Вопросы грозозащиты
Участники заседания секции «Автоматика и телемеханика» Научно-технического совета ОАО «РЖД» обсудили вопросы и перспективные решения организации защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений, а также работу устройств ЖАТ в условиях влияния обратного тягового тока.
■ Заместитель главного инженера ЦДИ Г.Ф. Насонов отметил, что тема заседания очень важная и актуальная. «Мы должны вместе обозначить проблемы, существующие в хозяйстве, и наметить их решения. Нам предстоит сделать новый шаг в защите наших устройств», - подчеркнул он.
Вопрос влияния обратного тягового тока также имеет важное значение. С ростом весовых норм и сокращением интервалов движения поездов увеличиваются тяговые токи в обратной тяговой сети. При этом важно обеспечить пропуск тягового тока и защиту от его влияния.
С докладом о нормативном обеспечении технических средств защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений выступил начальник отдела организации и внедрения технических средств Управления автоматики и телемеханики А.С. Синецкий.
Докладчик рассмотрел проблемы защиты от перенапряжений, в том числе в области нормативного обеспечения, а также подходы к решению задачи в целом.
Возможность воздействия внешних электрических помех, опасных и мешающих влияний на аппаратуру ЖАТ независимо от происхождения нивелируется тремя направлениями технических методов: увеличением электрической прочности, уравниванием потенциалов и снижением наведенного напряжения. Для каждого направления имеются свои технические средства, решения и нормативная база.
Существующие проблемы защиты от перенапряжений в специфике хозяйства ЖАТ обусловлены не только пробелами в нормативной базе и недостатками технических средств, но и пограничными проблемами на стыке хозяйств.
Согласно статистике за прошлый год основными каналами проникновения атмосферных перенапряжений в цепи ЖАТ стали рельсовая линия или контактная сеть (КС), а также прямые удары молнии в рельсы и контактную сеть.
При ударе молнии в контактную сеть или ее опору происходит повреждение изоляторов КС и создается канал протекания тягового тока в устройства ЖАТ. Тяговый ток в этом случае воздействует на оборудование ЖАТ в течение времени срабатывания защиты на тяговой подстанции, которое значительно превышает
длительность грозового импульса. За это время повреждается аппаратура ЖАТ и выходят из строя приборы защиты (УЗИП).
Что касается коммутационных перенапряжений, то тут в общей сложности 43 % перенапряжений пришли из тяговой сети.
В сравнении с предыдущими годами наблюдается плавный уход от проблемы перенапряжений, приходящих по линиям электропитания, и повышение актуальности защиты со стороны рельсовой линии.
Одним из нерешенных вопросов остается применение УЗИП в условиях возможности заноса потенциала и проникновения перенапряжения через устройство заземления. Нецелесообразно отказываться от УЗИП в условиях применения микропроцессорных систем и критической необходимости снижения потенциала «провод-земля» при воздействии импульсных помех. При этом возможность заноса потенциала через УЗИП и тем более протекания сопровождающего тока необходимо минимизировать. Здесь должно быть обосновано применение как УЗИП, исключающих их полный пробой, так и их подключение к грамотно организованным заземляющим устройствам.
Несмотря на возможность выполнения полного комплекса работ по обследованию электромагнитной обстановки, сегодня не хватает инженерных методик и рекомендаций с ясным и однозначным описанием принципов организации защиты от перенапряжений в зависимости от собранного объема исходных данных.
Фактически действующим остается ряд устаревших документов, не отвечающих современным требованиям, как по методам защиты, техническим средствам, так и электромагнитной обстановке. Разработанные методические указания по применению устройств УЗИП не решили в полной мере эту задачу.
В современных условиях возможно и необходимо использовать специализированное ПО, например для расчета параметров электромагнитной обстановки и принятия решения по экранированию кабелей для снижения опасных и мешающих влияний.
Все эти вопросы невозможно решить без участия отраслевой науки, разработчиков и изготовителей новых технических средств. Безусловно, при создании новых технических средств необходимо учитывать и возможность разработки методических документов по их применению.
Предложения по защите кабельных линий от воздействия атмосферных и коммутационных перенапряжений высказал главный специалист института «Гипротранссигналсвязь» А.Н. Кириллов.
С учетом применения новых типов кабеля, геотекстиля, движения тяжеловесных поездов, укладки кабеля вне тела земляного полотна необходимо провести научно-исследовательские работы с привлечением специализированных научно-исследовательских институтов в составе НИОКР.
Кроме того, следует разработать и внедрить средства диагностики и мониторинга (СТДМ) состояния кабеля на вводах постов ЭЦ (измерение параметров наведенного напряжения, токов, температуры нагрева).
Необходимы новые типы кабельных муфт, инструкции по монтажу кабелей, учитывающие разделку металлических оболочек кабеля с возможностью визуального контроля, а также термо- и огнестойкие кабельные лотки из полимерных материалов в анти-вандальном исполнении, устойчивые к воздействию ультрафиолетовых лучей.
Устройства защиты и автоматики должны максимально быстро прерывать уже фактически наступившие аварийные ситуации. В то же время само отключение оборудования и прерывание технологических процессов несут существенный ущерб. Его можно избежать, если прогнозировать наступление аварийной ситуации.
Об этом рассказал генеральный директор ООО НПП «Прорыв» В.А. Тухас. В качестве решения поставленной задачи он предложил применение технологии прогноза остаточного ресурса УЗИП и технологии прогноза нарушений в работе оборудования с использованием нейросети для событий с кумулятивным эффектом, таких как электрический пробой.
Так, испытательный генератор для тестирования устройств защиты от импульсных перенапряжений, созданный совместно Дивизионом ЖАТ и НПП «Прорыв», тестирует любые УЗИП и выдает конкретные параметры состояния оборудования.
При использовании интеллектуального средства измерения показателей качества электроэнергии с искусственной нейронной сетью она регистрирует предвестники короткого замыкания (события «земля в сети» - возрастающие импульсы напряжения не-симметрии обратной последовательности) за семь дней до момента события.
Риск сбоя оборудования вырастает при строительстве высокоскоростных железнодорожных магистралей, поэтому на участках строящейся ВСЖМ рекомендуется проведение опытно-промышленной эксплуатации указанных технологий.
Свои решения по устройствам защиты от перенапряжений и грозозащиты представили разработчики. Среди них: УЗИП с терморасцепителем, аппаратура защиты числовой кодовой автоблокировки, релейные шкафы со встроенной грозозащитой, применение двухступенчатой защиты по цепям электропитания и др.
Выступление главного инженера ООО ЭТЗ «ГЭКСАР» Д.В. Хорошавина касалось повышения надежности работы трансмиттеров ЭКПТ-УС и результатов испытаний новой разработки для дополнительной защиты от коммутационных перенапряжений.
В 2022 г. на Восточном полигоне был зафиксирован всплеск случаев срабатывания защиты от перенапряжения, установленной в электронном кодовом путевом трансмиттере ЭКПТ-УС-1.
Для снижения влияния на работу прибора перенапряжений в сетях электропитания было выработано предложение о подключении электропитания трансмиттера от преобразователя частоты типа ПЧ-50/25 напряжением 175-242 В и частотой 25 Гц на Забайкальской дороге. После переключения питания отказы по перенапряжению зафиксированы не были.
С целью повышения эксплуатационной надежности устройств ЖАТ путем обеспечения высокой стабильности питающих их напряжений разработана новая модификация параметрического преобразователя частоты - ПЧ-50/50.
Областью его применения является электропитание и защита аппаратуры устройств СЦБ от импульсных помех, создаваемых коммутационными процессами, на линиях с любым видом тяги. Изделия размещаются в релейных помещениях станций, релейных шкафах перегонов, транспортабельных модулях и др.
Испытания преобразователя проводились на базе испытательного центра АО «НИИАС». Выяснилось, что при его включении происходит полное подавление микросекундных помех. Рекомендуются дальнейшие испытания прибора в условиях реальной эксплуатации в устройствах ЖАТ.
Во время обсуждения спикеры подметили, что с момента начала разработки стандартов по защите от молнии (более 10 лет) появился опыт внедрения, изменился подход к процессу познания и создания системы защиты. Действующая Концепция комплексной защиты технических средств и объектов железнодорожной инфраструктуры от воздействия атмосферных и коммутационных перенапряжений и влияний тягового тока исчерпала себя и нуждается в переиздании.
НАУМОВА Д.В.
