях и мощностях ус-траивают линии передачи постоянного тока
напряжением 800 кВ и выше. Линии постоянного тока дешевле в постройке,
экономичнее в эксплуатации, имеют выше к.п.д.
Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение на трансформаторных
подстанциях понижают до НО—220 кВ и ток подают в районные сети высокого
напряжения. К этим сетям наряду с другими потребителями подключены также
тяговые подстанции электрифицированных железных дорог и трансформаторные
подстанции дорог с тепловозной тягой. Чтобы обеспечить надежное питание
электрической тяги и районных потребителей, как правило, стремятся иметь
двустороннее питание тяговых потребителей от двух независимых источников —
электростанций или районных подстанций.
В отдельных случаях тяговые подстанции питают от одного источника по двум
параллельным линиям электропередачи или по одной двухцепной линии. Участки
контактной сети присоединяют к соседним тяговым подстанциям так, что они
тоже получают двустороннее питание. При этом подстанции и контактная сеть
загружены более равномерно и меньшей нагрузкой, что способствует снижению
потерь электроэнергии в контактной сети и мощности тяговых подстанций.
Энергия, потребляемая железнодорожным транспортом, расходуется на
обеспечение тяги поездов и питания нетяговых потребителей: станций, депо,
мастерских, устройств регулирования движения поездов.
В систему электроснабжения электрифицированных железных дорог входят
электростанции, районные трансформаторные подстанции, сети и линии
электропередач, которые называют внешним электроснабжением. К внутреннему
или тяговому электроснабжению относят тяговые подстанции и электротяговую
сеть.
На электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток
напряжением 6...21 кВ частотой 50 ГЦ. На трансформаторных подстанциях
напряжение тока повышают до 750 кВ, в зависимости от дальности передачи
электрической энергии потребителям. Вблизи мест потребления электроэнергии
напряжение понижают до 110...220 кВ и подают в районные сети, к которым
подключены тяговые подстанции электрифицированных железных дорог и
трансформаторные подстанции дорог с тепловозной тягой.
Тяговая сеть состоит из контактных и рельсовых проводов, которые
представляют соответственно питающую и отсасывающую линии. Участки
контактной сети подсоединяют к соседним тяговым подстанциям.
На железных дорогах используют системы постоянного тока номинальным
напряжением 3000 В и однофазного переменного тока номинальным напряжением
25 кВ частотой 50 Гц.
Основными параметрами, характеризующими систему
электроснабжения электрифицированны х железных дорог, являются мощность
тяговых подстанций, расстояние между ними и площадь контактной подвески.
Тяговые подстанции постоянного тока выполняют две функции: понижают
напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный.
Уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава при
постоянном токе на любом блок-участке должен быть не более 4 кВ и не менее
2,7 кВ, а на отдельных участках допускается не менее 2,4 В. С учетом этих
требований тяговые подстанции постоянного тока размещают недалеко друг от
друга (10...20 км) при максимально допустимом сечении контактного провода.
Тяговые подстанции переменного тока служат только для понижения
напряжения переменного тока (до 27, 5 кВ), получаемого от энергетических
систем. На направлениях, электрифицированных на переменном токе с
номинальным напряжением 25 кВ, расстояние между тяговыми подстанциями
составляет 40...60 км. Площадь сечения проводов контактной сети в системе
однофазного переменного тока примерно в два раза меньше, чем при постоянном
токе. Однако конструкция локомотивов и электропоездов при переменном токе
сложнее, а их стоимость выше.
Стыкование контактных сетей линий электрифицированных на разных
системах тока осуществляется на специальных железнодорожных станциях.

1.2 Особенности электроснабжения устройств

Для четкой работы устройств автоматики и телемеханики железнодорожного
транспорта необходимо надежное и непрерывное электроснабжение. Устройства
СЦБ железнодорожного транспорта и входящие в их комплекс другие потребители
относятся к различным группам электроприемников.
К потребителям особой группы I категории относятся устройства
электрической централизации участковых, узловых пассажирских и
сортировочных станций с числом стрелок более 30, а также центральных постов
диспетчерской централизации.
Потребителями I категории являются устройства: электрической
централизации промежуточных станций с числом стрелок до 30; автоблокировки,
сортировочных механизированных горок; светофорной сигнализации с ключевой
зависимостью; тоннельной и переездной сигнализации; технологической
нагрузки постов обнаружения перегрева букс (ПОНАБ); контрольных пунктов
AJIC; пунктов списывания номеров вагонов на сортировочных станциях с
автоматической системой управления; наружного освещения вершин горок, путей
надвига и зоны замедлителей; обвальной сигнализации.
К потребителям I категории относятся также гарантированное
(минимальное необходимое) освещение в зданиях, обеспечивающее эксплуатацию
устройств СЦБ, вентиляция электростанции и аккумуляторных.
К потребителям II категории принадлежат: компрессорные станции для
пневматической очистки стрелок электрической централизации; воздуходувные
станции пневматических почт и пункты списывания номеров вагонов на
сортировочных станциях, не имеющих автоматической системы управления;
наружное освещение сортировочных парков механизированных горок (за
исключением зоны замедлителей, которые относятся к I категории).
Потребителями III категории являются: внутреннее освещение и общая
вентиляция всех служебно-технических зданий, устройств СЦБ и
механизированных сортировочных горок; контрольно-испытательные пункты
приборов и оборудования СЦБ; мастерские, монтерские пункты, сетевые районы,
гаражи.
Присоединение устройств СЦБ к источникам питания. К потребителям I
категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых
может привести к опасности для жизни людей, значительному ущербу народному
хозяйству, повреждению оборудования, массовому браку продукции,
расстройству сложного технологического процесса, нарушению особо важных
элементов городского хозяйства. Поэтому указанные потребители должны
получать питание от надежных, постоянно действующих энергосистем,
электростанций, подстанций или линий электропередачи, располагающих
достаточной мощностью и имеющих стабильную частоту и напряжение на своих
шинах.
Под понятием шины источников питания подразумевается место
присоединения линий низкого или высокого напряжения, питающих устройства
СЦБ, непосредственно или через понижающие и разделительные трансформаторы.
Приемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух
независимых источников питания и перерыв их электроснабжения может быть
допущен только на время автоматического ввода резервного питания. Это время
должно быть минимальным, но не более 1,3 с.
Для особой группы приемников I категории необходимо предусматривать
дополнительное электроснабжение от третьего независимого источника. В
качестве такого источника используют автоматизированные дизель-генераторы
или аккумуляторные батареи.
К потребителям II категории относятся приемники, перерыв в
электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем
рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной
трудовой деятельности большого числа городских жителей.
Приемники II категории следует обеспечивать электроэнергией от двух
независимых источников питания, допускается питание по одной воздушной или
кабельной линии. Кабельная линия или кабельные вставки в воздушной линии
должны быть выполнены двумя кабелями, каждый из которых выбирают по
длительно допустимой нагрузке линии. При нарушении электроснабжения от
одного из источников питания или повреждении воздушной или кабельной линии
допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения
резервного питания или устранения повреждения действиями дежурного
персонала или выездной бригады.
Для электроснабжения потребителей I и II категорий источниками энергии
должны быть подстанции или линии электропередачи, входящие в энергосистему,
или электростанции, которые должны иметь не менее двух агрегатов, каждый из
которых по мощности может обеспечить все электрические активные и
реактивные нагрузки от устройств СЦБ и других приемников, работающих с ними
в комплексе.
При отсутствии для питания устройств СЦБ двух независимых источников,
от которых осуществляется питание приемников I и II категорий,
бесперебойность питания устройств обеспечивается дизель-генераторной
установкой, а при сравнительно небольших мощностях — непосредственно от
аккумуляторных батарей или через преобразователи.
Для резервирования питания переменным током устанавливают
автоматизированные дизель-генераторы второй степени автоматизации мощностью
16, 24 и 48 кВт или электростанции мощностью 8 кВт.
Все нагрузки устройств СЦБ и механизированных сортировочных горок
должны подсоединяться к источникам питания раздельными питающими линиями.
Для устройств автоблокировки, диспетчерской и электрической централизации
на входных зажимах кабельных ящиков сигнальных установок и шинах вводных
панелей постов ЭЦ и ДЦ норма фазового напряжения должна быть 230 В при
частоте 50 Гц ± 2%. Отклонение от установленных норм напряжения допускается
в сторону уменьшения не более 10%, а в сторону увеличения не более 5%.
Для того чтобы выполнялись эти требования, площадь поперечного сечения
проводов и кабелей питающих линий подбирают специальным расчетом,
предусматривают оборудование разъединителей высоковольтной линии СЦБ
устройствами дистанционного управления из помещения ДСП, а фидеров
автоблокировки — устройствами автоматического повторного включения (АПВ),
автоматического включения резерва (АВР), контроля однофазного заземления и
дистанционного управления фидерных выключателей, а также сигнализацией
действия этих устройств. Релейная защита и автоматика питающих пунктов
высоковольтных линий СЦБ должны обеспечивать восстановление напряжения на
линии не более чем за 1,3 с после возникновения короткого замыкания.
Основные требования, предъявляемые к вторичным источникам
электропитания. Вторичные источники электропитания устройств автоматики
предназначены для заряда кислотных аккумуляторных батарей от сети
переменного тока и преобразования постоянного тока батарей в переменный при
выключении основных источников питания.
Одним из основных требований, предъявляемых к вторичным источникам
электропитания, является обеспечение высокой надежности систем питания.
Существенное повышение надежности и аппаратуры достигается за счет замены
машинных преобразователей на статические,в которых нет быстроизнашиваемых
деталей и отсутствует увеличение пусковых токов.
Важным требованием к современной аппаратуре электропитания является
максимальное сокращение эксплуатационных расходов. К ним относятся затраты
времени обслуживающего персонала на обслуживание устройств, производство
профилактических измерений и осмотра, а также на проверку и текущий ремонт
на ремонтно-тех-нологических участках.
Сокращаются затраты времени на проверку и ремонт аппаратуры
электропитания благодаря применению более надежных полупроводниковых
приборов, которые не имеют сложных механических регулировок и периодичность
проверок которых значительно реже, чем релейных устройств.
При создании схем электропитания стремятся к сокращению капитальных
затрат на изготовление аппаратуры. Например, в одной конструкции с
многократным использованием почти всех составляющих деталей совмещены
преобразователь постоянного тока в переменный и зарядное устройство,
которые работают неодновременно.
Важным требованием является экономия электроэнергии. Сокращение
расхода электроэнергии дает возможность применять аккумуляторы меньшей
емкости, т. е. экономить дефицитные материалы. Экономия электроэнергии
достигается прежде всего за счет повышения к. п. д. вторичных источников
питания и использования более выгодного режима заряда батарей.
Контактная сеть – это совокупность проводов, конструкций и
оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых
подстанций к токоприемникам электрического подвижного состава.
Контактная сеть состоит из консолей, изоляторов, несущего троса,
контактного провода, фиксаторов и струн и монтируется на металлических или
железобетонных опорах (рисунок 1.2 ).
Применяются простые (на второстепенных станционных и деповских
путях) и цепные воздушные контактные сети. Простая контактная подвеска
представляет собой свободно висящий провод, который закреплен на опорах. В
цепной подвеске (рис. 22.1) контактный провод подвешен между опорами не
свободно, а прикреплен к несущему тросу с помощью проволочных струн.
Благодаря этому расстояние меду поверхностью головки и контактным проводом
остается практически постоянным. Расстояние между опорами при цепной
подвеске составляет 70...75 м.

Рисунок 1.2 Устройство контактной сети: 1 – опора; 2 – тяга; 3 –
консоль; 4, 9 – изоляторы; 5 – несущий трос: 6 – контактный провод; 7 –
струна; 8 – фиксатор

Нейтральной вставкой называется участок контактной сети, в котором
постоянно отсутствует ток. Нейтральная вставка представляет собой несколько
последовательно включенных воздушных промежутков и при прохождении
электроподвижного состава обеспечивает электрическую изоляцию сопрягаемых
участков.
Перегоны, промежуточные станции, группы путей в станционных парках
выделяют в отдельные секции. Соединение или разъединение
секций осуществляется посредством секционных разъединителей, размещаемых на
опорах контактной сети или с помощью постов секционирования. Посты
секционирования оборудуют защитной аппаратурой – автоматическими
выключателями от коротких замыканий.
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и других лиц все
металлические конструкции (мосты, путепроводы, светофоры, гидроколонки и
др.), непосредственно взаимодействующие с элементами контактной сети или
находящиеся в радиусе 5 м от них, заземляют или оборудуют устройствами
отключения. Также в зоне влияния контактной сети все подземные
металлические сооружения изолируют от земли для предохранения их от
повреждения блуждающими токами.

1.3 Основные направления повышения надежности
электроснабжения устройств СЦБ

Главным назначением устройств СЦБ является регулирование движения
поездов на перегонах, обеспечение безопасности движения и необходимой
пропускной способности. В настоящее время основным средством сигнализации и
связи при движении поездов является путевая автоматическая и
полуавтоматическая блокировки. На отдельных участках может применяться
автоматическая локомотивная сигнализация как самостоятельное средство
сигнализации и связи.
При полуавтоматической блокировке разрешением на занятие поездом
перегона служит разрешающее показание выходного или проходного светофора.
Полуавтоматической она называется потому, что часть действий по изменению
показаний сигналов производится автоматически (от воздействия поездов), а
часть - работниками, занятыми приемом, отправлением и пропуском поездов.
При этом каждый межстанционный перегон со стороны станций огражден
выходными светофорами. В нормальном состоянии выходные светофоры закрыты.
Их открытие для разрешения поезду занять перегон производит дежурный по
станции. На однопутных перегонах это возможно только при согласии дежурного
по соседней станции, на двухпутных - после получения с соседней станции
блокировочного сигнала о прибытии ранее отправленного поезда. Закрывается
выходной сигнал автоматически от воздействия отправленного поезда на
рельсовую педаль, установленную на выходе со станции или же не
автоматически - дежурным по станции. Об отправлении поезда дежурный по
станции извещает соседнюю станцию посылкой тока индуктора, или это
извещение происходит автоматически одновременно с открытием выходного
сигнала. В результате на аппаратах обеих станций появляются указатели
занятости перегона. Благодаря блокировочным зависимостям исключается
возможность отправления на занятый перегон второго поезда как вслед, так и
навстречу первому.
Существуют следующие системы полуавтоматической блокировки: релейная,
в которой зависимость между аппаратами соседних станций осуществляется при
помощи реле: с полярной линейной цепью, аппаратура которой состоит из
механических и релейных зависимостей.
При автоматической блокировке перегоны делятся на блок участки
автоматически действующими проходными светофорами. Автоматическая смена
сигнальных показаний проходных светофоров достигается тем, что в пределах
каждого блок участка устраивают электрические рельсовые цепи, через которые
поезд воздействует на аппаратуру управления огнями светофора. Принцип
автоматического действия светофоров с применением - рельсовых цепей виден
на рис. 1. Рельсовые цепи отделены друг от друга изолирующими стыками ИС.
Источником тока в рельсовой цепи является путевая батарея ПБ. потребителем
- путевое реле ПР. Если блок - участок свободен, ток от источника питания
протекает по рельсам и поступает в путевое реле, которое замыкает цепь
сигнальной батареи СБ на зеленый огонь светофора. Если блок-участок занят
хотя бы одной колесной парой (или лопнул рельс), то ток не будет поступать
в путевое реле, якорь его отпадает, и цепь сигнальной батареи замыкается на
лампу красного огня светофора. Устройства автоблокировки не допускают
открытия выходного или проходного светофора до освобождения ограждаемого
ими участка.
Автоблокировка бывает однопутной (всегда двусторонняя, когда светофоры
установлены с обеих сторон пути) и двухпуткой (как правило, односторонняя).
Как правило, применяют автоблокировку с нормально горящими сигнальными
огнями.
Различают автоблокировку с двузначной (К,3), трехзначной (К, Ж, 3) и
четырехзначной сигнализацией (К, Ж, ЖЗ, 3).
Чтобы исключить возможность проездов запрещающих сигналов в условиях
плохой погоды, все участки, оборудованные автоблокировкой, согласно ПТЭ
дополняются устройствами автоматической локомотивной сигнализации
(АЛС), которая предназначается для передачи показаний путевого светофора, к
которому следует поезд, на локомотивный светофор, установленный в кабине
машиниста.

Рисунок 1.3 Схема устройства автоматической блокировки

Дополнительно к устройствам АЛС на локомотивах устанавливают
автостопы, которые служат для автоматической остановки поезда, если
машинист не примет мер к торможению и своевременной остановке поезда перед
светофором. Более совершенным средством автоматики, обеспечивающим
безопасность движения поездов, является скоростная авторегулировка. Она
представляет собой многозначную автоматическую сигнализацию с
автоматическим регулированием скорости движения поездов.
На линиях, оборудованных автоблокировкой, применяют устройства
диспетчерского контроля, дающие поездным диспетчерам непрерывную информацию
о продвижении поездов и избавляющие их от многих переговоров с дежурными по
станциям. Для этого в кабинете у диспетчера размещают световое табло, на
котором изображено путевое развитие направления, имеется ряд лампочек.
Нормально все лампочки табло погашены. Занятие поездами блок участка,
главных и приемоотправочных путей промежуточных станций контролируется
горением белых лампочек. Открытые положения входных и выходных светофоров
контролируются зелеными лампочками.
На пересечении железнодорожного пути в одном уровне с автогужевыми
дорогами, трамвайными и троллейбусными линиями устанавливают переездную
светофорную и оповестительную сигнализацию и автоматические
шлагбаумы. Светофоры автоматической переездной сигнализации состоят из двух
однозначных головок (размещенных на мачте и сигнализирующих поочередно
мигающим красным цветом в сторону автогужевого транспорта при приближении
поезда) и крестообразного сигнального знака с отражателями. На мачте
шлагбаума установлены также электропривод для подъема и опускания шлагбаума
и звонок. Брус шлагбаума деревянный полый, окрашен косыми красно-белыми
полосами. На нем расположены три красные лампочки, две из которых при
закрытом положении шлагбаума горят мигающим, а третья - ровным красным
огнем. Автоматическая светофорная сигнализация включается при вступлении
поезда на участок приближения. Сначала звонит звонок, и зажигаются
светофоры, и лишь через 5... с. опускаются брусья шлагбаума.
В настоящее время вопросы электроснабжения постов ЭЦ и других
станционных помещений (ДСП, релейных будок), а также перегонных устройств
СЦБ решаются согласно требованиям нормативных документов, утвержденных МПС:
инструкций ЦЭ-462, ЦЭ-191, ЦЭ-881, ВНТП-86. Эти документы базируются в
основе своей на требованиях ПУЭ. При этом питание предусматривается от
совмещенных или специальных комплектных трансформаторных подстанций (КТП),
а иногда и от собственных фидеров 0,4 кВ.
На перегонах электроснабжение осуществляется от специальных линий: ВЛ
СЦБ, ВЛ ПЭ, ДПР.
Станционные устройства автоматики магистрального железнодорожного
транспорта (посты электрифицированной (ЭЦ) и диспетчерской (ДЦ)
централизации) в основном получают электроэнергию от трехфазных
трансформаторных подстанций со вторичным напряжением 380220 В и
глухозаземленной нейтралью. Проектирование устройств электроснабжения и
заземления осуществляется согласно утвержденным нормативным документам и
действующим ГОСТам.
Принципиально ввод питающего напряжения осуществляется следующим
образом. От трансформаторной подстанции ввод в постовое здание
осуществляется четырехжильным кабелем, подключаемым к клеммам щита вводного
переключения (ЩВП), предназначенным для обесточивания помещения при
пожарной опасности. Далее напряжение подается внутренним четырехжильным
кабелем на вводную панель (ПВ), в которой в каждой фазе установлены приборы
защиты. Корпуса ЩВП, ПВ и других панелей питания зануляются через четвертую
жилу кабеля, соединенную с нейтралью трансформатора (нулевой рабочий
проводник). Рядом с постовым служебно-техническим зданием оборудуется
заземлитель, соединенный с контурами магистралей заземления в служебных
комнатах (релейной, связевой, генераторной), которые заземляющими
проводниками соединены с корпусами стативов, панелей, ЩВП, пультом-табло.
Таким образом, создается повторное заземление оборудования. К этим же
заземляющим устройствам (ЗУ) подключены приборы защиты от перенапряжений.
Электропитание устройств СЦБ (реле, светофоры, рельсовые цепи,
контрольные и рабочие цепи стрелочных электроприводов) отделено от
трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью разделительными
трансформаторами, располагаемыми в закрытых панелях питания. Изоляция
источников питания устройств СЦБ непрерывно контролируется сигнализаторами
заземления с удельной чувствительностью 1 кОмВ. Благодаря этому
напряжение, подаваемое на стативы с аппаратурой и на исполнительные
устройства СЦБ, изолировано от земли, что дает возможность использовать
однополюсное размыкание цепей. Для поддержания нормального уровня изоляции
удаленные от поста нагрузки переменного тока с номинальным напряжением 220
В сгруппированы в отдельные разделительные трансформаторы с максимальной
мощностью 1,5 кВ·А (рис. 1.3.1).

Рисунок 1.3.1 Структурная обобщенная схема распределения
сети электроснабжения на посту ЭЦ:
П — переходная группа контактов, реле и т. п.; С —
стрелочный перевод

В целом электроснабжение служебно-технических зданий железнодорожного
транспорта выполнено по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), однако
в реальном осуществлении некоторые положения выполняются с отступлением от
требований ПУЭ. К таким отступлениям относятся: отсутствие общих
заземляющих устройств для электроустановок различного назначения;
выполнение однопроводного соединения заземлителей с магистралями
заземлений; заниженное сечение заземляющих проводников; на подстанции не
обеспечивается требуемое для приборов защиты значение тока короткого
замыкания (к. з.), а также допускается последовательное соединение корпусов
различных электроустановок. Кроме того, отсутствуют единые требования и
указания по устройству заземления в различных хозяйствах железнодорожного
транспорта. В результате этого при повреждении изоляции фазных проводов на
трансформаторных подстанциях или в силовых нагрузках бывают случаи
возгорания кабелей и постового оборудования за счет перенапряжений в цепях
электроснабжения.
Электроприемники технологических нагрузок постов электрической
централизации (далее ЭЦ) с числом стрелок 30 и более относятся к особой
группе 1-й категории в отношении надежности электроснабжения, а с числом
менее 30 стрелок — к 1-й категории. Для электроснабжения электроприемников
особой группы ПУЭ требуют предусматривать три независимых источника
питания, т. е., кроме двух внешних источников, следует предусматривать
дополнительное питание от третьего взаимно резервирующего источника, в
качестве которого может быть использован автоматизированный дизель-
генератор (ДГА).
Рабочее и резервное питание постов ЭЦ осуществляется от КТП различных
мощностей и напряжений, которые устанавливаются в соответствии с
действующими нормативными документами [1...3].
Для защиты от перенапряжений (атмосферных и коммутационных) на высокой
и низкой стороне различных КТП предусматриваются ограничители
перенапряжений, разрядники, искровые промежутки, так как при воздействии на
высоковольтную обмотку трансформатора молнии 40 % перенапряжений способно
навестись емкостным путем.
Выбор ограничителей перенапряжения (ОПН) производится без учета
времени отключения однофазных коротких замыкания (о. к. з.), т. е. по
наибольшему рабочему напряжению. В случае учета времени отключения о. к. з.
ОПН может быть выбран на напряжение, меньшее наибольшего рабочего, в тех
случаях, когда это целесообразно, например в сетях с пониженным уровнем
изоляции.
Защита трансформатора по высокой стороне осуществляется
высоковольтными предохранителями, которые обеспечивают только максимальную
защиту.
Защита трансформатора по низкой стороне от токов к. з. осуществляется
автоматическими выключателями. Защита от неполнофазного режима не
предусматривается, поэтому отключить трансформатор при таком виде
повреждения невозможно.
Следует отметить, что работа оборудования при длительных
перенапряжениях вызывает ускоренное старение изоляции, что в конечном счете
приводит к нарушению изоляции кабелей и оборудования и пожарам.
В настоящее время на сети дорог эксплуатируется свыше 20 тыс. постов
электрической централизации и десятки тысяч релейных шкафов (РШ),
расположенных на участках с электротягой на постоянном и переменном токе и
на участках с автономной тягой. Сооружения и устройства ЭЦ и РШ находятся в
эксплуатации разное время, многие из них уже эксплуатируются 40 лет, т. е.
более нормативного срока службы. Безусловно, они претерпевают модернизацию
оборудования, изменение схемных решений и монтажа. Многообразие постов ЭЦ и
РШ существенно усложняет проведение анализа состояния и выявление причин
повреждений.
При разработке рассматриваемой проблемы были проведены обследования
более 80 постов ЭЦ на шести железных дорогах сети. Проанализированы типовые
проекты и проектные решения на реальных участках железных дорог,
действующие нормативные документы (НД) и ГОСТы, применяемые в системах
электроснабжения промышленных предприятий и на промышленном транспорте, а
также в метрополитенах.
Практически все обследуемые посты ЭЦ получают питание от КТП,
сооруженных по типовым схемам Установка и подключение КТП к линиям
продольного электроснабжения 25 кВ; чертежи разработаны ПКБ ЦЭ МПС,
аппаратура изготовлена комплектно заводами ЦЭ ОАО РЖД. В качестве
трансформаторов в каждой из КТП принято: при КТП типа столбовой
трансформаторной подстанции (СТП — трансформатор напряжения) — ЗНОМ-35-65
по ТУ-16-517.128-78, а в КТП типа КТПМ — ТМЖ при соответствующей мощности.
Вопросы заземления решены согласно инструкции ЦЭ-191, аналогично решены и
вопросы защиты от токовых перегрузок с помощью предохранителей. Однако во
всех случаях защита от замыканий на землю до прибора автоматической защиты
во вторичных цепях отсутствует.
Особенностью каждой КТП является значительное количество потребителей
электроэнергии: устройства СЦБ, связи, путевого и локомотивного хозяйства,
а также сложность выполнения ЗУ ввиду ограниченности пространства возле
путей и тупиков.
В части обеспечения надежности электроснабжения категорийность
электроприемников различных устройств на железных дорогах принята в
соответствии с инструкцией ЦЭ-4846.
Все устройства (СЦБ, связи и др.) присоединены к источникам
электропитания самостоятельными линиями с установкой на вводных каналах или
в релейных шкафах аппаратуры, обеспечивающей автоматический переход с
основного питания на резервное в случае понижения напряжения ниже
установленного уровня.
Уставки реле контроля напряжения на вводных панелях устройств СЦБ
приняты в пределах 204...208 В при номинальном напряжении 220 В и 340...345
В при номинальном напряжении 380 В.
Значения номинальных напряжений и допускаемых отклонений,
устанавливаемые в стандартах и ТУ на конкретные схемы электроснабжения,
выбраны согласно ГОСТ 2428 – 83, ГОСТ 721 – 77, а также ГОСТ 13109 – 97.
Как правило, схемы электроснабжения имеют автоматический повторный
выключатель (АПВ), автомат включения резерва (АВР) и устройство для
определения места к. з. в линии высокого напряжения. Полное время цикла
отключения выключателей, АПВ и АВР на резервном пункте составляет не более
1,3 с, все камеры КТП снабжены дистанционным управлением (большинство —
телеуправлением), выключателями.
Практически на всех КТП (кроме СТП) вторичное напряжение подается к
электропотребителям по цепям с глухозаземленной нейтралью.
При этом в устройствах СЦБ и связи во всех случаях устанавливаются
изолирующие трансформаторы. Однако во всех случаях отсутствуют устройства
контроля замыкания фазы на землю (корпус).
Весьма сложным образом решаются вопросы заземления нейтрали во
вторичных цепях, в основном из-за многофункциональности цепей
электроснабжения. Это не позволяет в условиях эксплуатации исключить или
снизить величины тока от посторонних нагрузок и источников через ЗУ (и
прежде всего на постах ЭЦ), в том числе и путем снижения сопротивления
заземления первичного контура или питания через изолирующий трансформатор.
Распределение количества отказов в устройствах ЭЦ и РШ по вызывающим
их причинам в 2002... 2012 гг. приведено в табл. 1.

Таблица 1. Количество отказов в устройствах ЭЦ и РШ

Причины возгорания Число % общего
случаевколичеств
а
Короткие замыкания в электрических цепях поста ЭЦ (в 18 27,7
разводке проводов, жгутах монтажных проводов, корпусах
реле, на колодках)
Короткие замыкания в цепях основного фидера питания поста7 10,8
ЭЦ
Пожары, вызванные протеканием тягового тока в цепях ЭЦ и 6 9,02
РШ
Короткие замыкания в трансформаторах поста ЭЦ 7 10,8
Короткие замыкания в цепях резервного питания поста ЭЦ 4 6,1
(резервный фидер, питание от ДГА)
Повреждения в постах ЭЦ и РШ, вызванные атмосферными 4 6,1
перенапряжениями
Короткие замыкания в реле ТШ-2000 3 4,7
Пожары, вызванные проведением сварочных работ на рельсах 5 7,7
и устройствах СЦБ с нарушением правил производства
сварочных работ
Короткое замыкание в цепях аккумуляторной батареи 1 1,5
Прочие случаи 10 15,4
Всего 65 100

В целом, если рассматривать количество случаев (65) за десятилетний
период, можно сказать о малой их вероятности при весьма большом числе
объектов (постов ЭЦ и РШ). Однако эти случаи нельзя рассматривать как
простые отказы, поскольку их последствия вызывают значительные перерывы в
движении поездов, а в некоторых случаях и полное прекращение движения на
несколько суток. А потому необходимо разрабатывать и принимать такие
технические решения, которые позволят добиться максимального снижения
возникновения отказов в электроснабжении постов ЭЦ и РШ.
Анализируя полученные данные с таблицы 1 по причинам, вызвавшим отказы
в работе устройств электроснабжения, можно разделить их следующим образом.
Наибольшее число отказов возникало в устройствах постов ЭЦ — 64,6 %.
(Приложение А)
К внешним воздействиям для постов ЭЦ и РШ можно отнести атмосферные
перенапряжения (6,1 %), воздействия тяговых токов электрифицированных
железных дорог постоянного и переменного тока (9,2 %).
На основании анализа отказов в работе устройств электроснабжения был
подготовлен план мероприятий по повышению надежности работы устройств
электроснабжения; разработаны Методические указания по выбору уставок
защиты в схемах электроснабжения постов ЭЦ, которые утверждены и разосланы
по дорогам.
Одной из причин ненадежной работы систем электроснабжения устройств
СЦБ является отсутствие контроля неполнофазных режимов в цепях
электроснабжения. Рассмотрим возможные пути решения этих задач.
Согласно ПУЭ на стороне низшего напряжения понижающих трансформаторов,
питающих различные энергопотребители, в цепях электроснабжения следует
устанавливать не только предохранители в каждой фазе, но и главный
предохранитель или автоматический переключатель. При этом в зависимости от
вида линии (с изолированной или заземленной нейтралью) по-разному решаются
вопросы по защите линий 380220 В при несанкционированных режимах. В первую
очередь ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.