МДК 02.01 Основы технического обслуживания устройств систем СЦБ и ЖАТ
Тема 1.1. Построение электропитающих устройств систем СЦБ и ЖАТ
1.2.4. Защита кабельных и воздушных линий СЦБ от опасных и мешающих влияний
Методы и средства защиты линий СЦБ от опасных и мешающих влияний
Низковольтные вентильные разрядники. На сети железных дорог широко распространены низковольтные разрядники типов РВН-0.5 и РВНШ-250, состоящие из одного искрового промежутка и вентильного диска. Разрядники типов РВН-0.5 защищают устройства СЦБ, включенные в силовые цепи напряжением 380/220 В переменного тока, а разрядники типа РВНШ-250 — низковольтные силовые цепи напряжением 220/110 В и линейные сигнальные цепи. В порядке исключения разрядники типа РВНШ-250 применяют для защиты рельсовых цепей от атмосферных (при автономной тяге) и коммутационных (при электротяге) перенапряжений, возникающих в них при коротком замыкании контактных сетей электрических железных дорог.
Трёхэлектродный керамический разрядник типа Р-97 (рис. 1) содержит два искровых промежутка, каждый из которых состоит из плоского полого цилиндра (таблетки) с металлическими торцовыми поверхностями. Боковая поверхность таблетки выполнена из огнестойкого керамического материала в виде кольца. Внутренняя область таблетки под определенным давлением заполнена смесью инертных газов. В ней расположены два электрода. Эти электроды приварены к внутренним торцовым поверхностям металлических дисков. Внешние торцовые поверхности дисков служат электродами искрового промежутка. Средние торцовые металлические поверхности каждой из двух таблеток искровых промежутков электрически соединены между собой сваркой. Между ними расположен средний вывод (электрод) разрядника цилиндрической формы. Крайними электродами разрядника являются ножевые выводы, приваренные к двум другим торцовым поверхностям таблеток. Средний электрод предназначен для заземления разрядника, а два крайних (ножевых) - для включения его в двухпроводную электрическую цепь.
Рисунок 1 - Трёхэлектродный керамический газонаполненный разрядник Р-97
Оксидноцинковые выравниватели типа ВОЦШ. В отличие от разрядника выравниватель не имеет искрового промежутка. Его основным элементом является вентильный диск, сопротивление которого резко изменяется в зависимости от приложенного напряжения: уменьшается с увеличением напряжения и возрастает при его снижении. Выравниватели, как и разрядники, могут пропускать импульсы тока в обоих направлениях. Время их срабатывания (пробоя) измеряется микросекундами, т.е. они срабатывают в 1000 раз быстрее разрядников. Это время соизмеримо с временем срабатывания полупроводникового прибора. Поэтому выравниватели применяют, главным образом, в качестве дополнительного каскада защиты полупроводникового прибора от поперечных перенапряжений «провод -провод». Эти средства защиты включают, как правило, параллельно полупроводниковому прибору. Иногда их используют в качестве разрядников и включают между проводом и землей. Выравниватели являются защитными приборами многократного действия. Они имеют высокую механическую прочность, обеспечивающую стабильность электрических параметров при вибрациях, вызываемых движением поездов. Выравниватели просты по конструкции и не требуют особого ухода. Выравниватели типа ВОЦШ (В – выравниватель, ОЦ - оксидноцинковый, Ш - штепсельного типа) маркируют с указанием номинального напряжения защищаемой цепи (ПО, 220 и 380 В) и классификационного напряжения варистора, используемого в данном выравнивателе (например, ВОЦШ-220/560, где 220 — номинальное напряжение В выравнивателя, а 560 — классификационное напряжение В, находящегося в нем варистора).
На сети железных дорог используют оксидноцинковые и керамические выравниватели.
Оксидноцинковый выравниватель типа ВОЦШ-110 состоит из вентильного диска, устанавливаемого на стандартной двухштырной колодке СЦБ. В качестве диска используют оксидноцинковые варисторы тина СН2-2Б с классификационным напряжением от 330 до 470 В. Классификационные параметры применяемых вариантов тина СН2-2Б и их энергия рассеивания при воздействии одиночного импульса тока 8/20 мкс.
В оксидноцинковом выравнивателе типа ВОЦШ-220 (для электрических цепей напряжением 220 В) в качестве вентильного диска использованы варисторы типа СН2-2Б с более высокими классификационными напряжениями от 510 до 620В.
Оксидноцинковый выравниватель типа ВОЦШ-380 (для электрических цепей напряжением 380 В) является наиболее высокоомным и мощным зашитым прибором, в котором используют варисторы типа СН2-2Б с классификационными напряжениями от 680 до 1000 В. Энергия рассеивания таких выравнивателей для волны 8/20 мкс.
Перед установкой оксидноцинкового выравнивателя следует измерить классификационное напряжение Uк находящегося в нем варистора RU, и ток утечки при нормированном напряжении промышленной частоты. Классификационное напряжение необходимо измерять при нормальных климатических условиях. При этом следует учитывать, что включение вольтметра PV непосредственно в зажимы выравнивателя может дать ошибочный результат измерения тока утечки, так как в этом случае миллиамперметр РА будет фиксировать сумму токов, протекающих через выравниватель и вольтметр, сопротивления которых почти равноценны. Вольтметр должен быть присоединен к выходным зажимам стабилизированного источника напряжения постоянного тока. Напряжение UK следует измерять при кратковременном пропускании через выравниватель постоянного тока, равного 1 мА, в течение не более 3 сек. с интервалами между включениями не менее 5 сек. Ток утечки у выравнивателя измеряют по схеме с источником переменного тока при нормальных климатических условиях. Для измерения тока утечки выравнивателя тина ВОЦШ-110 напряжение источника тока должно быть равным 110 В.
Рисунок 2 - Схема измерения классификационного напряжения
Токи утечки выравнивателей типов ВОЦШ-220 и ВОЦШ-380 следует измерять при напряжении переменною тока 220 В. С течением времени ток утечки выравнивателя увеличивается и может достигнуть таких значений, при которых произойдет пробой (прожог) выравнивателя. Чтобы избежать этого, ежегодно до грозового сезона следует контролировать токи утечки выравнивателя. Перед измерением варистор следует вынуть из корпуса выравнивателя и тщательно осмотреть его торцовые и боковые поверхности. Точки на обеих торцовых поверхностях варистора свидетельствуют о его сквозном прожоге, который обычно сопровождается резким увеличением тока утечки. При некоторых видах прожога ток утечки не увеличивается. Поэтому независимо от результатов измерения варисторы со следами сквозною прожога должны быть заменены новыми. Замене подлежат также варисторы со сколами или трещинами боковой поверхности.
Необходимо заметить, что при сквозном прожоге через варистор будет протекать ток под действием рабочею напряжения защищаемой цепи, который может вызвать его разогрев до температуры 200°С и возгорание монтажа защищаемого полупроводникового прибора. В некоторых электрических цепях для исключения короткого замыкания выравниватели типа ВОЦШ включают через предохранители различного номинала.
Керамические выравниватели типа ВК-10. Их применяют па участках с автономной тягой для грозозащиты путевых приборов импульсных рельсовых цепей постоянного тока и кодовых рельсовых цепей. Керамические выравниватели типа ВК-10 включают между нитями железнодорожной колеи. Керамические выравниватели типа ВК-20 имеют вентильный диск с более высоким, чем у выравнивателя типа ВК-10, сопротивлением и меньшим током утечки. Ими защищают рельсовые цени, напряжение питания которых 20 В. При напряжении переменною тока 10 и 20 В токи утечки керамических выравнивателей типов ВК-10 и ВК-20 должны быть не более 35 и 9 мА соответственно. Керамические выравниватели типа ВК с ненормированными токами утечки подлежат замене. Керамические выравниватели включают параллельно защищаемому полупроводниковому прибору для ограничения поперечных перенапряжении.
Рисунок 3 - Схема тиристорного устройства защиты типа УЗТ
Их используют на электрифицированных участках железных дорог переменного тока для защиты путевой аппаратуры рельсовых цепей от коммутационных перенапряжений, возникающих при аварийных режимах работы тяговой сети и асимметрии тяговых токов рельсовых цепей. Отечественной промышленностью выпускаются два типа защитных устройств: УЗТ-1 и УЗТ-2 соответственно для защиты питающих и релейных концов рельсовых цепей.
В каждом УЗТ (рис. 3) находится тиристорпый блок, состоящий из двух тиристоров VS1, VS2, включенных встречно-параллельно, и двух оксидно-цинковых варисторов RU1 и RU2, установленных в цепи управления тиристорами. Напряжение срабатывания УЗТ-1 и УЗТ-2 соответственно (600±200) В и (160±40)В.
Принцип действия УЗТ заключается в следующем. При отсутствии импульсов коммутационных перенапряжений тиристоры закрыты и ток, протекающий через тиристорпый блок, очень мал. Сопротивление УЗТ измеряется сотнями кило Омов. При воздействии импульсов коммутационных перенапряжений ток варисторов, включенных в цепи управления, увеличивается лавинообразно. Тиристор открывается мгновенно и ею сопротивление снижается с сотен кило Ом до нескольких Ом. Защищаемые путевые приборы шунтируются и ограничиваются коммутационные перенапряжения устройствами УЗТ-1 и УЗТ-2 до значения, равного остающемуся напряжению выравнивателя, т.е. до 1200 и 400 В. соответственно при максимальном токе 120 А. Напряжение срабатывания и токи утечки указанных тиристорных защитных устройств измеряют 1 раз в 3 года.
Тиристорные защитные устройства с ненормированными значениями напряжения срабатывания и тока утечки более I мА должны быть заменены новыми.
Контрольные вопросы
1. Почему в вентильных разрядниках рабочее сопротивление должно быть нелинейным?
2. Как классифицируются разрядники по типу конструкции и электрическим характеристикам?
3. Каковы источники опасных напряжений и токов?
4. В каком случае должны быть заменены тиристорные защитные устройства?
5. В каком случае подлежат замене керамические выравниватели?
6. В каком случае подлежат замене варисторы?
7. Какими параметрами характеризуются выравниватели?
8. Какие приборы существуют для защиты линий от перенапряжений и опасных токов?
9. Каково назначение разрядников? На каком явлении основано их защитное действие?
10. Почему в схемах защиты рельсовых цепей разрядники являются недостаточно эффективными? Каковы отличительные особенности выравнивателей?
| 
