Параметры и характеристики воздействующих перенапряжений.

3.1. В условиях эксплуатации устройства железнодорожной автоматики и телемеханики (далее ЖАТ) подвергаются воздействиям перенапряжений атмосферного и коммутационного характера или перегрузок по току.

Перенапряжения атмосферного характера возникают при разрядах молнии в зоне расположения высоковольтных линий систем электроснабжения, контактной сети, воздушных, кабельных линий сигнализации и связи или при разрядах молнии непосредственно на металлические элементы высоковольтных линий, воздушных линий связи и СЦБ, мачты светофоров, непосредственно в рельсы и т.п.

Коммутационные импульсные перенапряжения могут быть следствием:

- коротких замыканий в тяговой сети электрифицированных железных дорог и на электроподвижном составе;

- переходных процессов в системе тягового электроснабжения и на электроподвижном составе при изменении режима работы (пуск, переключение, сброс тяги и т.п.);

- различные переключений в линиях передачи электроэнергии

6 кВ, 10кВ, 27,5 кВ и 35 кВ;

- переходных процессов, возникающих при коммутации электрических цепей с трансформаторами, преобразователями и другими приборами с индуктивным или емкостным характером входного (выходного) сопротивления.

3.2. Для разработки и проектировании эффективных мер защиты устройств ЖАТ от перенапряжений и выработки требований к приборам (аппаратуре) и схемным решениям необходимо учитывать:

параметры воздействующих импульсов перенапряжений, которые для разных участков железных дорог имеют ряд характерных особенностей;

защитные характеристики (параметры) аппаратуры и коммуникаций ЖАТ, включая допустимые уровни перенапряжений; характеристики технических средств защиты от

перенапряжений.

На электрифицированных участках железных дорог дополнительно следует учитывать параметры:

- возможность возникновения сопровождающего тока в элементах защиты в тяговой сети и ЛЭП;

- величину токов и их длительность при коротком замыкании в контактной сети и ЛЭП;

- импульсов автоматических повторных включений напряжения контактной сети (через 6-7 с после срабатывания защиты от коротких замыканий);

- генераторного режима электроподвижного состава при включенном режиме рекуперации (на участках с электротягой постоянного тока).

3.3. Расчет параметров воздействующих на аппаратуру ЖАТ перенапряжений следует производить как со стороны цепей питания, так и со стороны рельсовых и линейных цепей.

3.4. Вследствие возвышения над поверхностью земли и большой протяженности и основными объектами воздействия грозовых разрядов являются воздушные линии передачи электроэнергии напряжением 6кВ, 10кВ, 27,5кВ и 35 кВ от которых, получают электропитание устройства ЖАТ.

Все вышеуказанные устройства подвергаются как прямым ударам молнии, так и косвенному ее воздействию (вблизи них) от индуцированного перенапряжения. При этом в воздушных линиях или в рельсах возникают перенапряжения атмосферного характера, распространяющиеся в виде волн различной длительности по обе стороны от разряда молнии. Прямое попадание молнии характеризуется импульсными токами до 100 кА (~86% случаев на открытых участках, 10% в лесной полосе и 4% в населенных пунктах).

На ЛЭП напряжением 6 и 10кВ с треугольным расположением проводов прямым ударам молнии подвергается главным образом верхний провод на вершине опоры.

На ЛЭП напряжением 6 и 10кВ с треугольным расположением проводов прямым ударам молнии подвергается главным образом верхний провод на вершине опоры.

3.5. При прямом ударе молнии в рельсы, уровень перенапряжений определяется амплитудой тока молнии и величиной сопротивления растекания рельс-земля.

Распространение атмосферных перенапряжений по рельсам происходит с затуханием. При переходном сопротивлении рельс-земля не более 1 Ом*км, атмосферное перенапряжение в рельсах затухает через 200…300 метров, что и определяет расстояние от

места подключения к рельсам ОПН контактной сети до места подключения устройств СЦБ.

3.6. В случае косвенного разряда молнии, индуцированные перенапряжения возникают одновременно во всех проводах ЛЭП и рельсах. Амплитуда волны этих перенапряжений зависит от высоты подвеса проводов и удаленности удара молнии от линии и рельс. Максимальное индуцированное напряжение Uинд в ЛЭП и линии связи не превышает 200кВ. На участках дорог с грозовой деятельностью 35 ч (или 20 грозовых дней в году) в ЛС длиной 100 км индуцированные перенапряжения с амплитудой до 15 кВ появляются в 120 случаях, что значительно больше числа прямых ударов молнии.

3.7. При выборе приборов защиты от перенапряжений необходимо учитывать грозовую активность на конкретном участке железной дороги в соответствии с кадастром и особенности геологического строения конкретных участков.

Перенапряжения атмосферного характера в ЛЭП и в рельсовых цепях характеризуются не только амплитудой, но и количеством воздействий разрядов молнии, которое зависит от длины линии, высоты подвеса проводов и интенсивности грозовой активности. Например, на участках, где наблюдается 20 грозовых дней в году, ЛС протяженностью 100км подвергается прямым ударам молнии примерно ÷86 раз. На участках с интенсивностью грозовой деятельности 100 грозовых дней число прямых ударов молнии в ЛС протяженностью 100 км достигает 30÷40раз.

3.8. На электрифицированных участках железных дорог одним из источников перенапряжений являются короткие замыкания в тяговой сети, происходящие при пробое или перекрытии изоляции опор контактной сети или электрооборудования электроподвижного состава, а также при срабатывании разрядников, размещенных на этих опорах и присоединенных к рельсу. Поскольку разрядники подключаются к одному из рельсов, протекающие токи вызывают перенапряжения в обмотках, подключенных к рельсам трансформаторов (дроссель- трансформаторов).

3.9. Амплитуда импульсов коммутационных перенапряжений зависит от амплитуды и скорости нарастания тока, коэффициента трансформации трансформатора и вида нагрузки. (наибольшая величина перенапряжения коммутации на вторичных обмотках трансформаторов возникает в холостом режиме его работы или для путевых трансформаторов АБ при разомкнутых контактах трансмиттерного реле). Так при коротком замыкании в системе тягового электроснабжения постоянного тока при значениях тока 3…3,5 кА - перенапряжение достигают 5 кВ на питающем конце и 2 кВ на релейном конце рельсовой цепи, а в системе тягового электроснабжения переменного тока - соответственно 4 кВ и 2,2 кВ.

Длительность импульса коммутационных перенапряжений и токов определяется временем срабатывания быстродействующей защиты (выключателей) на тяговых подстанциях или электроподвижном составе, а также электрическими параметрами контактной сети и РЦ, удаленностью места КЗ от тяговой подстанции и достигает 100 мс для участков с электротягой постоянного тока и 600 мс для участков с электротягой переменного тока.

3.10. При определении возможных уровней воздействия перенапряжений на устройства ЖАТ, необходимо учитывать следующее:

- экранирующие свойства контактной сети на электрифицированных участках при воздействии атмосферных перенапряжений;

- величину наведенного напряжения контактной сети на участках с электротягой переменного тока на кабельные коммуникации и линии ЛЭП;

- уровни внутренних коммутационных ПН, возникающих при работой аппаратуры ЖАТ.

Отличительным признаком при выборе расчетных режимов воздействия атмосферных и коммутационных ПН является род тяги. Для автономной тяги за расчетные принимаются атмосферные воздействия, как со стороны линии электроснабжения, так и со стороны рельсов. Для электрифицированных железных дорог дополнительно следует учитывать:

- воздействия атмосферных ПН с последующим протеканием

сопровождающего тока короткого замыкания через разрядники

контактной сети на рельс;

- автоматические повторные включения напряжения на контактной сети (через 6-7 секунд после срабатывания защиты от коротких замыканий);

-. наличие тока генераторного режима электроподвижного состава на участках с электротягой постоянного тока в режиме рекуперирования.

3.11.Расчетные режимы воздействия на устройства ЖАТ имеют следующие значения:

- атмосферным воздействием со стороны ЛЭП для первой ступени преобразования, а, следовательно, и для изоляции силового трансформатора линии электроснабжения является грозовой импульс (прямой удар молнии) ПН длительностью 1,2/50 мкс с максимальным значением 50-15-кВ для линии электроснабжения 6-35кВ.

- при прямом ударе молнии (ПУМ) в рельсы при автономной тяге за расчетное значение должна приниматься апериодическая волна

тока с максимальным значением 5 кА длительностью 8/20 мкс.

- в качестве расчетного импульса воздействия для основной обмотки дроссель-трансформатора при электротяге переменного тока должен приниматься импульс тока с максимальным значением 5 кА длительностью 8±2/200 ±10 мкс;

- в качестве расчетного импульса воздействия для основной обмотки дроссель-трансформатора при электротяге постоянного тока должен приниматься импульс с максимальным значением 10 кА длительностью 8±2/200 ±10 мкс;

3.12 На участках железных дорог с электротягой переменного тока особенно выражено проявление перенапряжения в путевых обмотках дроссель-трансформаторов или путевых трансформаторах при асимметричном режиме протекания обратного тягового тока в рельсах, а на участках с электротягой постоянного тока, асимметрия создает подмагничивание сердечника ДТ

3.13. Коммутационные перенапряжения могут возникать при переключении с основного фидера питания устройств ЖАТ на резервный и наоборот, а также при включении и выключении источника постоянного или переменного тока в электрических цепях с элементами имеющими значительное индуктивное сопротивление.

Амплитуда этих перенапряжений может в 10…20 раз превышать номинальное рабочее напряжения электрической цепи, а длительность импульсов достигать десятки миллисекунд.

Дата добавления: 2015-07-10