Повышение эффективности эксплуатации системы тягового электроснабжения за счет совершенствования устройств защиты контактной сети постоянного тока в вынужденных режимах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хусаинов Ермек Кенжебулатович

• Хусаинов Ермек Кенжебулатович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Хусаинов Ермек Кенжебулатович

ВВЕДЕНИЕ

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ РЕЖИМОВ СХЕМ ПИТАНИЯ И СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА И АНАЛИЗ ЧИСЛА ОТКЛЮЧЕНИЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

1.1 Классификация вынужденных режимов схем питания и секционирования контактной сети системы тягового электроснабжения постоянного тока

1.2 Вынужденные режимы при отключении объектов системы тягового электроснабжения постоянного тока

1.3 Изменение нормальной схемы питания и секционирования контактной сети при проведении работ на устройствах контактной сети

1.4 Изменение нормальной схемы питания и секционирования контактной сети при проведении капитального ремонта в период летних путевых работ

1.5 Анализ оперативных карт при выводе в ремонт оборудования объектов системы тягового электроснабжения

1.6 Анализ отключений быстродействующих выключателей тяговых подстанций в границах обслуживания Западно-Сибирской железной дороги

1.7 Анализ осциллограмм аварийных отключений быстродействующих выключателей тяговых подстанций постоянного тока

2 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТРОЙСТВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПРЕДНАМЕРЕННОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАЩИТ

2.1 Применение короткозамыкателей для обеспечения защиты контактной сети постоянного тока в вынужденных режимах

2.2 Математическое моделирование работы короткозамыкателя при замыкании в «мертвой» зоне защиты контактной сети

2.3 Методика выбора места установки и уставок срабатывания короткозамыкателя контактной сети

2.4 Выводы по второму разделу

3 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ФУНКЦИЕЙ АДАПТАЦИИ К ТЯГОВОМУ РЕЖИМУ

3.1 Анализ графиков токов присоединений контактной сети постоянного тока

3.2 Дистанционная защита с адаптацией к тяговому режиму

3.3 Обоснование возможности применения адаптации защит контактной сети к тяговому режиму

3.4 Влияние протяженности тросов группового заземления на минимальное значение тока короткого замыкания

3.5 Алгоритм реализации дистанционной защиты с адаптацией к тяговой нагрузке

3.6 Выводы по третьему разделу

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 Короткозамыкатель контактной сети постоянного тока

4.2 Экспериментальное исследование работоспособности и эффективности потенциальной защиты контактной сети с короткозамыкателем

4.3 Оценка сходимости результатов математического моделирования и экспериментального исследования работоспособности и эффективности потенциальной защиты контактной сети с короткозамыкателем

4.4 Расчет технико-экономической эффективности внедрения короткозамыкателя контактной сети постоянного тока

4.5 Оценка алгоритма адаптации дистанционной защиты к тяговой нагрузке

4.6 Техническая эффективность дистанционной защиты контактной сети постоянного тока с адаптацией к тяговому режиму

4.7 Расчет экономической эффективности дистанционной защиты контактной сети постоянного тока с адаптацией к тяговому режиму

4.8 Выводы по четвертому разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа испытаний короткозамыкателя и оценки эффективности потенциальной защиты от коротких замыканий контактной сети при выводе в ремонт РУ-3,3 кВ тяговой подстанции

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения результатов диссертационной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ В Патент на полезную модель

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности эксплуатации системы тягового электроснабжения за счет совершенствования устройств защиты контактной сети постоянного тока в вынужденных режимах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Приоритетными задачами ОАО «РЖД», в соответствии с «Энергетической стратегии ОАО «Российские железные дороги» на период до 2020 года и на перспективу до 2030 года», являются полное и надежное энергетическое обеспечение технологий перевозочного процесса и минимизация рисков сбоев в энергообеспечении подразделений функциональных филиалов. Существенные проблемы системы тягового электроснабжения постоянного тока (СТЭ) возникают при обеспечении пропуска поездов в вынужденных режимах схем питания и секционирования контактной сети (СПСКС) и при несанкционированных (аварийных) отключениях быстродействующих выключателей (БВ) тяговых подстанций (ТПС) и постов секционирования (ПСК).

Проблема обеспечения пропуска поездов в вынужденных режимах возникает из-за необходимости изменения параметров настройки защит, по причине увеличения зон защиты фидеров контактной сети СТЭ. Изменения параметров осуществляются для ликвидации зон нечувствительности («мертвых зон») защит и оказывают ограничивающее влияние на пропускную способность участков в вынужденных режимах. Существует несколько наиболее распространенных видов вынужденных режимов: отключение ТПС и ПСК для проведения ремонтных работ; изменение схем питания и секционирования при проведении летних путевых работ; изменение схем питания и секционирования при проведении работ на устройствах контактной сети и т.д.

Повышение числа несанкционированных отключений БВ является следствием увеличения массы грузовых поездов, обновления парка электровозов и организации движения составов с кратной тягой. При отключениях БВ снижается уровень напряжения в контактной сети ниже допустимого, что зачастую приводит к остановке и задержке поездов. Так на Западно-Сибирской железной дороге за 2020 год зафиксировано свыше 16 тысяч несанкционированных отключений БВ. Для снижения числа отключений

необходимо совершенствование защит контактной сети для отстройки от максимальных рабочих токов электроподвижного состава.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-технических работ Омского государственного университета путей сообщения (тема НИР №АААА-А18-118112690011-1 (ГБ-216)).

Степень разработанности темы исследования. Значительный вклад в совершенствование защит контактной сети постоянного тока внесли известные ученые - А. Н. Анисов, М. П. Бадёр, М. И. Векслер, В. А. Голев, В. А. Гречишников, Ю. И. Жарков, А. Ф. Колин, А. Д. Кондаков, А. Б. Косарев, Н. А. Костин, К. Г. Кучма, И. С. Крюков, К. Г. Марквардт, П. Е. Михаличенко,

B. Н. Пупынин, В. Д. Радченко, В. А. Савченко, Ю.Г. Санников,

C. М. Сердинов, А. В. Фарафонов, Е. П. Фигурнов, В. Ф. Хариков, П. М. Шилкини, М.Г. Шалимов, A. Griffin, H. Puntis, P. Sturbin и др.

Несмотря на накопленный опыт в области разработки защит контактной сети постоянного тока, при организации вынужденных режимов возникают существенные ограничения пропускной способности электрифицированных участков железных дорог. Известные способы организации защиты контактной сети в вынужденных режимах не снимают этих ограничений. Для снижения влияния вынужденных режимов на пропускную способность необходимо совершенствовать методы и средства защиты контактной сети постоянного тока.

Цель диссертационной работы - улучшение эксплуатационных показателей системы тягового электроснабжения за счет совершенствования устройств защиты контактной сети постоянного тока в вынужденных режимах.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

разработать математическую модель процесса срабатывания устройств защиты контактной сети в вынужденных режимах системы тягового электроснабжения;

усовершенствовать методику выбора параметров настройки устройств защиты контактной сети в вынужденных режимах с использованием короткозамыкателей;

усовершенствовать алгоритм действия дистанционной защиты контактной сети, позволяющий выявлять режим максимального рабочего тока электроподвижного состава и изменять параметры настройки устройств защиты;

разработать конструкцию устройства защиты контактной сети, используемого при организации защиты контактной сети в вынужденных режимах системы тягового электроснабжения, для исключения ограничений пропускной способности, вызванных изменениями параметров настройки защит, вводимых на период этих режимов.

Объекты исследования - устройства электроснабжения. Области исследования - совершенствование устройств защиты. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: разработана математическая модель процесса срабатывания устройств защиты контактной сети в вынужденных режимах системы тягового электроснабжения учитывающая параметры места короткого замыкания в точке подключения;

усовершенствована методика выбора параметров настройки устройств защиты контактной сети в вынужденных режимах с использованием короткозамыкателей позволяющая рассчитать уставку их срабатывания и оптимальное место установки с учетом параметров места повреждения;

усовершенствован алгоритм действия дистанционной защиты контактной сети, позволяющий выявлять режим максимального рабочего тока электроподвижного состава и изменять параметры настройки устройств защиты. Теоретическая и практическая значимость работы. разработанная математическая модель процесса срабатывания устройств защиты учитывает параметры места короткого замыкания и позволяет более точно оценить аварийные процессы, происходящие в контактной сети;

усовершенствованная методика выбора параметров настройки защиты в вынужденных режимах с использованием короткозамыкателей позволяет рассчитать уставку их срабатывания и оптимальное место установки с учетом параметров места повреждения;

усовершенствованный алгоритм действия дистанционной защиты контактной сети, выявляющий режим максимального рабочего тока электроподвижного состава и изменяющий параметры настройки устройств защиты, позволяет адаптировать её действие в нагрузочном режиме и уменьшать число отключений БВ.

разработанная конструкция устройства защиты контактной сети, используемого при организации защиты контактной сети в вынужденных режимах системы тягового электроснабжения, позволяет в процессе срабатывания исключить возникновение электрической дуги и расширить диапазон регулирования уставок срабатывания.

Методология и методы исследования. При решении поставленных задач теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе законов и методов расчета электрических цепей, методов расчета системы тягового электроснабжения и математического моделирования с применением программных продуктов на ЭВМ. Экспериментальные исследования проведены на действующих объектах СТЭ с использованием интеллектуальных терминалов присоединения ИнТер-3,3 кВ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту: математическая модель процесса срабатывания устройств защиты, учитывающая параметры места короткого замыкания, при организации защиты контактной сети в вынужденном режиме системы тягового электроснабжения;

методика выбора параметров настройки защиты в вынужденных режимах, учитывающая параметры места повреждения, с использованием короткозамыкателей;

алгоритм действия дистанционной защиты контактной сети, выявляющий режим максимального рабочего тока электроподвижного состава и изменяющий параметры настройки устройств защиты.

Реализация результатов работы. Методика выбора параметров настройки защит контактной сети в вынужденных режимах СТЭ внедрена в Омской

дистанции электроснабжения - структурном подразделении Западно-Сибирской дирекции по энергообеспечению - Трансэнерго - филиала ОАО «РЖД».

Степень достоверности научных положений и результатов диссертационной работы теоретически обоснована и подтверждена результатами экспериментальных исследований, выполненных на действующих объектах СТЭ Западно-Сибирской железной дороги (ЗСЖД). Расхождение результатов теоретического исследования с экспериментальными данными не превышает 5 %.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной молодежной научно-технической конференции с международным участием «Интеллектуальная энергетика на транспорте и в промышленности» (Омск, 2018), научных конференциях, посвященных Дню российской науки «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2018, 2019, 2020, 2021), международной научно-технической конференции

«Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке» (Новосибирск, 2021), научно-технической конференции «Молодые учёные России» (Пенза, 2021).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе три статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, один патент РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка из 103 наименований и содержит 113 страниц основного текста, 44 рисунка и 15 таблиц.

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ РЕЖИМОВ СХЕМ ПИТАНИЯ И СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА И АНАЛИЗ ЧИСЛА ОТКЛЮЧЕНИЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

1.1 Классификация вынужденных режимов схем питания и секционирования контактной сети системы тягового электроснабжения

постоянного тока

В ходе эксплуатации СТЭ, как в любой сложной системе, возникает необходимость технического обслуживания оборудования. Обслуживание проводится как периодически в соответствии с планом производства работ, составленным на основании нормативных документов, так и внепланово, для ликвидации аварийных замечаний и последствий повреждения. Основным действующим нормативным документом, регламентирующим техническое обслуживание оборудования, применяемого в СТЭ постоянного и переменного тока, являются Правила содержания тяговых подстанций, трансформаторных подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения (Правила содержания) [1, 2]. Как правило, при проектировании СТЭ выбирают схемные решения таким образом, чтобы при выводе из работы какого-либо из элементов системы непрерывность и надежность электроснабжения оставались в допустимых пределах [3]. При выводе в ремонт оборудования тяговых подстанций, в большинстве случаев, используют резервное оборудование, вводимое на время проведения технического обслуживания основного оборудования. Так, например, при выводе в ремонт любого из действующих быстродействующих выключателей присоединений контактной сети используют запасной (шиносоединительный) БВ, тем самым, исключая влияние на нормальную СПСКС. Так же происходит и при техническом обслуживании большинства устройств ТПС: При работе на первом тяговом агрегате включают второй, при работе на нечетной секции шин - четную и т.д. Под термином

«вынужденный режим» понимается режим, в котором СПСКС отличаются от нормальных. Например, при подготовке рабочего места для производства работ работниками районов контактной сети нередко проводится изменение СПСКС [4 - 7]. Основные работы, проводимые работниками районов контактной сети, регламентируются Правилами содержания контактной сети, питающих линий, отсасывающих линий, шунтирующих линий и линий электропередачи [8]. Ненормальные СПСКС неизбежно применяются и при проведении капитального ремонта объектов инфраструктуры железной дороги.

Общая классификация вынужденных режимов СПСКС СТЭ постоянного тока представлена на рисунке 1.1. Как видно, вынужденные режимы можно разделить:

1. По типу объектов СТЭ, при отключении которых возникает вынужденный режим:

- отключение ТПС;

- отключение ПСК;

- отключение одноагрегатной ТПС.

2. По типу изменения нормальной СПСКС:

- работы, связанные с изменением нормального состояния секционных разъединителей;

- работы, связанные с включением поперечных разъединителей;

- работы, связанные с проведением летних путевых работ.

3. По типу организации защиты контактной сети от перегрузок и коротких замыканий делятся:

- обеспечение защиты при действующих уставках;

- требующие изменения уставок защит.

4. По типу мероприятий, проводимых при организации работ:

- технические;

- организационные;

- организационно-технические.

5. По степени влияния на пропуск поездов на участке:

без ограничений пропуска поездов; с наличием обязательных ограничений.

Вынужденные режимы питания и секционирования контактной сети постоянного тока

Отключение объектов системы тягового электроснабжения

1

Отключение тяговой подстанции

3

<

Отключение поста секционирования контактной сети

1

Отключение одноагрегатной тяговой подстанции

3

Тип применяемых мероприятий

1

Организационные

"1

-С

Технические

1

Организационно-технические

3

Организация защиты контактной сети

]

1

Изменения нормальной схемы питания и секционирования контактной сети

Работы, связанные с изменением нормального состояния секционных разъединителей

3

с

Работы, связанные с включением поперечных разъединителей

3

Работы, связанные проведением летних путевых работ

Влияние на пропускную способность участка

Обеспечение защиты контактной сети без изменения параметров настройки защит

3

Обеспечение защиты контактной сети с изменением параметров настройки защит

)

)

Без ограничений пропускной способности

и

Введение ограничений на пропуск поездов

]

Рисунок 1.1 - Классификация вынужденных режимов СПСКС СТЭ

1.2 Вынужденные режимы при отключении объектов системы тягового электроснабжения постоянного тока

Существуют такие виды работ, когда обеспечить резерв оборудования, выводимого из работы, невозможно. К одной из таких работ относится вывод в ремонт оборудования распределительного оборудования 3,3 кВ (РУ-3,3 кВ) ТПС и ПСК. Периодичность, объем и критерии технического обслуживания РУ-3,3 кВ регламентируются Правилами содержания [1]. Классификация видов работ, требующих отключения РУ-3,3 кВ объектов СТЭ, изображена на рисунке 1.2.

Отключение РУ-3,3 кВ ТПС требуется при проведении следующих видах технических обслуживаний оборудования:

- текущий ремонт (ТР) и межремонтные испытания (МИ) заземляющих устройств. Проверка относительного значения тока растекания внутреннего контура заземления РУ-3,3 кВ, оборудованного земляной защитой;

- ТР и МИ сборных шин, соединительных шин и контактных соединений шин РУ-3,3 кВ;

- ТР и МИ аккумуляторных батарей;

- ТР и МИ сглаживающих устройств.

Отключение распределительных устройств РУ-3,3 кВ объектов СТЭ

Отключение РУ-3,3 кВ ТПС

]

1

Отключение РУ-3,3 кВ одноагрегатных ТПС

ТО и МИ заземляющих устройств

1

ТО и МИ аккумуляторных батарей

ТО и МИ сглаживающих устройств

ТО и МИ сборных и соединительных шин, контактных соединений шин РУ-3,3 кВ

Отключение РУ-3,3 кВ ПСК

ТО и МИ катодных БВ

ТО и МИ высоковольтных выключателей вводов силовых трансформаторов

)

ТО и МИ силовых трансформаторов

ТО и МИ полупроводниковых преобразователей

в 1

]

ТО и МИ заземляющих устройств

1

ТО и МИ БВ постоянного тока

1

К

ТО и МИ сборных и соединительных шин, контактных соединений шин РУ-3,3 кВ

]

Рисунок 1.2 - Классификация работ при отключении РУ-3,3 кВ объектов СТЭ

При проведении указанных работ необходимы отключения РУ-3,3 кВ ТПС и организация вынужденного режима питания и секционирования контактной сети.

Отключение РУ-3,3 кВ ПСК является обязательным мероприятием при проведении следующих видах технических обслуживаний оборудования:

- ТР и МИ заземляющих устройств. Проверка относительного значения тока растекания внутреннего контура заземления РУ-3,3 кВ, оборудованного земляной защитой;

- ТР и МИ сборных шин, соединительных шин и контактных соединений шин РУ-3,3 кВ;

- ТР и МИ БВ постоянного тока.

Отдельно стоит рассматривать техническое обслуживание оборудования одноагрегатных ТПС. При ряде работ необходимы отключение ТПС и изменение СПСКС. К таким работам относятся:

- ТР и МИ катодных БВ постоянного тока;

- ТР и МИ высоковольтных выключателей вводов силовых трансформаторов;

- ТР и МИ силовых трансформаторов;

- ТР и МИ полупроводниковых преобразователей.

При выводе в ремонт оборудования РУ-3,3 кВ ТПС или ПСК, как правило, рассматривают несколько путей организации СПСКС. Нормальная СПСКС двухпутного участка с тремя ТПС и по одному ПСК на каждой межподстанционной зоне приведена на рисунке 1.3, а.

Первый и наиболее распространенный - это включение секционных разъединителей контактной сети (рис.1.3, б) для организации двухсторонней раздельной СПСКС. Второй - это встречно-консольная схема с разделом, организованным «открытыми» воздушными промежутками с отключенными секционными разъединителями (рис.1.3, в). Третий вариант заключается в вводе в работу отдельного ПСК (ПСК 2')? специально предназначенного для обеспечения защиты контактной сети при выводе в ремонт оборудования РУ-3,3 кВ (рис.1.3, г). Такие ПСК размещены на территории ТПС и вводятся в работу только на время отключения РУ-3.3 кВ. О способе организации защиты контактной сети при подобном варианте уже упоминалось ранее [9].

Каждый из вариантов, перечисленных выше, имеет ряд недостатков и преимуществ.

ТПС 1 ТПС 2 ТПС 3

ТТ ПСК 1 II II ПСК 2 II

^ ТТТГ нн ™ н

&

ПСК 2

ш

ТПС 1

П

ПСК 1

а

ТПС 2

Щ

й

ПСК 2

ТПС 3 И

а

б

ТПС 1

П

ПСК 1

АЛ

ТПС 2

Ш

01

ПСК 2

ж

ТПС 3 И

а.

в

ТПС 1

п

ПСК 1

ТПС 2

ш

й

ПСК 2'

ПСК 2

ТПС 3

и

Ш-

Г

Рисунок 1.3 - Варианты организации СПСКС при вынужденном режиме: а -нормальный режим, б - включение секционных разъединителей, в - отключение секционных разъединителей, г - использование дополнительного ПСК

При организации СПСКС по первому варианту для обеспечения защиты контактной сети необходимо провести расчет токов короткого замыкания и выбор уставок защит, так как зона защиты для БВ ПСК увеличивается и, в большинстве случаев, действующие уставки защит не обеспечивают необходимую чувствительность к удаленным коротким замыканиям. Обеспечить защиту контактной сети возможно изменением уставки защит на период производства работ путем настройки непосредственно самого БВ или применением дополнительного оборудования. В качестве последнего используют дополнительные реле-дифференциальные шунты, герконовые датчики, второй набор уставок интеллектуальных терминалов присоединения ИнТер-3,3 (ранее ЦЗАФ-3,3) и устройства телеблокировки УТБ-3 кВ [10]. Однако применение пониженных уставок защит при вынужденном режиме работы негативно сказывается на пропускной способности участка. Нередко для обеспечения необходимого уровня напряжения на токоприемнике и исключения случаев отключения БВ от действия максимальных рабочих токов электроподвижного состава (ЭПС) вводят ограничения пропускной способности. Ограничения заключаются в увеличении межпоездного интервала попутного следования

грузовых поездов, по сравнению с указанным в нормативном документе [11]. Также нередко возникает необходимость в запрете движения грузовых поездов свыше определенной массы, регламентированной нормативным документом [12], ограничение тока, потребляемого тяговыми двигателями и вплоть до полного запрета движения поездов. Но одним из преимуществ организации вынужденного режима по первому варианту является двустороннее питание зоны.

Основное отличие схемы по второму варианту - это наличие «открытых» воздушных промежутков, что позволяет организовывать защиту контактной сети при действующих уставках защит, так как зона защиты остается без изменений. Но это отличие является и главным недостатком данной схемы, так как консольное питание резко ограничивает пропускную способность участка и практически во всех случаях невозможно обеспечить уровень напряжения на токоприемнике ЭПС в конце зоны в соответствии с требованиями, регламентированными нормативным документом [13]. Еще одним немаловажным недостатком этой схемы является проследование электроподвижным составом «открытых» воздушных промежутков, что при разном уровне потенциалов набегающей и сбегающей ветвей изолирующего воздушного промежутка приводит негативным последствиям [14 - 16].

Третий вариант реализации схемы является менее распространённым. Примером такого варианта реализации являются ТПС Называевского направления Омской дистанции электроснабжения ЗСЖД. Для обеспечения пропускной способности и защиты контактной сети в 80-х годах на территории подстанций устанавливались ПСК, которые вводились в работу только на период отключения РУ-3,3 кВ ТПС. Преимущества такого варианта очевидны, это и сохранение параллельной СПСКС, обеспечение защиты быстродействующими выключателями смежных ПСК при действующих уставках защит, снижение ограничений пропускной способности по сравнению с предыдущими вариантами. Однако такое решение сопряжено со значительными капитальными затратами и с необходимостью эксплуатации оборудования, которое находится в работе не

более 2 ^ 3 суток в течение года. Целесообразность применения данного варианта будет рассмотрена ниже.

1.3 Изменение нормальной схемы питания и секционирования контактной сети при проведении работ на устройствах контактной сети

Как отмечалось выше, при подготовке рабочего места для производства работ работниками районов контактной сети проводятся переключения, приводящие к изменению нормальной СПСКС. Такие работы условно можно поделить на две группы. Первая связанна с изменением нормального положения секционного разъединителя. Изменения СПСКС в этом случае вносятся, как при включении секционного разъединителя, так и при его отключении. Включение секционного разъединителя производится для выравнивания потенциала контактной сети, исходя из требований обеспечения электробезопасности работников. На рисунке 1.4 изображена схема при производстве работ на секционном разъединителе или секционном изоляторе первого пути ТПС 2. При этом включают секционный разъединитель первого пути и отключают один из БВ ТПС 2. Обеспечивается двухстороннее питание на участках ПСК 1 - ТПС 2 и ТПС 2 - ПСК 2. Таким образом, реализуется «Т-образная» схема питания и секционирования по одному пути. Одной из основных проблем при организации эксплуатации по рассмотренной выше схеме является организация защит на участке ПСК 1 - ПСК 2 по первому пути. Быстродействующий выключатель, который необходимо оставить в работе на ТПС 2, выбирают так, чтобы обеспечивалась чувствительность защит при возникновении любых коротких замыканий на участках ПСК1 - ТПС2 или ТПС2 - ПСК2. При выборе БВ ТПС 2 с меньшей уставкой обеспечивается чувствительность к любому короткому замыканию на рассматриваемых участках, при условии правильного расчета токов короткого замыкания и выбора уставок защит изначально.

ТПС 1 ТПС 2 ТПС 3

I i пск 1 ф1ргрТф4 пск 2 фТТф2

3 Щ Ч ф4 Щ ^ М Щ Щ ^

I путь

■1

а

и

II путь

О-

1пс

Рисунок 1.4 - СПСКС при производстве работ на секционном разъединителе или

секционном изоляторе первого пути ТПС 2

При возникновении короткого замыкания в любой точке первого пути участка ПСК 1 - ПСК 2 место повреждения имеет три тока подпитки. Первый ток 1ПСК1 протекает к месту повреждения через БВф3 ПСК 1 и определяется как сумма токов присоединений ф3, ф4 ТПС 1 и ф2 ТПС 2. Ток /ТПС2 протекает через включенный БВф1(3) ТПС 2. Ток /ПСК2 определяется как сумма токов присоединений ф1, ф2 ТПС 3 и ф4 ТПС 2. При рассмотрении точки короткого замыкания, приведенной на рисунке 1.4, первым выполняется условие для отключения БВф1 ПСК 2. Одновременно с этим, а иногда только после отключения БВф1 ПСК 2, выполняется условие для отключения БВф1(3) ТПС 2. При выборе уставок допускается каскадность срабатывания защит. Далее после отключения БВ ПСК 2 и БВ ТПС 2 должно выполниться условие для отключения БВф3 ПСК 1. Тем самым место короткого замыкания локализуется. В данном случае увеличивается (удваивается) зона защиты БВф3 ПСК 1 и БВф1 ПСК 2. Для организации защиты контактной сети в полном объеме необходимо рассчитать минимальные значения токов короткого замыкания и осуществить выбор уставок защит для БВ, с изменившейся протяженностью зоны защиты. В большинстве случаев, действующие уставки защит не обладают необходимой чувствительностью и на время производства работ необходимо выполнение мероприятий, направленных на их снижение.

Вторая группа работ связанна с включением разъединителей поперечных соединителей станции, что обусловлено необходимостью выравнивания потенциала контактной сети. Это может быть, как работа, включенная в план производства работ, так и устранение аварийного замечания. Наиболее типичной

I

ПСК 1

работой является включение разъединителя поперечного соединителя первого и второго главных путей П12 показанная на рисунке 1.5.

I путь

ПСК 1

|Ф3| Ф4

Станция

ТПС 2

II путь ф

z

X

1

X

П 12

z

а

ПСК 1

I путь -Ц-

II путь -//■

Станция / \

ТПС 2

ФЛФТ

I

П 12

7

у/-

б

Рисунок 1.5 - Варианты СПСКС станции с включенным П12: а - с отключением БФ4(3) ПСК 1, б - с отключением БФ1(2) ТПС 2.

Наличие нескольких вариантов проведения работ с включением П12 объясняется особенностями организации защиты контактной сети. Разъединитель П12 обеспечивает лишь электрическое соединение между подвесками первого и второго путей и не оборудован устройствами защиты, реагирующими на какие-либо параметры короткого замыкания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хусаинов Ермек Кенжебулатович, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила содержания тяговых подстанций, трансформаторных подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2016. - 357 с.

2. Распоряжение №1142/р от 05.06.2018 г. «О внесении изменений в распоряжение ОАО «РЖД» от 5 августа 2016 г. № 1587 «Об утверждении и вводе в действие Правил содержания тяговых подстанций, трансформаторных подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения»» [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2018. - 8 с.

3. СП 224.1326000.2014 Тяговое электроснабжение железной дороги [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2014. - 72 с.

4. Фрайфельд А. В. Проектирование контактной сети [Текст] / А. В. Фрайфельд - М.: Транспорт, 1991. - 335 с.

5. Марквардт, К. Г. Контактная сеть [Текст]/ К. Г. Марквардт - М.: Транспорт, 1994. - 335 с.

6. Контактная сеть и воздушные линии. Нормативно-методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным линиям. Справочник: Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. - М.: Трансиздат, 2001. -512 с.

7. Михеев В.П. Контактные сети и линии электропередачи: Учебник для вузов железнодорожного транспорта [Текст] / В. П. Михеев. - М.: Маршрут, 2003. - 416 с.

8. Правилами содержания контактной сети, питающих линий, отсасывающих линий, шунтирующих линий и линий электропередачи [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2016. - 134 с.

9. Кондратьев Ю.В. Обеспечение защиты контактной сети постоянного тока при вынужденных режимах [Текст] / Ю. В. Кондратьев, В. А. Кващук, Е. К. Хусаинов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. -2018. - №4 (36). - С. 87 -95.

10. Техническое указание № П-02/09 «Об утверждении инструкции по подключению и настройке устройства телеблокировки для участков постоянного тока (УТБ-3 кВ)» [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 209. - 1 с.

11. Приказ «О допустимых межпоездных интервалах по устройствам тягового электроснабжения» №58-Н [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2011. - 60 с.

12. Приказ «Об установлении норм масс и длин пассажирских и грузовых поездов на участках, обслуживаемых Западно-Сибирской дирекцией тяги» №ЦТ-24, [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2016. - 58 с.

13. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации [Текст]/ ОАО «РЖД». - М., 2011. - 255 с.

14. Пупынин В.Н., Такарлыкова А.С. Разработка аппаратуры для блокировки выключателей смежных фидеров от ложных срабатываний при проходе изолирующего промежутка подвижным составом под током [Текст] / Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2003 «Наука -Транспорту». - М.: МИИТ, 2004 г.

15. Горькин, А. В. Анализ работы коммутационных аппаратов тяговой подстанции постоянного тока в условиях прохождения электроподвижным составом изолирующих сопряжений под током [Текст] / А. В. Горькин // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2013. - С. 251 - 256.

16. Горькин, А. В. Анализ процессов изменения токов смежных фидеров при прохождении электроподвижным составом изолирующих сопряжений под током [Текст] / А. В. Горькин // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы научно-практической конференции / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2014. - С. 290 - 296.

17. СТО РЖД 07.021.5-2018 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 5. Методика выбора уставок

защит в системе тягового электроснабжения постоянного тока» [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2018. - 107 с.

18. Техническое указание о порядке эксплуатации тяговых подстанций, оборудованных системой технического диагностирования. Введено техническим указанием ОАО «РЖД» № ЦЭТ-2 (П-02/04) от 30.03.2004.

19. Техническое указание о внесении изменений в порядок эксплуатации тяговых подстанций, оборудованных системой технического диагностирования. Введено техническим указанием ОАО «РЖД» № ЦЭТ-2/7 от 26.02.2008.

20. Технические требования к стационарным системам диагностирования и мониторинга объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта. №491 от 19.04.2019 г.

21. Горькин, А. В. Повышение эффективности эксплуатации коммутационных устройств тягового электроснабжения постоянного тока [Текст]: дис. Канд. Тех. наук: 05.22.07 / Горькин Артем Владимирович. - Омск, 2018. - 146 с.

22. Горькин, А. В. Определение допустимого числа отключений быстродействующих выключателей в зависимости от величины и количества отключенных токов [Текст] / А. В. Горькин, О. В. Гателюк // Известия Транссиба /

23. Пупынин, В. Н. Защита и отключение тяговых сетей в аварийных режимах [Текст]: дис. д-ра. тех. наук: 05.22.09 / Пупынин Владимир Николаевич. - Москва, 1986. - 340 с.

24. Жарков, Ю. И. Защита от пережога изолирующего сопряжения при подаче напряжения на отключенный и заземленный участок контактной сети с постом секционирования [Текст] / Ю. И. Жарков, Е. П. Фигурнов, В. П. Королев, В. А. Соломин // Транспорт Урала. - Екатеринбург. - 2012. - №2 (33). - С. 125 -128.

25. Анисов, А. Н. Повышение эффективности работы защит фидеров контактной сети на основе исследования переходных процессов токов короткого замыкания в тяговой сети и на электроподвижном составе [Текст]: дис. канд. тех. наук: 05.22.09 / Анисов Андрей Николаевич. - Москва, 2000. - 130 с.

26. Такарлыкова, А. С. Изолирующий промежуток тяговой сети постоянного тока для условий скоростного и тяжеловесного движения [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук (05.09.01) / Такарлыкова Алла Сергеевна; Москва, 2009. - 24 с.

27. Такарлыкова, А. С. Изолирующий промежуток тяговой сети постоянного тока для условий скоростного и тяжеловесного движения [Текст]: дис. канд. тех. наук: 05.09.01 / Такарлыкова Алла Сергеевна. - Москва, 2009. - 161 с.

28. Демиденко, И. С. Повышение эффективности защиты тяговой сети постоянного тока [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук (05.09.03) / Демиденко Иван Сергеевич; Новосибирск, 2013. - 19 с.

29. Демиденко, И. С. Повышение эффективности защиты тяговой сети постоянного тока [Текст]: дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук (05.09.03) / Демиденко Иван Сергеевич; Новосибирск, 2013. - 167 с.

30. Кондаков А. Д. Цифровые терминалы ИнТер. Особенности применения: учеб. пособие / А. Д. Кондаков, А. В. Мизинцев. - СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2017. - 284 с.

31. Руководство по эксплуатации. Терминал интеллектуальный присоединения 3,3 кВ ИнТер-3,3 [Текст] / СПб: НИИЭФА-ЭНЕРГО, 2013. - 75 с.

32. Марквардт, К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог [Текст]/ К. Г. Марквардт - М.: Транспорт, 1982. - 528 с.

33. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 10 ноября 2010 г. № 128 р / ОАО «РЖД». - М., 2010. - 305 с.

34. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов), ОАО «РЖД», филиал «Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог» [Текст]. - М., Трансиздат, 2004. - 384 с.

35. Прохорский, А. А. Тяговые и трансформаторные подстанции [Текст] / А.А. Прохорский - М.: Транспорт, 1983. -- 496 с.

36. Автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока ВАБ-28. Техническое описание, инструкция по эксплуатации.

37. Выключатель автоматический быстродействующий ВАБ-43-4000/30-Л-У4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБП.463.144. ТО.

38. Выключатели автоматические быстродействующие ВАБ-49 на напряжение 3300 В. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБП.463.185. ТО.

39. СТО РЖД 07.021.1-2015 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 1. Общие принципы и правила построения защит, блокировок и автоматики в системах тягового электроснабжения» [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2015. - 33 с.

40. СТО РЖД 07.021.2-2015 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 2. Методика выбора алгоритмов действия, уставок блокировок и выдержек времени автоматики в системе тягового электроснабжения» [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2015. - 13 с.

41. Хариков, В. Ф. Защита контактной сети постоянного тока от коротких замыканий [Текст] / В. Ф. Хариков - М.: Транспорт, 1987. - 95 с.

42. Костин, Н. А. Математическое моделирование переходных аварийных электромагнитных процессов в системе электрической тяги постоянного тока: 1. Короткое замыкание без тяговой нагрузки [Текст] / Н. А. Костин, П. Е. Михаличенко // Вюник Дншропетр. нац. ун-ту заизн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - 2007. - Вип. № 17. - Д.:Вид-во ДНУЗТ, 2007. - С. 66-71.

43. Михаличенко, П.Е. Математическое моделирование «снятие -восстановление» напряжения на токоприемнике электровозов постоянного тока [Текст] / П.Е. Михаличенко // Техническая электродинамика. - 2012. - Вип. 3 - С. 111 - 112.

44. Михаличенко, П. Е. Режим короткого замыкания в тяговой сети постоянного тока с разными схемами питания фидерной зоны [Текст] / Н. А. Костин, П. Е. Михаличенко // Вюник Дншропетр. нац. ун-ту заизн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Д.:Вид-во ДНУЗТ, 2012. - С. 114 - 120.

45. Михаиченко, П.Э. Матемитчне моделюваня перехщних електромагштних процесiв в системi електричноi тяги потсiйного струму [Текст] / П. Э. Михаличенко, М. О. Н. Костин // Техшчна електродинамжа. Тематичний вип. «Проблеми сучасноi електротехшки». - 2008. - Ч.2 - С. 31 - 35.

46. Михаиченко, П.Э. Матемитчне моделюваня перехщних електромагштних процешв в системi електричноi тяги потсiйного струму. 2 Коротке замикання з електрорухомим складом [Текст] / П. Э. Михаличенко, // Вюник Дншропетр. нац. ун-ту заизн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - 2010. -Вип.32 - С. 175 - 179.

47. Давыдова И.К. Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования [Текст] / И.К. Давыдова, Б.И. Попов, В.М. Эрлих - М.: Транспорт, 1974. - 416 с.

48. Вашурин В.А. Справочник мастера тяговой подстанции электрифицированных железных дорог постоянного тока [Текст] / В.А. Вашурин, В.Б. Лапин, М.Б. Прусаков - М.: Трансжелдориздат, 1957. - 334 с.

49. Электротехнический справочник: в 3-х томах. Том 2. Электротехнические изделия и устройства [Текст] / под общ. ред. Профессоров МЭИ (гл. ред. И.Н. Орлов) и др. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 712 с.

50. Кондратьев Ю.В. Короткозамыкатель контактной сети КЗКС-3,3 [Текст] / Кондратьев Ю. В., Кващук В.А., Хусаинов Е.К. // Интеллектуальная энергетика на транспорте и в промышленности: материалы всероссийской молодежной конференции с международным участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2018. - С.264-272

51. Санников Ю. Г. Защита контактной сети постоянного тока от минимальных токов короткого замыкания при помощи короткозамыкателей [Текст] / Ю. Г. Санников, О. С. Катунин, И. С. Крюков, А. В. Фарафонов // Вестник ВНИИЖТ, 1989. №8. С. 18 - 21.

52. Голев, В.А. Дистанционная защита тяговой сети постоянного тока и неселективные отключения быстродействующих выключателей / В.А. Голев // Вестник ВНИИЖТ. 1984. №3. С.17-21.

53. Хусаинов, Е.К. Об изменении чувствительности защит контактной сети постоянного тока при адаптации к току тяговой нагрузки [Текст] / Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы научной конференции / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2019. - С. 295 - 301.

54. Руководство пользователя. Программа отображения информации Prognose [Текст] / СПб: НИИЭФА-ЭНЕРГО, 2013. - 17 с.

55. Бадёр М. П. Современные технологии для перехода к интеллектуальным системам электроснабжения [Текст] / М. П. Бадёр // Вестник РГУПС / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. - Ростов-на-Дону. - 2013. - № 2 (50). - С. 86 - 92.

56. Бадёр, М. П. Анализ показателей работы силового оборудования системы тягового электроснабжения ОАО «РЖД» на основе мониторинга тяговых подстанций в режиме реального времени [Текст] / М. П. Бадёр, В. А. Гречишников, М. В. Шевлюгин, Ю. Н. Король // Электроника и электрооборудование транспорта / Томилинский электронный завод. - 2011. - № 5-6. - С. 5 - 8.

57. Радченко В.Д. Перенапряжения и токи короткого замыкания в устройствах электрифицированных железных дорог постоянного тока / В.Д. Радченко, С.Д. Соколов, Н.Д. Сухопрудский // Трансжелдориздат, Москва-1959. -303 с.

58. Сердинов, С. М. Повышение надежности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог [Текст] / С. М. Сердинов - М.: Транспорт, 1985. - 301 с.

59. Фигурнов, Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог: учебник для вузов ж.-д. трансп. / Е.П. Фигурнов. - М.: Транспорт, 1981. - 215 с.

60. Концепция построения защиты тяговой сети постоянного тока // ВНИИЖТ МПС.1995. - 30 с.

61. Техническая информация П-192/90. О выпуске дистанционной многопараметрической электронной защите фидеров контактной сети постоянного тока ЗДМА-3,3 кВ. ЦЭТ-19 от 16.10.90 г. - 3 с.

62. Техническое описание. Модернизированная защита тяговой сети постоянного тока типа ЗМКС-3,3 кВ. 1992. - 34 с.

63. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Дистанционная защита контактной сети КП-082. 1990. - 12 с.

64. Техническое описание. Защита дистанционная адаптивная контактной сети (ЗДА-3,3 кВ). 1988. - 3 с.

65. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Двухзонная дистанционная защита контактной сети КП-084. 1991. - 10 с.

66. Пат. № 1504712 СССР, МПК Н02Н 3/40. Устройство для дистанционной защиты тяговой сети постоянного тока / В. А. Зимаков, В. В. Белов. Заявлено 30.10.1987; Опубл. 30.08.1989.

67. Пат. № 1702474 СССР, МПК Н02Н 3/08. Блок защиты с адаптацией / Ю. Н. Худорожков. Заявлено 01.06.1989; Опубл. 30.12.1991.

68. Пат. № 1690076 СССР, МПК Н02Н 7/26. Устройство для защиты фидеров тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий / И. Б. Блинов, В. А. Зимаков, В.Н. Пупынин. Заявлено 09.06.1989; Опубл. 07.11.1991.

69. Пат. № 1481106 СССР, МПК В60М 3/00. Устройство защиты тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий / В. В. Белов, В. А. Зимаков, В. Н. Пупынин, Ю. Н. Березуцкий. Заявлено 03.07.1986; Опубл. 23.05.1989.

70. Пат. № 1357271 СССР, МПК В60М 3/00. Устройство защиты тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий / В. В. Белов, В. А. Зимаков, В. Я. Овласюк, В. Н. Пупынин. Заявлено 03.07.1986; Опубл. 07.12.1987.

71. Голев, В.А. Влияние дестабилизирующих факторов на работу дистанционной защиты тяговой сети / В.А. Голев, В.Я. Овласюк // Вестник ВНИИЖТ. 1984. №6. - С.32 - 36.

72. Хусаинов, Е. К. Обоснование возможности применения адаптации защит контактной сети к тяговому режиму / Е. К. Хусаинов. - [Текст] // Молодые ученые России: материалы научной конференции / МЦНС «Наука и Просвещение». - Пенза, 2021. - С. 60 - 63.

73. Хусаинов, Е.К. О протяженности тросов группового заземления системы тягового электроснабжения постоянного тока [Текст] / Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте:

Материалы научной конференции / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2019. - С. 288 - 295.

74. Векслер, М. И. Защита тяговой сети постоянного тока от токов короткого замыкания [Текст] / М. И. Векслер - М.: Транспорт, 1976. - 120 с.

75. ЦЭ-191 Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах [Текст] / М, 1993 - 68 с.

76. Патент на полезную модель № 195747 РФ, МПК Н02Н 3/00 (2006.01). Устройство защиты контактной сети постоянного тока от коротких замыканий / Кондратьев Ю. В., Хусаинов Е. К. - № 2019133361; заявл. 21.10.2019; опубл. 05.02.2020, Бюл. №4.

77. Кучма К. Г. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети [Текст] / К. Г. Кучма, Г. Г. Марквардт, В. Н. Пупынин - М.: Трансделдориздат, 1960. С. 83 - 86.

78. Пат. № 542291 СССР, МПК Н02Н 9/06. Устройство для защиты контактной сети и оборудования постоянного тока от короткого замыкания / И. С. Крюков, А. В. Фарафонов. Заявлено 23.07.1975; Опубл. 05.01.1977.

79. Пат. № 698100 СССР, МПК Н02Н 9/06. Устройство для защиты контактной сети и оборудования постоянного тока от короткого замыкания / И. С. Крюков, А. В. Фарафонов. Заявлено 31.05.1978; Опубл. 15.11.1979.

80. Пат. № 787209 СССР, В60М 1/00. Устройство секционирования контактной сети электрифицированных железных дорог постоянного тока / И. С. Крюков, А. Г. Макаров, В. Н. Пупынин, А. В. Фарафонов. Заявлено 29.01.1979; Опубл. 15.12.1980.

81. Пат. № 787209 СССР, В60М 5/00. Устройство для заземления сооружений на рельсовые пути / И. С. Крюков, В. Д. Радченко, А. В. Фарафонов. Заявлено 20.04.1974; Опубл. 15.09.1976.

82. Пенязьяков А. В. Защита опор контактной сети электромагнитными короткозамыкателями [Текст] / А. В. Пенязьяков, Т.П. Третьяк, Е.Г. Лисиенко, Ю.Г. Санников // Электрическая и тепловозная тяга. - Москва. - 1974. - №10. - С. 15 - 16.

83. Руководство по эксплуатации вакуумных выключателей типа ВВ/ТЕL. АРТА 674 152.001 РЭ.

84. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Госэнергонадзор Минэнерго России. Москва [Текст], ЗАО «Энергосервис», 2003. - 392 с.

85. Правила устройства электроустановок [Текст], ЗАО «Энергосервис», 2003. - 608 с.

86. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при с эксплуатации электроустановок (с изменениями и дополнениями) ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00. Госэнергонадзор Минэнерго России. Москва [Текст], 2001 - 86 с.

87. Правила безопасности при эксплуатации контактной сети и устройств электроснабжения автоблокировки железных дорог ОАО «РЖД» (ЦЭ-103) [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2010. - 160 с.

88. Правила безопасности при эксплуатации электроустановок тяговых подстанций и районов электроснабжения железных дорог ОАО «РЖД» [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2017. - 222 с.

89. Инструкции по безопасности для электромонтёров контактной сети (ЦЭ-104) [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2010. - 250 с.

90. Спирин, Н. А. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента / Н. А. Спирин, В. В. Лавров. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. - 257 с.

91. Селиванов, М. Н. Качество измерений: метрологическая справочная книга / М. Н. Селиванов, А. Э. Фридман, Ж. Ф. Кудряшова. - Л.: Лениздат, 1987. -295 с.

92. Нормы времени и нормативы численности на текущий ремонт и межремонтные испытания оборудования тяговых и трансформаторных подстанций железных дорог для ОАО «РЖД» от 08.09.2007г. - Москва. - 2007. -282 с.

93. Распоряжение от 4 сентября 2013 г. № 1899р «О принятии решения о прекращении выполнения отдельных видов работ с использованием трудовых ресурсов и средств труда ОАО "РЖД" - Москва. - 2013. - 20 с.

94. Положение о премировании работников Новосибирской дистанции электроснабжения за основные результаты производственно-хозяйственной деятельности - Новосибирск - 2019. - 7 стр.

95. Руководство по эксплуатации Мс141.00.00 РЭ. Устройство контроля тока и напряжения постоянного тока УКТН-3,3 кВ [Текст] / Новосибирск, ООО ПКЦ «БИТ СОФТ, 2020. - 7 с.

96. Хусаинов, Е. К. Сравнительный анализ алгоритмов дистанционной защиты с адаптацией к тяговому режиму контактной сети системы тягового электроснабжения постоянного тока [Текст] / Е. К. Хусаинов // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: материалы научной конференции / Сибирская академическая книга. -Новосибирск, 2021. - № 5(59). - С. 44-49.

97. Голев В.А. Анализ чувствительности токовой защиты контактной сети / В.А. Голев// Вестник ВНИИЖТ. 1986. №6. С.18-21.

98. Преображенский В.И. Полупроводниковые выпрямители. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат,1986. -136 с.

99. Соколов С.Д. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций / С.Д. Соколов, Ю.М. Бей, Я.Д. Гуральник, О.Г. Чуасов. М., Транспорт, 1979. - 264 с.

100. Силовые преобразователи тяговых подстанций и электроподвижного состава: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / Е. Ю. Салита, Г. С. Магай, Т. В. Комякова, Т. В. Ковалева, С. В. Швецов; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. 131 с.

101. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / А.Т. Бурков. М., Транспорт, 1999. - 464 с.

102. Голев В.А. Новая защита тяговой сети постоянного тока / В.А. Голев// Электрическая и тепловозная тяга. 1984. №3. С.33-34.

103. Методические рекомендации по расчету экономической эффективности новой техники и технологии, объектов интеллектуальной собственности и рационализаторских предложений. Утверждены распоряжением

ОАО «РЖД» №2538р от 25.11.2008 г (в ред. распоряжения ОАО «РЖД» от 10.11.2009 №2288р).

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Программа испытаний короткозамыкателя и оценки эффективности потенциальной защиты от коротких замыканий контактной сети при выводе в

ремонт РУ-3,3 кВ тяговой подстанции

I. ОСНОВАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Работа выполняется по заданию службы электрификации и электроснабжения.

2 ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИИ

Целью эксплуатационных испытаний является оценка работоспособности короткозамыкателя и эффективности потенциальной зашиты контактной сети от замыканий в «мертвых зонах» при выводе в ремонт РУ-3.3 кВ тяговых подстанций.

3. НАЗНАЧЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КОРОТКОЗАМ Ы К А ГЕ Л Я

Короткозамыкатель контактной сети (КЗКС) предназначен для обеспечения отключения быстродействующих выключателей (БВ) при коротких замыканиях (КЗ) в «мертвых зонах» где токи короткого замыкания меньше токов уставок-выключателей, путем создания дополнительного короткого замыкания ближе к источнику питания, т.е. в зоне надежной работы токовых защит.

Короткозамыкатель (конструктивное исполнение которого представлено на рис. 1, схема у правления - на рис, 2, а технические характеристики - в приложении к программе) состоит из коммутационной части (1) на базе однофазного вакуумного выключателя В B<TEL-24-12.5/1000-У2, модуля контроля напряжения (2), блока питания и блока управления выключателем, которые находятся в отдельном отсеке шкафу управления (3). Источниками оперативного питания короткозамыкателя могут служить аккумуляторная батарея напряжением I 2 В или сеть переменного (постоянного) тока напряжением 220 В.

Интеллектуальное управление вакуумным выключателем осуществляется модулем контроля напряжения типа МКН-1 (МКН» представляющим собой специализированное микропроцессорное устройство, в котором гальваническая ра$-вяэки электрических цепей узлов измерения и управления обеспечивается посредством оптоволоконного кабеля.

МКН формирует команду «ВКЛ» на включение коммутатора ВВ ТЕ1 при условии если напряжение в контактной сети понизится и будет находиться в пределах диапазона заданного уставками (Уми„ S UKC< U»^ в течение не менее 120 мс.

Если после включения в течение времени более 500 мс напряжение в КС сети отвечает условию U,C<U«„M микроконтроллер формирует управляющий сигнал «ОТКЛ». Этого времени достаточно для отключения БВ от действия токовых защит.

• подвижный контакт разъединителя соединить с проходным июлятором

КЗКС;

• нижний силовой вывод выключателя КЗКС соединить с отсасывающим фидером и установить знак-указатель нОиисно! Высокое напряжение!» прелу-преждаюший персонал о запрещении отключения рабочего заземления от «отсоса». Присоединение КЗКС должно быть выполнено проводом сечением не менее 95 мм*.

ПщцШииши может быть пкттн та № п Лет п(*чин*ним тньппшши: 7. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

7.1 Испытания проводятся в «окно» по обоим путям на участке от

ЭЧЭ-Драгунская до ИСК- 2647 км.

7.2 На ПСК-2647 км и ЭЧЭ-Новокневская должен находиться персонал.

7.3 Для проведения испытаний КЗКС подготовить схему так. чтобы при коротком замыкании в «мертвой» зоне у ПСК-2647 км ток протекал от ЭЧЭ Драгунская к точке КЗ через шины ЭЧЭ-Новокневская только по тяговой сети второго пути (см. рис 4). для этого перед началом эксперимента следует:

- отключить «В», «Г». БВФ1. БВФ2. БВФЗ. БВФ4. С1. С2. СЗ. С4 на

ПСК-2647 км:

- установить переносное заземление на шины ПСК-2647 км;

- отключить«А» и «Б» на о.п. Новокиевская:

- отключить ВТП1-10. БВПВ1. ВТП2-10. БВПВ2 на ЭЧЭ-Новокиевская:

- отключить БВФ1. БВФЗ на ЭЧЭ-Новокневская:

- включить разъединитель КЗКС (ЗРО) на ЭЧЭ-Новокневская:

- включить «Б» на ПСК-2623 км:

- отключить «А». БВФ2. БВФ4. С2, С4 на ПСК-2623 км;

- зашунтировать контакты реле РДШ на БВФ2 ПСК-2647 км;

- вывести из работы защиты от замыканий на землю и по минимальному

напряжению на ПС-2647 км.

7.4 Руководитель испытаний находящийся на ЭЧЭ Новокиевская по связи должен убедиться, что персонал, находящийся у ПСК-2647 км готов к подаче напряжения в точку короткого замыкания К1.

7.5 Напряжение к точке КЗ подается включением С2 и БВФ2 персоналом находящимся на ПСК-2647 км по команде руководителя испытаний. Через две секунды после подачи команды на включение БВФ2. необходимо подать команду на его отключение.

Дли опредс iciiMM момента полами напряжения ил короткое имыклине nq соколу» находящемуся на ЭЧЭ.Нопокиввекая. следить и отклонением >м* амперметра на фторе №4. Аналогичным образом. черс» дне и-кун iw нос v .ч клонения стрелки амперметра полам, команду на огк т»Чекие БВФ4.

7.6 Решение о «вершении испытаний принимав руководитель иснммний на основании результатов анализа осциллограмм блока ЦЗЛФ-З.З устной теином» на фидере №2 ЭЧЭ-Новокиевская.

7.7 По окончании испытаний:

- отключить разъединитель КЗКС (JPO) на ЭЧЭ-Новокиевская;

- отключить ЬВФ1. БВФ2. БВФЯ, ЬВФ4. С\, С2.СЗ. С4 на ПСК-2647 к».

- снять переносное заземление с шнн ПСК-2647 км:

- ввести в работу зашиту по минимальному напряжению на ПС-264 7 км

- расшу нтировать контакты реле РДШ на БВФ2 на ПСК-2647 км;

- включить ВТП1-10, БВПВ1. BTI12-10, БВПВ2 на ЭЧЭ-Новокиевская.

- включить БВФ1. БВФ2. БВФЗ. БВФ4 на ЭЧЭ-Новокиевская;

- включить БВФ1, БВФ2. БВФЗ, БВФ4, CI, С2. СЗ. С4 ПСК-2647 км:

- включить БВФ2, БВФ4. С2, С4 на ПСК-2623 км;

- отключить «А», «Б» на ПСК-2623 км.

К, ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

8.1 Снять осциллограммы тока и напряжения зафиксированные цифровым терминалом защиты и автоматики ЦЗАФ-З.З на фидере Х»2 ЭЧ'З-Новокиевская На первом интервале времени (около 120 мс) ток замыкания в «мертвой» зоне < точка К1) должен соответствовать расчетному значению 2250 А. 11а втором интервале времени (равном времени отключения выключателями БВФ2 и БВФ4 ЭЧЭ-Новокиевская тока короткого замыкания в точке К2 после срабатывания КЗКС) гок замыкания должен составлять порядка 3450 А.

0. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

При испытаниях, монтаже и эксплуатации аппаратуры следует соблюдать требования:

- «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей»:

- «Правил устройства и технической эксплуатации контактной сети »лек-грифицированных железных дорог» (ПУТЭКС) ЦЭ-868;

- «Межотраслевых правил по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок» IK)I Р M-0I6-200I РД 153-34.0-03.150-00;

- правил ОАО "РЖД" от 16.12.2010 № 103 "Правил безопасности при ikc

плуатацин контактной сети и устройств >лектроснабжения автоблокировки летных дорог ОАО "РЖД";

- инструкции ОАО "РЖД" от 16.12.2010 №104 «Инструкции по бе »опасности для электромонтёров контактной сети»;

- «Инструкции по безопасности при жсплуатации электроустановок тяговых подстанций и районов >лектроснабжения железных дорог ОАО «РЖД» .V" 4054».

На корпусе короткозамыкателя должен быть установлен или нанесен краской предупреждающий знак «Осторожно! Электрическое напряжение!» по ГОСТ Р 12.4.026 (код знака 08).

Программу подготовили:

электромеханик ДЭЛ

Кващук В.А.

инженер ДЭЛ

Горьким А.В.

электромеханик ДЭЛ

Хусаннов Е.К.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Акт внедрения результатов диссертационной работы

Омская дистанция электроснабжения -Западно-Сибирская Дирекция по энергообеспечению -структурное подразделение Трансэнерго -филиала ОАО «РЖД»

АКТ

от « ур »

2021 г.

«УТВЕРЖДАЮ»

г. Омск

Сухих 2021г.

об использовании

результатов научных исследований

и разработок в производстве

Основание: Разработка Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС), выполненная под руководством доцента кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта»,

к.т.н., доцента Кондратьева Ю.В. при личном участии аспиранта Хусаинова Е.К.

Методика выбора параметров настройки защит контактной сети в вынужденных режимах схем питания и секционирования.

Составлен комиссией в составе: Представители предприятия:

Начальник Дорожной электротехнической лаборатории Тарута П.В.: Старший электромеханик Дорожной электротехнической лаборатории Волненко В.А.

Представители ОмГУПСа: к.т.н., доцент Кондратьев Ю.В. аспирант Хусаинов Е.К.

1. Разработки ОмГУПСа, характеризуемые основными особенностями (признаками):

Разработанная методика выбора параметров настройки защит контактной сети в вынужденных режимах схем питания и секционирования позволяет рассчитать уставку срабатывания и оптимальное место установки короткозам ы кател я.

Указанные разработки приняты к использованию и с 2021 года внедрены в Омской дистанции электроснабжения 'Западно-Сибирской Дирекции по энергообеспечению - структурного подразделения Трансэнерго - филиала ОАО «РЖД».

2. Технико-экономическая эффективность:

Разработанная и внедренная ОмГУПСом под руководством к.т.н., доцента Кондратьева Ю.В. и при личном участии аспиранта Хусаинова Е.К. методика позволила повысить надежность системы тягового электроснабжения постоянного тока в вынужденных режимах.

3. Предложения о дальнейшем использовании и другие замечания: Использовать указанные разработки в других дистанциях

электроснабжения, эксплуатирующих участки постоянного тока.

Составлен в грех экземплярах:

1-й экземпляр - ОмГУПС, НИЧ;

2-й экземпляр - Западно-Сибирской Дирекции по энергообеспечению;

3-й экземпляр - ОмГУПС. разработчику.

Председатель комиссии: Члены комиссии:

П.В. Тарута

Ю. В. Кондратьев

В. А. Волненко

Г. К. Хусаинов

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Патент на полезную модель

R[J ¡«1*7 UI

По.теннал MlijiíJ^ AIHACmüi s ЗДкцЯГе tÇîfmpctHûfi СеТЯ 1кктоинно1 О тки

НанбщК£фПн£к>и1 к таявленн-ому «i^iseiLH устройство длч sauyi i ы Itûjf гштнпй tci н и i i.jp^ _j( i-itLLH 11 и imojisïhhojo iii-KlLG] короткого ЗД^Ывдння i J..-J. CCCF1 .1^422rt I. i.ja i> J Ü5.P I . I 'HI. 6И11|. J. Л)Д(-"рЖЛЦ«Г СВЯЧЁННЫЙ С КОН I ПК] НОЙ ^LbK) и pt.'_i

jííLuviy] аднонный ¡j llhliti j i, вЫПцл1|№е1ь111 ы мЮСТрСДОя t ликткжым

промежутком a:lj>ki> нцмн, н модуль yправденш, йЫ1ЮДЯенн.ый и виде s пвдтюи-ающего СмШтрйшнМОК'и i: шНийжнОС!ь-н» пе pe mcjjjchji« нрНЬода С dJic.1; г po lui ни itoai л йкдинек с. один tí выводом катушки intsrrpCMaj пита, jipyrofl hlibo.j

Я> которой СОСДНИСН С КО HT LIK1 НОЙ L'L" ] II.

SЦелостиfiúM H4BL-i [=doiïj ya рОЙстш нылиегсн н^ЯШне .!он hciйит-ыьЛОСтН 1Щи1

KO И I а К ГН I >11 LC- [ И И Mí JJÍKTÍH Ц.1-Ч H Ol ■[> HU11 i POHil pL'l у .ЗНГО BÜ H11 Я } CTá ВКИ Cpiiíia ^ ына HJ1H по ШШряШННЮ U№

Ue.ihio1 tcijic jEdtm модели налнеэся лйШ,1а]|Ш1 Юн н^чуьстbhTéЛъЯОстЯ ззщш '' конт аытной СстЯ lJtit"[ оя HH(ïrn> тока.

Vk it ja hm ля цейЬ ДОСгш aftrCt, ч i ti ijjhcc [ Ht« YLTpóíicT&O îilliytTU kdHrkicTHült №Tti IIOLTO.HHHÍH4) [OKJ н?[ ICOpOlfcUl í.¡: 4 h-l К " 11111 !. LÔ. lípMillllL'e U1hrtYJ ! Ь H

ICtKM M> ] lLI IJK Ж НЫЙ LI I [¡ NL-1J F, H-bJ rCC'. LHir H HbLíi L Ü4H 4DHHUCI hHJ ИЖ. I HHL!:dS1 H К L)3J I LLK 1 U ' 'fl [ H С рСЛЬИМИ, Д01Щ?ДфЁНО Ыодутмл КЧЖТрОЛ Я нанрижсния , В КОД KOLOTVkl О [Д>еДИН£Я t; ■ ' КО 11 Г LI I ! L Л-. " ¡ I CL' ] ЬН). LI U Ы \0 I - ч." ULM} ЛеЧ VII p J НЛ L'H Л Я. J. \ IIOMRHV ¡ ЫЙ КОМ MVT d Ш№ H КЬ[Ё Lll] 11 i! pj. J ВЬШОЛНСК H ВНДС BLiCLOKO ВОЛЬ IHOLO НЬЕ К I !Е I е. I Я.

\ 3 а фи i у ре и редст пилена ехгмл : 1ред; lacMMoro устройства üiiuhtsw кош ;j tri hoiï сстн

IlOLTORHiiiOlïï TOKLI {ÎT KOpfrTKiU .Ш M Ы К il H11И.

ypTptrficrao natniíijj конта>ггной сети nDtttUHKün tena oi кйршнх ^ыьничнй "f '.одержи г вы i [i*, i нечный а виде высоко bi¡u ь [ jjoî о ы ш ¡ ча itjin ком м у j л ihohîj ый a 1111 и^ат I. ШГЩЙИБИШб L' №№Hfl!Hl KrtH ГУК1Т+ОЙ LljJ]1 с рыьСйм, модуль

контроля НЕЛРрЯЖеННЯ 2, BS ОД К-ШОрОЮ соединен С контактной ОСТЬЮ, А ВЫХОД-ti ЬЙДу.чсм управления 3.

VfipofinBO п-шМ Следующим oópujovi.

Моду.ть к-.Tipo, i у Haj LpaMCHHJi 2 н |.мермет нанрятижш: н кийтепной еггн отноин нельн-о рельш и jjpn уеюнмн, L'L" i И напряжение л а.\.о_ш] ся н лредс.та..к mj.]jj.n.)Ha .-идално] ^ VL"] LIHKLIMM ______В течений НС МСНвГ 120 Hti, ОП LpHBJiBCf tHJ HiU] H-U ЫОД>ЛЬ

.]UJICUHtHU модулем КйКТрОПЯ HLlIlfïJi^L'KPHt., ВЧОД №t<ipui U-HJCilHrtCrt L' KDhL] clK ШОЙ l*tbjQ,

а ныход-с jjiuviL'M умтшаленмк, is vilom.wh>i ып |tciM4yt!Uvjüituu№ шисарис ныи-о.гнен н

ЙЦДС ЙlJ£írhOÜQS bTtíO [О вйхМчйКИ.

J

m

г.'

S)

s

к?

.if

4£J

«