Атмосферное электричество, возникающее в воздушной среде, образуется в результате взаимодействия различных по температуре потоков воздуха, возникающих вследствие неравномерного его нагрева у поверхности земли.
Электрические заряды в воздухе, образованные вследствие электростатической индукции, при определенных условиях способны взаимодействовать с поверхностью земли, образуя тем самым молниевый разряд.
Различают прямой и косвенный удар молнии. Наиболее опасен прямой удар молнии, при котором ее канал проходит непосредственно через объект, располагаемый на поверхности земли ток молнии при прямом ударе достигает 200 кА, напряжение 150 MB, температура канала - 6000-30000 С°.
При косвенном ударе молнии, т.е. происходящем вблизи устройств, в металлических частях оборудования возникают индуцированные напряжения. Например, при разряде молнии на расстоянии 1000 м от высоковольтной сигнальной линии автоблокировки, напряжение, индуцированное в высоковольтных проводах, могло бы достигнуть величины 21 кВ.
Децентрализованный способ размещения аппаратуры автоблокировки обусловливает подверженность устройств железнодорожной автоматики и телемеханики воздействию грозовых и коммутационных перенапряжений. Aнализ данных по воздействию ударов молнии показывает, что индуцированное перенапряжение и токи представляют наибольшую опасность для приборов СЦБ, поскольку они возникают значительно чаще, чем прямые удары молнии и несут в себе достаточно большую энергию. Поэтому необходимы надежные устройства защиты от атмосферного электричества.
Одним из основных перегонных устройств, подверженных воздействию атмосферного электричества, является высоковольтная сигнальная линия автоблокировки. В проводах этой линии возникают кратковременные перенапряжения, которые в виде электромагнитных волн распространяются в обе стороны от места разряда молнии. Амплитуда электромагнитной волны атмосферного напряжения в десятки и сотни раз превышает рабочее напряжение линии, что представляет опасность для линейного оборудования сигнальных установок и силовых трансформаторов. [1]
Самыми распространёнными средствами защиты от перенапряжений приборов перегонной сигнальной установки автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации являются вентильные разрядники типа РВНШ-250 или РВН-250. Разрядник РВН-250 предназначен для защиты от перенапряжений электрических цепей аппаратуры автоматики с рабочим напряжением до 250В и обеспечивает мгновенное гашение дуги сопровождающего тока. Разрядник штепсельный РВНШ-250 предназначен для защиты от перенапряжений электрических цепей аппаратуры автоматики с рабочим напряжением до 360В и обеспечивает мгновенное гашение дуги сопровождающего тока.
Более поздняя разработка это разрядники РКН-600 предназначенные для замены разрядников типа РВНШ-250 в цепях защиты вводов питания и цепях ввода-вывода. Разрядник РКН керамический с ножевыми выводами. Он предназначен для защиты изоляции переменного тока с напряжением от 0 до 250В и постоянного тока с напряжением от 0 до 120В в устройствах автоматики от импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов и коммутационных процессов в линиях электропитания.
С 1973 года выпускаются керамические выравниватели типа ВК-10 вместо выравнивателей ВНО и ВНД. Выравниватели нелинейные двухдисковые типа ВНД и однодисковые типа ВНО предназначены для защиты от перенапряжений путевых приборов автоблокировки на не электрифицированных участках железных дорог. Выравниватель ВНД устанавливают на питающем конце рельсовой цепи автоблокировки, а ВНО на приёмном.
С 1989 года промышленностью выпускаются устройства УЗТ и устанавливаются взамен разрядников типа РВНШ-250. Устройства защиты тиристорные типов УЗТ-1 и УЗТ-2 предназначены для защиты аппаратуры электрических цепей переменного тока с частотой до 75Гц и рабочим напряжением до 220В (УЗТ-1) либо до 60В (УЗТ-2) от коммутационных перенапряжений, возникающих на аппаратуре рельсовых цепей при аварийных режимах работы тяговой сети.
С 1996 года выпускается разрядник керамический РКВН также взамен разрядника РВНШ-250.
При электротяге переменного тока приборы автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации также защищают от перенапряжений, возникающих в низковольтных силовых цепях напряжением 110/220В по средствам разрядников и выравнивателей. Путевые приборы защищают от коммутационных напряжений, вызываемых короткими замыканиями контактной сети переменного тока, селеновыми выравнивателями. На питающем конце рельсовой цепи параллельно обмоткам изолирующих трансформаторов включают выравниватели типа ВС-220, а на приемном конце с выравниватели типа ВС-90.
Линейные цепи на участках с автономной тягой защищаются с обоих концов кабельного ввода с помощью вентильных разрядников или газонаполненных разрядников Р-35 или Р-350.
Газонаполненный разрядник типа Р-35 имеет три электрода. Он заменяет два двухэлектродных, что является его преимуществом. Кроме того, при установке трехэлектродных разрядников значительно уменьшается опасность возникновения, так называемого акустического удара.
Для защиты от перенапряжений полупроводниковой аппаратуры СЦБ предназначены выравниватели разных типов.
Выравниватели ВОЦШ-220 и ВОЦШ-110 предназначены для защиты от перенапряжений полупроводниковой аппаратуры СЦБ и связи в электрических цепях с номинальным напряжением 220 и 110В переменного тока частотой 50 Гц. Выпускались с 1983 по 1993 год.
Выравниватели типа ВОЦН-24 и ВОЦН-36 предназначены для защиты аппаратуры рельсовых цепей на участках с автономной тягой и другой низковольтной аппаратуры от импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов и коммутационных процессов в контактной сети электрифицированных железных дорог.
Выравниватели ВОЦН-110, ВОЦН-220 и ВОЦН-380 предназначены для защиты устройств железнодорожной автоматики и телемеханики от импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов, коротких замыканий и коммутаций в контактной сети и электрических сетях высокого и среднего напряжения. Производится с 1995 года по настоящее время. Выравниватели типов ВОЦН-24 и ВОЦН-36 заменяют выравниватели предыдущего поколения ВК-10 и ВК-20.
Выравниватели ВОЦН-110,ВОЦН-220 и ВОЦН-380 предназначены для замены выравнивателей ВОЦШ-110, ВОЦШ-220 и ВОЦШ-380 соответственно. [2, с. 711-724]
Несмотря на многолетний опыт эксплуатации, перечисленные выше средства грозозащиты, оказались недостаточно надёжными и эффективными. Кроме того, они требуют периодической проверки и сами могут стать причиной возгорания оборудования и монтажа сигнальной установки. Они также являются невосстанавливаемыми изделиями и ремонту не подлежат.
При разработке современной аппаратуры защиты от перенапряжений в настоящее время учитывается опыт эксплуатации устройств грозозащиты и результаты исследований по распределению импульсных помех в аппаратуре сигнальной установки автоблокировки.
Т
аким
современным и эффективным средством защиты является аппаратура
«Барьер», включаемая в разрыв всех внешних цепей
сигнальной установки и защищающая устройства автоблокировки от
импульсных помех, проникающих со стороны источников электропитания,
рельсовых и линейных цепей.
В разработанном изделии «Барьер» реализованы решения, повышающие надёжность и сокращающие затраты на обслуживание как защищаемой аппаратуры, так и самой аппаратуры защиты.
Межкаскадная селективность обеспечивает распределение поглощаемой энергии в соответствии с возможностями каждой ступени защиты. Аппаратура защиты «Барьер» имеет средства контроля срабатывания защиты, вычисления ресурса и передачу сигнала о необходимости замены защитных элементов (80% ресурса) в аппаратуру диспетчерского контроля. Аппаратура «Барьер» устанавливается на боковой стенке перегонного релейного шкафа с внешней стороны. [3, с. 4]
Е
щё
одним из
современных и эффективных средств защиты является защитный
фильтр
ЗФ-220,
который устанавливается не в релейном шкафу, а в специальном
кабельном ящике на опоре.
По сравнению
с распространенными элементами защиты от
перенапряжений
выравнивателей ВОЦШ и разрядников РВНШ защитный
фильтр ЗФ-220 имеет
более низкий порог срабатывания, меньшее значение остаточного
напряжения и в своем составе содержит более энергоемкие элементы
защиты, что обеспечивает большую надежность помехозащищенность
аппаратуры СЦБ. Защитный фильтр ЗФ-220 имеет встроенные средства
обогрева, что обеспечивает стабильность характеристик при низких
значениях температуры окружающей среды.
Защитный фильтр ЗФ-220М содержит счетчик выработки ресурса защитных элементов, что позволяет дистанционно контролировать ресурс элементов защиты средствами диспетчерского контроля, либо по органам индикации на корпусе блока.
Вследствие применения умной защиты от перенапряжений «Барьер» и ЗФ-220 уменьшается количество нарушений нормальной работы устройств автоблокировки и сбоев автоматической локомотивной сигнализации. Более того эти устройства позволяют организовать дистанционный контроль выработки ресурса элементов защиты, в результате чего сокращаются эксплуатационные расходы на их обслуживание. [4]
-
- Литература:
1. Анализ влияния атмосферных перенапряжений на устройства автоблокировки». www.dc-neman.ucoz.ru
2. Сороко, В.И., Розенберг, Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн.2.3-е изд.М.: Москва: НПФ «ПЛАНЕТА», 2000.-1008 с.
3. Аппаратура защиты «БАРЬЕР-АБЧК». Технические решения по включению числовой кодовой автоблокировки ЕИУС.646181.004 ТР12006.
4. Защитный фильтр ЗФ-220. stalenergo.ru
