WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Такарлыкова Алла Сергеевна

ИЗОЛИРУЮЩИЙ ПРОМЕЖУТОК ТЯГОВОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ УСЛОВИЙ СКОРОСТНОГО И ТЯЖЕЛОВЕСНОГО ДВИЖЕНИЯ

специальность 05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

МОСКВА - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ)».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Пупынин В.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Герман Л.А.

кандидат технических наук,

Зимаков В.А.

Ведущая организация: Петербургский государственный университет путей сообщения (ПГУПС)

Защита диссертации состоится « » ________________ 2009г.в ____ час.____ мин.

на заседании диссертационного совета Д218.005.02 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ), по адресу: 127994, Москва, ул. Образцова, 9, стр.9, ауд. __________

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ).

Автореферат разослан « » ___________ 2009г.

Ученый секретарь д.т.н., старший научный

диссертационного совета сотрудник Сидорова Н.Н.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы:

Актуальность работы связана с тенденциями развития в России скоростного и тяжеловесного движения. И то и другое требует высокой надежности всех технических средств, включая и систему электроснабжения. В то же время существующая конструкция изолирующих промежутков, состоящих из изолирующего сопряжения контактной сети и смежных фидеров с установленными на них быстродействующими выключателями, непригодна для условий скоростного и тяжеловесного движения.

Недостатком современной конструкции изолирующего промежутка (ИП) является то, что проход по нему электроподвижного состава (ЭПС) под током может сопровождаться отключением выключателя фидера, питающего набегающую ветвь изолирующего сопряжения ИП, а также образованием дуги между токоприемником и отдающей ветвью изолирующего сопряжения, что может привести к пережогу контактного провода.

В настоящее время для исключения пережогов проводов изолирующего сопряжения ИП имеется специальная сигнализация, оповещающая машиниста о необходимости опустить токоприемник перед въездом на ИП. Естественно, что такое решение неприемлемо для условий скоростного и тяжеловесного движения. Кроме того, широкое применение получило «Устройство защиты от пережогов на изолирующих сопряжениях», которое представляет собой металлические конструкции, навешиваемые на провода ветвей изолирующего сопряжения ИП и предназначенные не для устранения дуги, а для её “перехвата” этими конструкциями, то есть для отвода дуги от контактного инесущего проводов. Опыт эксплуатации таких устройств показал, что их эффективность невелика даже в обычных условиях при тяговых токах порядка 1000-2000 А, и, естественно, они будут совершенно непригодны в условиях скоростного и тяжеловесного движения, когда тяговые токи возрастут в 2-3 раза. Кроме того указанные конструкции имеют большой сосредоточенный вес, существенно снижающий эластичность контактной сети в зоне ИП, что при больших скоростях движения может привести к ударам и поломкам токоприемников ЭПС.

4

Несмотря на то, что проблема «безболезненного» прохода ЭПС через ИП является актуальной даже в обычных условиях никакие другие эффективные способы борьбы с пережогами проводов ИП на данный момент не известны и не применяются.

Цель работы:

Целью диссертационной работы является исследование и разработка схем и конструкций изолирующего промежутка тяговой сети постоянного тока, пригодных для условий скоростного и тяжеловесного движения.

Методика исследования:

В диссертационной работе использованы математическое описание и компьютерное моделирование процессов перераспределения тока ЭПС между смежными фидерами, процессов в магнитных системах выключателей и реле-

дифференциальных шунтов (РДШ), как в обычных условиях, так и в случае использования предлагаемых в работе решений, а также экспериментальные исследования и натурные испытания устройства блокировки выключателей смежных фидеров (УБВСФ), исключающих возможность отключения

выключателей фидеров при проходе ЭПС под током через ИП.

При проведении аналитических исследований применялись: интегрирование дифференциальных уравнений с разделяющимися переменными, операторный и численный методы решения систем дифференциальных уравнений, компьютерное моделирование с помощью электронной лаборатории ELECTRONICS WORKBENCH VERSION 4.1.

Научная новизна работы заключается в втом, что:

- показана возможность снижения бросков тока и вероятности ложных отключений выключателя «принимающего» фидера изолирующего промежутка при использовании изолирующего промежутка с резистивным переводом тока;

- обоснована необходимость блокировки выключателей смежных фидеров изолирующего промежутка при любых схемах его шунтирования быстродействующим

5

выключателем на время прохода по изолирующему сопряжению электроподвижного состава;

- установлено, что реакция на броски тока, ведущая к ложным отключениям, у выключателя типа ВАБ-49 с реле-дифференциальным шунтом обеих модификаций существенно ниже, чем у выключателей АБ-2/4 и ВАБ-43.

Достоверность полученных результатов

Все испытания проводились с использованием современных устройств измерений, в том числе, высокоточного статистического аварийного анализатора (САА), разработанного на кафедре «Энергоснабжение эл.ж.д.» МИИТа. Эффективная работа УБВСФ была доказана предварительным моделированием переходных электромагнитных процессов на фидерах тяговой сети и в самом УБВСФ. Точность моделирования подтверждена экспериментально (расходимость результатов находится в пределах 10%).

Практическая ценность:

  • разработана принципиально новая схема изолирующего промежутка, пригодная для использования в условиях скоростного и тяжеловесного движения;
  • разработаны устройства электрической блокировки для всех типов эксплуатируемых выключателей смежных фидеров ИП, необходимость применения которых оговорена техническими требованиями к устройствам электрификации и электроснабжения в стандарте ОАО «РЖД» «Инфраструктура железнодорожных линий для движения грузовых поездов повышенного веса и длины», разработанного в конце 2008 года.

Внедрение результатов:

На основании материалов диссертации подготовлена техническая документация на изготовление УБВСФ для выключателей типа ВАБ-49.

Апробация работы:

Основные положения работы докладывались на научно-практических конференциях «Неделя науки – «Наука - Транспорту»», проводимых в Московском

6

государственном университете путей сообщения (МИИТ) в 2003-2005 гг, а также в ЦЭ ОАО “РЖД” при обсуждении НИОКР «Устройство

блокировки выключателей смежных фидеров, исключающее их ложные срабатывания при проходе ЭПС под током по изолирующему промежутку

(УБВСФ)», выполненной с участием автора настоящей диссертации.

Публикации:

По теме диссертационной работы имеется 9 публикаций, из них 2 патента на изобретение и одна публикация в издании, рекомендуемом ВАК:

«Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность», №6, 2008 г.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и приложений, содержит 161 страницу машинописного текста, 70 рисунков, 1 таблицу и списка литературных источников с 76 наименованиями.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены актуальность проблемы, необходимость проведения исследований и определены основные направления работы. Отмечено, что над проблемой безаварийного электроснабжения контактной сети трудились такие специалисты, как Марквардт К.Г., Пупынин В.Н, Бадер М.П., Вологин В.А., Борц В.Е., Чекулаев В.Е., Дарчиев С.Х., СавченкоВ.А., Счастный Е.Н., Беляев И.А., Тюрнин П.Г., Горошков Ю.А., Порцелан А.А. и др.

В первой главе диссертации рассмотрена причина возникновения электрической дуги, приводящей к пережогу проводов изолирующего сопряжения ИП. Выявлено, что таковой является отключение выключателя набегающего фидера из-за скачка (приращения) тока фидера в момент заезда ЭПС на ИП или при съезде с него (рис. 1). Причиной же отключения являются специфические защитные характеристики быстродействующих выключателей, используемых на фидерах тяговой

7

сети постоянного тока типа АБ-2/4, ВАБ-43 и последнего ВАБ-49. Поэтому был проведен анализ уже известных ранее характеристик выключателей АБ-2/4 и ВАБ-43, а также расчет характеристик реле-дифференциальных шунтов (РДШ) выключателя ВАБ-49. Некоторые из них приведены на рис. 2 и 3.

Еще одним эффективным решением является применение устройств электрической блокировки выключателей ИП на время прохода ЭПС по ИП. Последнее является одним из технических требований к устройствам электрификации и электроснабжения в стандарте ОАО «РЖД» «Инфраструктура железнодорожных линий для движения грузовых поездов повышенного веса и длины», разработанного в этом году.

Было отмечено, что предлагаемые решения, исключив срабатывание выключателя, позволяют избежать появления мощной дуги, поддерживаемой за счет большой индуктивности контура, включающего индуктивности первичной питающей сети, трансформаторов подстанции, отдающего фидера Ф1 и фидера

от­соса тяговой подстанции с реактором сглаживающего устройства. Однако, даже если срабатывания выключателя не произойдет, сход ЭПС под током с ИП нормально сопровождается появлением короткой дуги между токоприёмником и сбегающей ветвью изолирующего сопряжения ИП. При больших токах, потребляемых тяжеловесными и скоростными поездами (3000-4000 А), горение такой дуги может быть опасным для обычных контактных проводов ИП и поэтому недопустимо.

Конструкция ИП с резистивным переводом тока подразумевает использование контактных проводов, имеющих большое сопротивление, поэтому появление такой дуги не будет иметь ощутимых последствий.

В случае же использования схемы ИП с устройством блокировки выключателей смежных фидеров при скоростном и тяжеловесном движении вероятность пережога контактных проводов сохраняется. Поэтому такую схему было бы желательно дополнить шунтированием ИП на время прохода ЭПС с помощью быстродействующего выключателя. На рис. 4 показан один из возможных вариантов схемы управления шунтирующим выключателем.

8

Рис. 1. Принципиальная схема ИП (а) и процесс изменения токов смежных фидеров при проходе по нему ЭПС под током Iп (б, в):

ИП изолирующий промежуток; Т токоприемник;

Ф1, Ф3 смежные фидера тяговой сети;

Rф1, Rф3 сопротивления фидеров Ф1 и Ф3;

Lф1, Lф3 индуктивности фидеров Ф1 и Ф3;

Iф1, Iф3 токи фидеров Ф1 и Ф3; Iп ток ЭПС.

9

Рис. 2. Характеристики срабатывания выключателя типа АБ-2/4.

Рис. 3. Характеристики срабатывания реле РДШ 1 для диапазона уставок

Iср= (1600 4000) А.

10

Рис. 4. Схема шунтирования ИП быстродействующим выключателем на время прохода ЭПС по ИП:

1, 3 быстродействующие выключатели смежных фидеров Ф1 и Ф3;

2 реле времени; 4 схема совпадения; 5 датчики тока левой и правой секций контактной сети; 6 датчики скорости нарастания тока фидеров Ф1 и Ф3;

7 шунтирующий выключатель; 8 и 9 соответственно блоки включения и отключения выключателя 7.

Во второй главе проведен расчет переходного процесса перераспределения тока ЭПС между смежными фидерами, питающими левый и правый участки контактной сети, учитывая возможное расположение тяговой подстанции (в центре, начале или

конце станции). Найдены основные параметры расчетной схемы активное сопротивление, индуктивность, взаимоиндуктивность проводов питающих фидеров, эквивалентное сопротивление системы “контактный провод - несущий трос - усиливающий провод”, постоянная времени переходного процесса перераспределения тока.

11

Показано, что переходный процесс в смежных фидерах ИП, при проходе по нему ЭПС под током, практически не зависит от месторасположения тяговой подстанции (т.е. от соотношения длин питающих фидеров), а сами токи фидеров соответственно будут равны (1):

(1)

при въезде на ИП при съезде c ИП

где: Iп – ток, потребляемый ЭПС;

– постоянная времени переходного процесса перераспределения тока Iп.

В третьей главе разработана принципиальная схема ИП с резистивным переводом тока и показано как при этом должна будет выглядеть картина изменения токов смежных фидеров при проходе ЭПС по ИП (рис. 5).

В качестве резистивного материала контактных проводов изолирующего сопряжения ИП предложено использовать сталь или фехраль.

рис. 5. Принципиальная схема ИПРПТ (а) и качественная картина процесса перераспределения тока ЭПС между смежными фидерами указанного ИП (б).

12

рис. 6. Токи смежных фидеров iФ1 и iФЗ при проходе ЭПС по первой (а) и второй (б) частям ИПРПТ (резистивные ветви ИП из фехрали,

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»