Устройство для контроля и защиты электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений

Устройство для контроля и защиты электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>792416

f63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14Л178 (23) 2684943/24-07 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 301?80 Бюллетень Йо 48

Дата опубликования описания . 301?80 (51)М. Кл

Н 02 Н 3/08

Н 02 Н 7/26

В 60 И 3/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (5З) УДК 621. 316..925(088.8) (72) Авторы изобретения .

Е.N. Ульяницкий, Ф.К. Голубев, В.В. Дуров и П.С. Коваленко (71) Заявитель

Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ

0Т ДУГОВЫХ И ИСКРОВЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Изобретение относится к устройствам защиты электрических систем постоянного тока и может быть использовано для контроля и защиты автономных электрических систем пассажирских вагонов.

Известно устройство для защиты сетей постоянного тока электрифицированных железных дорог от коротких замыканий f1), которое имеет датчик тока, три частотных канала, настроенных на узкие полосы частот, пороговый элемент и исполнительный орган.

Для коротких замыканий в питающей сети характерно возрастание уровней определенных полос частот переменных составляющих тока. Сигналы этих частот фильтруются, усиливаются и подаются на пороговые элементы устройства. Временное совпадение импульсов на выходе частотных каналов является признаком короткого замыкания.

Недостатком устройства является высокая чувствительность к коммутационным помехам, возникающим при ра-. боте коммутирующей аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для защиты тяговых сетей электрифицированных железных дорог постоянного тока от коротких замыканий (21, принцип действия которого основан на анализе высокочастотных составляющих в токе защищаемой электрической сети» Устройство имеет датчик тока, два частотных канала, настроенных на узкие полосы частот, логический элемент И, реле времени и исполнительный орган.

При коротком замыкании с любой величиной тока в спектре частот последнего появляются характерные полосы, вызванные дугой. Сигналы в этих полосах частот выделяются, усиливаются

15 и подаются на элементы амплитудновременной селекции, сравнивающие приходящие импульсы сигнала с импульсами установленной длительности 0,3 с.

Эта величина выбрана по максималь20 ному времени длительного искрения под токоприемником электроподвижно- . го состава. При коротком замыкании, превышающим по времени уставку, на вход логического элемента И посту25 пают два импульса, сигнализирующие об аварии. При этом временное совпадение импульсов обоих каналов на входе логической части устройства также является необходимым признаком корот»

З0 кого замыкания.

792416 чувствительность к помехам, создаваемым генератором, и не чувствительно 1$ к пожароопасным искрениям.

Целью настоящего йзобретения является повышение надежности и чувствительности устройства. сигнал (импульсы) поступают на входы дугового блока 3, блока регистрации искрений 4 и на два входа блока сброса 5.

При повторяющихся с частотой

f 3, 0,8 Гц, характерной для пожароопасного режима, искрениях сформированный сигнал (импульсы f З 0,8 Гц и скважностью 0, ) 3,0) накапливается интегратором до уровня срабатывания порогового элемента блока 4 в течение t 2,0 с. Пороговый элемент, переключаясь, выдает сигнал на вход усилителя индикации .

О При дуговом повреждении электрической сети сформированный сигнал длительностью t > 1,0 с сравнивается по времени с уставной реле времени (время задержки сигнала 1,0 с, время отпускания 0,01 c) дугового блока 3

Уровень помех, создаваемых генератором (искрение коллекторов и т.д.). соизмерим с уровнем гармоник в токе и напряжений, характерных для дуги в электрических сетях постоянного тока пассажирских вагонов.

Кроме того, в процессе эксплуатации электрических сетей пассажирских вагонов в местах ослабления клеммных соединений возникают искрения, частота появления которых зависит от скорости движения поезда и др. причин.

Эти искрения опасны в пожарном отношении и должны быть выявлены.

Указанное устройство имеет высокую

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля и защиты электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений, содержащее приемный элемент, выход которого соединен с входом частотного блока, к выходу которого подключен дуговой блок, логический элемент И первый вход которого соединен с выходом дугового блока и исполнительный орган первым входом подключенный к выходу элемента И, снабжено блоком регистрации искрений, блоком сброса и элементом НЕТ при этом к выходу частотноГо блока подключены первый вход блока регистрации искрений и два входа блока сброса, соединенного своим выходом со вторым входом блока регистрации искрений, выход которого соединен со вторым входом вышеупомянутого элемента И и первым входом элемента НЕТ, второй вход которого подключен к выходу дугового блока, а выход ко второму входу исполнительного органа.

Кроме того, приемный элемент выполнен в виде трансформаторного датчика тока с ферромагнитным сердечником с зазором, начало токовой обмотки которого, включенной последовательно в цепь нагрузки, соединено с одним полюсом генератора, к другому полюсу генератора через конденсатор подключено начало шунтовой обмотки, а концы токовой и шунтовой обмоток соединены с нагрузкой.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 представлена схема приемного элемента, включенного в защищаемую электрическую сеть вагона.

Устройство для контроля и защиты электрических сетей пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений, содержит приемный элемент 1, выполненный в виде трансформаторного датчика тока,с ферритовым сердечни45

5

6 ком с зазором и тремя обмотками, частотный блок 2, содержащий полосовой фильтр, выпрямитель и пороговый элемент, дуговой блок 3, блок регистрации искрений 4, содержащий интегратор, пороговый элемент и усилитель индикации, блок сброса 5, выполненный на реле времени и логическом элементе И, элементы И 6, НЕТ 7 и исполнительный орган 8, содержащий реле сигнализации искрений и силовой управляемый вентиль.

Приемный элемент содержит токовую обмотку 9 датчика тока, шунтовую обмотку 10 датчика тока, вторичную об:мотку 11 датчика тока, конденсатор 12, ферритовый сердечник 13, генератор 14 постоянного тока, электрическую нагрузку 15 вагона. Позицией 16 обозначены электрические дуга и искрения.

В нормальном режиме работы защищаемой сети гармоники тока (по уровню превышающие гармоники тока, генерируемые дугой), создаваемые генератором 14, направлены в шунтовой 10 и токовой 9 обмотках приемного элемента 1 встречно. Результирующий магнитный поток в сердечнике 13, создаваемый этими токами, и соответственно ЭДС, вторичной обмотки 11 равны нулю.

При дуговых и искровых повреждениях электрической сети вагонов гармоники тока направлены в токовой 9 и шунтовой 10 обмотках датчика согласно. Результирующий магнитный поток в этом случае равен сумме векторов потоков, создаваемых этими токами. Это увеличивает чувствительность устройства. Со вторичной обмотки приемного элемента сигнал информативной полосы частот от 9 до 12 кГц, превышающий по уровню уставку срабатывания порогового элемента частотного блока, формируется в прямоугольные однополярные импульсы одинакового уровня, ио разной продолжительности, зависящей от длительности пожароопасного повреждения. С частотного блока

792416 и поступает на вход элемента 6. На другой вход последнего также поступает сигнал с блока 4, так как время интегрирования непрерывного сигнала интегратором блока 4 до уровня срабатывания порогового элемента равно

0,4 с. Временное совпадение сигналов с блоков 3, 4 на входе элемента ф также является необходимым признаком дугового повреждения защищаемой сети.

Сигнал с элемента 6 идет на вход исполнительного органа 8, который отключает защищаемую сеть.

Нри однократной коммутационной помехе сформированный в частотном блоке импульс по времени не превышает время уставки блоков 3, 4. Устройство не срабатывает.

На выходе Ълока 2 максимальная частота и скважность импульсов сигнала, вызванного коммутационной помехой (включение и выключение электрических нагрузок в период подготовки эл. оборудования вагона к рейсу), меньше минимальной частоты и скважности импульсов сигнала от повторяющихся (пожароопасных) искрений. Поэтому время интегрирования сигнала от коммутационной помехи до уровня срабатывания компаратора в блоке 4 превышает максимальное время 2, б с интегрирования сигнала от повторяющихся (пожароопасных) искрений.

По истечению 2,6 с при первой паузе на выходе частотного блока 2 собирается схема И в блоке 5 на время

0,01 с и происходит формированный сброс сигнала интегратора блока 4 до нулевого уровня. Таким образом в устройстве обеспечена защита от ложных срабатываний.

При применении в автономных электроэнергетических системах постоянного тока, например, на подвижном составе железнодорожного транспорта и, в частности, на пассажирских вагонах, дополнительно к существующей, защита от искровых и дуговых замыканий позволит существенно повысить надежность и пожарную безопасность этих систем. Положительный эффект, как в плане психологическом, так и с точки зрения экономики народного хозяйства достигается за счет существенного уменьшения ущерба, возникающего при загораниях, обусловленных искровыми ,и дуговыми аварийными процессами в сетях

Преимуществом данного устройства йеред известными является его высокая чувствительность к дуговым и повторяющимся пожароопасным искровым процессам, защищенность от воздействия помех, неизбежных при работе коллекторных машин и коммутационной аппаратуры.

Кроме того, устройство выдает сигнал на звуковую сигнализацию при повторяющихся искровых процессах, а при дуге (особо опасной в пожарном

"отношении) отключает защищаемую сеть, Формула изобретения

»»

1 земления опор. Информация ЦНИИТЭИ

МПС, серия "Электрификация и энергетическое хозяйство", вып. 2/881, М., 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 302264, кл. Н 02 Н 3/08, 28.04 ° 71.

1й 1. Устройство для контроля и защиты электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений, содержащее приемный элемент, выход которого соединен с входом частотного блока, к выходу которого подключен дуговой блок, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом ду= гового блока и исполнительный орган, первым входом подключенный к выходу

20 элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоком регистрации искрений, блоком сброса и элементом НЕТ при этом к выходу частотного

Я блока подключены первый вход блока регистрации искрений и два входа блока сброса, соединенного своим выходом со вторым входом блока регистрации искрений, выход которого соедирй нен со вторым входом вышеупомянутого элемента И и первым входом элементта НЕТ, второй вход которого подключен к выходу дугового блока, а выходко второму входу исполнительного ор3»

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности путем компенсации помех, создаваеваас генератором, приемный элемент выполнен

40 в виде трансформаторного датчика тока с ферромагыитным сердечником с зазором, начало токовой обмотки которого, включенной последовательно в цепь нагрузки, соединено с одним по4» люсом генератора, к другому полюсу генератора через конденсатор подключено начало шунтовой обмотки, а кон- цы токовой.и шунтовой обмоток соединены с нагрузкой.

»О

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Порцелан А.А ° и др. Защита контактной сети постоянного тока от токов к.з. при различных способах за792416 ф у. 1

ФиВ,2

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9591/56

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Обязуев

Редактор Л. Гольдина Техред Т.Маточка Корректор И. Муска