[04-2014] Работоспособность рельсовых цепей при повышенных тяговых токах

[poster333]

Работоспособность рельсовых цепей при повышенных тяговых токах

Влияние тягового тока на аппаратуру рельсовых цепей всегда связано с неравномерным его распределением между двумя рельсами. Причина этого — продольная асимметрия рельсовой цепи, асимметрия сопротивления изоляции рельсов относительно «земли» и наличие магнитных влияний контактной сети, соседних путей и др. Все это приводит к появлению на аппаратуре рельсовой цепи мешающего напряжения.

С другой стороны, при повышенных токах асимметрии сопротивление основной обмотки дроссель-трансформатора снижается, что приводит к увеличению коэффициента передачи рельсовой цепи по напряжению и ее отказу в нормальном режиме. При длительном воздействии асимметрии может повреждаться аппаратура цепи, подключенная ко вторичной обмотке дроссель-трансформатора.

Поскольку влияние асимметрии тягового тока при увеличении нагрузок тяговых агрегатов становится преобладающим в отказах рельсовых цепей в эксплуатации, были проведены исследования для выяснения пути повышения работоспособности данного оборудования.

В общем виде в случае симметричной рельсовой цепи тяговые токи, проходящие через средние точки путевых дроссель-трансформаторов, на концах рельсовой цепи одинаковы и равны току в контактном проводе 1т (см. рисунок):


При отсутствии асимметрии в каждом рельсе протекают токи, рав ные 1/2 1т. Появление асимметрии будем понимать как увеличение на сопротивление одного из рельсов цепи и уменьшение на такую же величину сопротивления второго рельса. При этом ток в первом рельсе уменьшится и будет равен , а ток во втором рельсе увеличится и будет равен . Появление асимметрии будем понимать как увеличение на сопротивление одного из рельсов цепи и уменьшение на такую же величину сопротивления второго рельса. При этом ток в первом рельсе уменьшится и будет равен , а ток во втором рельсе увеличится и будет равен , сумма токов в рельсах останется равной току в контактном проводе l,. Известно, что разность тока . Известно, что разность тока Д1 может быть определена из следующего выражения:


Данная формула показывает, что сопротивления оказывают суммирующее действие, поскольку при их увеличении асимметрия тяговых токов уменьшается. Однако в рельсовых цепях по условиям их нормальной работы эти сопротивления невелики (0,2 — 0,25 Ом). Поэтому уравнение можно записать в виде:


Аналогичную формулу можно получить и для проводимости утечек g с каждого из тяговых рельсов. В этом случае чем больше проводимость рельсов относительно «земли», тем больше величина тягового тока, протекающего по этому контуру рельс-«земля». Присоединение к рельсам различного рода заземляющих устройств приводит к неравномерной проводимости рельсов по отношению к «земле», т.е. к появлению асимметрии тягового тока. И хотя природа появления асимметрии продольных сопротивлений и поперечной асимметрии, вызванной различной проводимостью рельсов д, разная (в первом случае — за счет плохого содержания соединителей, во втором — по причине заземления на рельс различного рода заземляющих устройств, обладающих низким входным сопротивлением), оба этих фактора могут одновременно приводить к появлению асимметрии тягового тока в рельсовой цепи.

Влияние асимметрии тягового тока отрицательно сказывается на работе рельсовой цепи СЦБ и, в конечном счете, приводит к отказам в устройствах автоблокировки и централизации. Число отказов при этом увеличивается с ростом величины тягового тока.

Для существующих типов дроссель-трансформаторов, применяемых при электротяге переменного тока (ДТ-1-150), допустимая величина асимметрии составляет 12 А, т.е. коэффициент асимметрии по току в рельсовой цепи должен быть не более 4 % из расчета, что 300 А — ток на весь дроссель-трансформатор, следовательно, (12:300)-100 = 4 %.
Как показали измерения асимметрии тягового тока на ряде дорог, это значение выше и может достигать 50 — 70 А. Несколько лучше в таких условиях работают рельсовые цепи с дроссель-трансформаторами типа . Однако в таких случаях может появляться перенапряжение на вторичной обмотке, что приводит к повреждениям аппаратуры рельсовой цепи.

При исследованиях были рассмотрены и другие решения повышения устойчивой работы рельсовых цепей. Первое решение связано с использованием дроссель-трансформатора ДТ-1-150 и установкой мощных режекторных фильтров, настроенных на частоту тягового тока (50 Гц), сохранением традиционной структуры построения рельсовой цепи, т.е. с применением изолирующих трансформаторов. По сути, это связано с внедрением схем питающего и релейного концов, при которых входные сопротивления по концам цепи на частоте тягового тока минимальны.

В таблице приведены результаты измерений входного сопротивления релейного конца рельсовой цепи кодовой автоблокировки на частоте 50 Гц при наличии и отсутствии режекторного контура. При этом последовательный контур К выполнен на базе конденсатора емкостью С = 270 мкФ и четырех параллельно включенных реакторов типа РОБС-ЗА. Контур обеспечивает пропуск тока до 8 А и, следовательно, обеспечивает работоспособность рельсовой цепи при асимметрии тока в 3 — 4 раза выше нормируемой, т.е.
где n — коэффициент трансформации дросселя ДТ-1-150.

Из таблицы следует, что установка режекторного фильтра снижает сопротивление релейного конца приблизительно в полтора раза. Необходимо отметить, что попытки установки режекторного фильтра типа ЗБДСШ на высокую сторону изолирующего трансформатора ПРТ-А не приводят к желаемому результату. Это объясняется значительными потерями короткого замыкания изолирующего трансформатора и низким входным сопротивлением на частоте 50 Гц фильтра ФП-25.

Второй путь обеспечения работоспособности рельсовой цепи связан с использованием дроссель-трансформаторов с воздушным зазором, например ДТ-0,6-500С. При такой конфигурации схема обеспечивает работоспособность рельсовой цепи при асимметрии тяговых токов величиной:


По результатам исследований были предложены технические решения повышения работоспособности рельсовых цепей с электротягой переменного тока. Исследованием также установлено, что причиной неустойчивой работы рельсовых цепей в условиях повышенных тяговых токов является нестабильность параметров дроссель-трансформатора. При этом первопричиной считается воздействие на основную обмотку дросселя тягового тока, асимметрично распределяющегося по его полуобмоткам.

Разработанные технические решения по обеспечению работоспособности рельсовых цепей при повышенных тяговых токах на рельсах заключаются как в поддержании нормального состояния соединителей, перемычек и других элементов обратной тяговой сети, так и при некоторой реконструкции самих рельсовых цепей.

Инж. Е.Ю. ШЕВЦОВА.
ОАО «ВНИИЖТ»

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела xx1.

Перенес: Admin