ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДЛЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

EXPERIMENTAL EVALUATION OF THE OPPORTUNITY USE OF CONTACT NETWORK SUPPORT FOR PASSING CURRENT SHORT CURRENTS

 Ilya Teryokhin

lector of OSTU,

Russia, Omsk

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.

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

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

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

.                                      (1)

Полученные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты измерения плотности тока протекающего по арматуре опоры № 771

На основе полученных данных был произведен расчет погрешности результатов имитационного моделирования и экспериментальных данных по формуле:

.                                     (2)

где:   i_мод – плотность тока, полученная в результате моделирования;

i_эксп – 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.

Таблица 3.

Результаты расчета погрешности модели

Проанализировав полученные данные можно сделать вывод, что  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.