CC BY
23
СЕКЦИЯ
«ТРАНСПОРТ И СВЯЗЬ, КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ»
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДЛЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Терёхин Илья Александрович
преподаватель ОмГУПС, РФ, РФ, г. Омск Е-mail: [email protected]
Кондратьев Юрий Владимирович
канд. техн. наук, доц. ОмГУПС, РФ, г. Омск Е-mail: _ juvk. omgups. [email protected]
Кремлев Иван Александрович
канд. техн. наук, доц. ОмГУПС, РФ, г. Омск Е-mail: [email protected]
Рыбалкин Сергей Владимирович
тудент ОмГУПС, РФ, г. Омск Е-mail: [email protected]
EXPERIMENTAL EVALUATION OF THE OPPORTUNITY USE OF CONTACT NETWORK SUPPORT FOR PASSING CURRENT SHORT CURRENTS
Ilya Teryokhin
lector of OSTU, Russia, Omsk
www.sibac.info
Yury Kondratyev
candidate of Technical Sciences, Associate Professor of OSTU,
Russia, Omsk
Ivan Kremlev
candidate of Technical Sciences, Associate Professor of OSTU,
Russia, Omsk
Sergey Rybalkin
student of OSTU, Russia, Omsk
АННОТАЦИЯ
В статье представлена экспериментальная оценка возможности использования арматуры опор контактной сети для прохождения токов короткого замыкания. Отражена методика проведения экспериментальных испытаний без ограничения движения поездов. Проведено сравнение результатов экспериментальных испытаний с имитационным моделированием.
ABSTRACT
The article presents an experimental evaluation of the possibility of using the armature of the contact-line supports for the passage of short-circuit currents. Reflected the technique of conducting experimental tests without limiting the movement of trains. The results of experimental tests are compared with simulations.
Ключевые слова: электрификация; опорное хозяйство; короткое замыкание; контактная сеть; разземление опор.
Keywords: electrification; support equipment; short circuit; contact network; ungrounded support.
В 2009 г. в результате совместной работы ОмГУПСа, ООО «НИИЭФА-Энерго» и Западно-Сибирской железной дороги впервые на сети железных дорог РФ на участке Карасук-Зубково в опытную эксплуатацию были введены серийно выпускаемые блоки микропроцессорной релейной защиты типа ЦЗАФ-27,5 кВ с реализованным в них алгоритмом защиты от замыканий на разземленные опоры, разработанным в ОмГУПСе. В 2012 г. по заданию департамента Электрификации и электроснабжения первый опытный участок электрифицированной железной дороги без заземления опор контактной сети на рельсы - четный путь перегона Карасук - Зубково - был введен в эксплуатацию [1, 2, 3].
Сотрудниками ОмГУПСа совместно с сотрудниками Дорожной электротехнической лаборатории (ДЭЛ) и Карасукской дистанцией электроснабжения (ЭЧ-14) в октябре 2015 г. выполнена экспериментальная оценка условий электробезопасности, электромагнитного влияния и дана оценка возможности использования арматуры для прохождения кратковременных токов промышленной частоты при замыканиях на группу опор 761 - 779, расположенную в районе 403-го км нечетного пути двухпутного участка тяговой подстанции (ТПС) Чебачий - посту секционирования (ПС) Зубково (рисунок 1). Эксперимент проводился без ограничения пропуска поездов.
ТПС Карасук ПС Чебачий ТПС Зубково
Рисунок 1. Схема питания контактной сети участка Карасук - Зубково
Перед проведением экспериментальной оценки были измерены сопротивления растеканию токов с арматуры подземной части опор СКЦ на исследуемом участке, удельное сопротивление грунта и влажности. Измерение сопротивления осуществлялось между закладными деталями (консолями) и тяговым рельсом сертифицированным прибором контроля опор ПК-2. Результаты измерений представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Сопротивления растеканию токов с арматуры подземной части опор
№ опоры 761 763 765 767 769 771 773 775 777 779
Яоп, Ом 12,4 13,5 17,8 21,4 15,9 12 15,6 12,8 15,7 14,8
www.sibac.info
Максимальное сопротивление при заземлении опор контактной сети на рельс составило 21,4 Ом (опора № 767), минимальное 12 Ом (опора № 771).
Измерение удельного сопротивления грунта осуществлялось сертифицированным прибором ИС-10. Значение удельного сопротивления на данном участке - 94 Ом-м. Измерение влажности бетона осуществлялось сертифицированным прибором МГ4Б. Значение влажности опоры № 771 составило - 6 %.
Экспериментальная оценка возможности использования арматуры опоры СКЦ для прохождения токов КЗ заключалась в измерении плотности тока, протекающего по арматуре опоры, при отсутствии заземления опор контактной сети на тяговую рельсовую сеть. (рисунок 2).
1 - гибкие клещи (пояс Роговского); 2 - многодиапазонный адаптер для гибких клещей; 3 - «Транс-АУРА»; 4 - инвертер; 5 - источник постоянного напряжения 12В
Рисунок 2. Схема проведения экспериментальной оценки возможности использования арматуры для прохождения кратковременных токов промышленной частоты
ССибАК
Технические науки — от теории к практике тги\ \1Ь«с. т/о_N° 6 (66). 2017г.
Запись плотности тока протекающего по арматуре опоры осуществлялась с помощью регистратора аварийных процессов «Транс-АУРА».
Эксперимент проводился на опоре № 771, имеющей минимальное сопротивление растеканию токов с арматуры подземной части опор. Опоры № 761 - 779 были объединены тросом группового заземления (ТГЗ), который был соединен с внутренним заземляющими спусками опор. После замыкании на группу опор через 3 с произошло отключение выключателя фидера контактной сети на ТПС Зубково.
Среднеквадратичное значение (эффективное значение) плотности тока протекающего по арматуре опоры за период времени протекания тока КЗ определяется по формуле
* *ф = Г0'2 . (1)
Полученные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Результаты измерения плотности тока протекающего по арматуре
опоры № 771
Удельное сопротивление земли рз, Ом-м Влажность бетона % Ток фидера (измеренный ЦЗАФ на ТПС Зубково), А Плотность тока 1, А/м2
94 6 2804 33,8
На основе полученных данных был произведен расчет погрешности результатов имитационного моделирования и экспериментальных данных по формуле:
5 ='мод ~эксп 100%. (2)
[
эксп
где: iмод - плотность тока, полученная в результате моделирования; Ъксп - плотность тока, полученная опытным путем. Результаты расчета погрешности модели представлены в таблице 3, с учетом применения методов линейной интерполяции к данным полученным при имитационном моделировании, а также с учетом группы из 10 опор.
www.sibac.info
Таблица 3.
Результаты расчета погрешности модели
Вид тока Плотность тока ^ А/м2 ё , %
модель эксперимент
Кратковременный 50 Гц, 3 с 36,6 33,8 8,3
Проанализировав полученные данные можно сделать вывод, что ё не превышает 8,3 %. Это доказывает, ранее выдвинутую теорию о влиянии на допустимую плотность тока удельного сопротивления бетона, учитывающую наличие продольного газообразного слоя.
Существующие конструкции железобетонных опор СКЦ можно использовать в качестве заземлителей при небольших технических доработках. Железобетонные фундаменты опор контактной сети типа ТСА и ТСС можно использовать в качестве заземлителей только при использовании универсального модернизированного фундамента, с учетом объединения опор в группы ТГЗ. Однако для комплексной оценки возможности использования опор без соединения с рельсами необходимо дать оценку электробезопасности и электромагнитному влиянию.
Список литературы:
1. Кондратьев Ю.В. Развитие опорного хозяйства железных дорог с учетом работы защит фидеров контактной сети без заземления опор на рельсы [Текст] / Ю.В. Кондратьев, И.А. Кремлев, И.А. Терёхин // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы научно-практической конференции. Омск, 2014. С 63-68.
2. Кремлев И.А. Обеспечение эксплуатации контактной сети переменного тока без заземления опор на рельсы [Текст] / И.А. Кремлев, Р.Б. Скоков, Г.С. Магай // Межвузовский тематический сборник научных трудов / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 24-28.
3. Кващук В.А. Новая защита контактной сети: опыт Западно-Сибирской дороги [Текст] / В.А. Кващук, В.Ф. Степанов, И.А. Кремлев // Локомотив. 2010. № 11 (647). С. 44-45.
