Что такое узс на контактной сети

Устройство защиты и сигнализации УЗС-15 ЭМ

Как было отмечено выше, выпрямительный агрегат должен быть оборудован устройством защиты от пробоя диодов вентильного плеча. В разделе 2.4 при изучении схемы вентильного плеча выпрямителя ПВЭ-3 был приведён пример схемы контроля диодов, содержащей коммутаторные лампы, фоторезисторы и контрольное реле. Главный недостаток такой схемы – контроль только при подаче питающего напряжения на выпрямитель. Предварительно, до включения питающего напряжения, невозможно оценить исправность диодов. Поэтому нельзя исключить ситуацию подачи напряжения на схему, в которой имеются неисправные диоды.

Устройство УЗС-15 ЭМ предназначено для защиты выпрямителей от пробоя диодов. Устройство разработано для выпрямителей ТПЕД и обеспечивает контроль одного и более диодов и отключение выпрямителя при пробое диода, а также предотвращает включение выпрямителя при наличии пробитого диода. Схема подключения УЗС-15 ЭМ к выпрямительному агрегату тяговой подстанции представлена на рис. 8.6.

Рис. 8.6. Схема подключения УЗС-15 ЭМ к выпрямительному агрегату тяговой подстанции

УЗС-15 ЭМ содержит следующие функциональные блоки:

-источник питания и синхронизации;

-блок формирования команды отключения выпрямителя;

-контрольные трансформаторы опроса состояния диодов;

-блок контроля диодов.

Схема подключения контрольных цепей защиты к вентильному плечу выпрямительного агрегата представлена на рис. 8.7.

Контрольные трансформаторы своими первичными обмотками подключены к выходам блока фильтров, а вторичными – к индивидуальным RC-цепям диодов.

Синхронизирующее напряжение из блока питания поступает на блок контроля диодов к формирователю импульсов запуска генератора опроса состояния диодов. Генератор опроса формирует высокочастотные импульсы контроля. Эти импульсы усиливаются и поступают через фильтры блока питания на контрольные трансформаторы опроса состояния диодов. Величина высокочастотного импульсного тока определяет состояние диодов: если диод пробит – ток большой, если не пробит – маленький. Величина высокочастотного импульсного тока измеряется в блоке контроля диодов с помощью импульсного трансформатора и детектора. Постоянное напряжение с выхода детектора, пропорциональное величине высокочастотного импульсного тока, поступает на пороговый элемент. Если величина напряжения превышает порог переключения, то сигнал с выхода порогового элемента поступает на вход триггера памяти, к выходу которого подключен светодиод, свечение которого указывает на пробой одного из контролируемых диодов. Кроме этого, сигнал с выхода триггера, отметившего пробитый диод, поступает на усилитель высокочастотных импульсов контроля, и на пробитый диод прекращается подача импульсов.

Рис. 8.7 Схема подключения контрольных цепей защиты

к вентильному плечу выпрямительного агрегата

Кнопкой «СБРОС» можно выключить триггер памяти, если увеличение высокочастотного импульсного тока произошло из-за перегрева диода без его повреждения.

При пробое двух и более диодов в шести пульсовой мостовой схеме, или при пробое хотя бы одного диода в двенадцати пульсовой схеме формируется команда на отключение выпрямительного агрегата.

1. Как различают аварийные режимы выпрямителей?

2. При каком выходном напряжении наступает аварийный режим работы выпрямителя?

3. Какой величины может достигать ток короткого замыкания выпрямителя?

4. От каких параметров элементов выпрямителя зависит ток короткого замыкания?

5. Перечислите виды коротких замыканий в выпрямителе.

6. Какая защита срабатывает при пробое вентильного плеча мостового выпрямителя? Выпрямителя «Две обратные звезды с уравнительным реактором»?

7. Почему при пробое вентильного плеча выпрямителя «Две обратные звезды с уравнительным реактором» появляется ток подпитки места короткого замыкания из контактной сети?

8. Какая защита срабатывает при пробое изоляции между сборными шинами тяговой подстанции? Возможно ли в этом случае автоматическое повторное включение выпрямителя?

9. Какая защита срабатывает при пробое изоляции в контактной сети? Возможно ли в этом случае автоматическое повторное включение?

10. Как контролируется пробой отдельного вентиля в вентильном плече выпрямителя?

11. Почему для вентилей высокого класса (> 10-го) следует проверять исправное состояние до подачи питающего напряжения на выпрямитель?

12. Как работает УЗС-15 ЭМ? В какие моменты времени проверяется исправное состояние диодов?

Источник

Инновации для электрификации

Разработанные в ПКБ ЭЖД устройства защищают от ударов током

Разработанные в ПКБ ЭЖД устройства защищают от ударов током

Николай Синицын, директор Проектно-конструкторского бюро по электрификации железных дорог (ПКБ ЭЖД)

– Какие вопросы решают специалисты вашего конструкторского бюро?
– Наши основные задачи – выполнение опытно-конструкторских работ, направленных на создание новых и модернизацию действующих электротехнических аппаратов и оборудования, средств диагностики, управления, защиты, механизации и автоматизации производственных процессов при обслуживании и ремонте устройств электрификации и электроснабжения. Сотрудники бюро также разрабатывают все соответствующие нормативно-технические документы.
ПКБ ЭЖД – единственное в нашей стране бюро, по чертежам которого изготавливают специализированное оборудование для хозяйства электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД». Мы осуществляем авторский надзор за производством изделий для контактной сети, тяговых подстанций, специализированных машин и механизмов.
По поручению департамента электрификации и электроснабжения компании бюро контролирует ход сертификации изделий для системы тягового электроснабжения, тесно взаимодействует с Регистром сертификации на федеральном железнодорожном транспорте, следит за своевременной сертификацией разрабатываемых и осваиваемых новых изделий.
Мы рассматриваем инновационную деятельность как особый инструмент хозяйствования, способный воздействовать на качество продукции, технологий и социальную сферу.

– Какие последние разработки для отрасли выполнил ваш творческий коллектив?
– Среди них – железнодорожный малогабаритный привод. Он предназначен для управления разъединителями постоянного тока на напряжение 3,3 кВ и переменного тока на напряжение 6 кВ, 10 кВ, 27,5 кВ и 35 кВ. Его особенность в том, что при сохранении всех необходимых технических характеристик у привода на 70% снижены габаритные размеры и на 65% – масса. Новый привод уже успешно прошёл испытания в Научно-исследовательском институте транспортного строительства (ОАО «ЦНИС») и принят в эксплуатацию на Западно-Сибирской железной дороге.
Для защиты персонала от поражения током при работе на контактной сети переменного тока со снятием напряжения и заземления, а также для повышения техники безопасности и уровня охраны труда специалисты нашего бюро впервые разработали устройство УЗС.
Принцип его действия основан на снижении тока, вызванного наведённым напряжением и протекающего через тело человека, за счёт шунтирования его активным сопротивлением. УЗС не устраняет потенциальную опасность, а лишь снижает степень воздействия на человека наведённого напряжения и поэтому должно рассматриваться исключительно как дополнительное защитное средство. Местами планируемого размещения УЗС в системе электроснабжения отрасли могут быть тяговые подстанции и посты секционирования.

Вся железнодорожная энергетика вычерчена в одном проектном бюро

Опытный образец нового устройства защиты недавно прошёл предварительные испытания и был введён в эксплуатацию на Карасукской и Каменской дистанциях электроснабжения Западно-Сибирской железной дороги.
Внедрение наших УЗС, конечно, потребует определённых финансовых вложений, но они будут в десятки раз ниже, чем суммы, которые придётся выплатить для возмещения ущерба пострадавшему от удара током.
Могу отметить наше тесное творческое сотрудничество с Московским электромеханическим заводом – филиалом ОАО «РЖД» на протяжении всех долгих лет существования бюро. Благодаря нашей совместной работе хозяйство электрификации и электроснабжения отрасли имеет в своём арсенале соответствующую аппаратуру в области телемеханики, диагностики, устройстве контактной сети, электрооборудовании.

– Как конструкторы бюро участвуют в метрологическом обеспечении ОАО «РЖД»?
– В соответствии с распоряжением руководства компании повышена роль нашего бюро в совершенствовании метрологического обеспечения отрасли. Особое внимание мы уделяем проведению анализа эксплуатационной, ремонтной и технологической документации с целью оценки требуемой точности измерений.
Проблема в том, что очень много технических средств в настоящее время передают на проверку или калибровку в сторонние организации, за что компании приходится платить немалые средства. Считаю, что повышение квалификации персонала, оснащение наших структурных подразделений необходимым оборудованием позволят значительно увеличить объём этих работ и выполнять их собственными силам, сократив тем самым затраты на оплату услуг сторонним структурам.
Особенность деятельности бюро заключается в том, что оно передаёт свои разработки в производство напрямую. Организация инновационной деятельности в ПКБ ЭЖД направлена на упорядочение процессов генерации новых идей, поиска и разработки технических решений, скорейшее внедрение их в инфраструктуру хозяйства электрификации и электроснабжения. Менеджмент компании ориентирован на формирование и реорганизацию подразделений, осуществляющих инновационные процессы. Такая работа может проходить в различных формах, основными из которых являются создание матричных структур, поглощение дорожных электротехнических лабораторий, рыночная интеграция с ними, выделение сегментов дистрибьюции. Эти предложения, на мой взгляд, позволят ОАО «РЖД» повысить эффективность работы и снизить трудозатраты минимум на 5 – 7%.
Хочу отметить, что основным достоянием ПКБ ЭЖД являются наши сотрудники. Большинство из них проработали в отрасли свыше 30 лет. Нам необходимо поддерживать и сохранять этот научно-технический потенциал, беречь людей, которые своим опытом и знаниями внесли огромный вклад в дело развития железных дорог.

Справка «Гудка»

Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог (филиал ОАО «РЖД») образовано в 1935 году. За эти годы его конструкторы разработали и внедрили большое количество машин, механизмов, приборов и аппаратуры, нашедших широкое применение не только в России, но и в странах СНГ. Коллектив бюро неоднократно отмечали дипломами и медалями ВДНХ и международных выставок.

Источник

Что такое узс на контактной сети

Новинки техники и технологии: основные направления

Необходимо изыскать резервы для дальнейшего совершенствования работы, технических средств, технологий обслуживания, наметить реальные пути повышения надежности и эффективности устройств электроснабжения, устойчивости функционирования электрифицированных магистралей в условиях увеличения веса и скорости движения поездов, безопасности производства работ. Такими видит сегодняшние задачи автор этой статьи – начальник технического отдела департамента электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» Сергей Владимирович Попов.

Роль электрифицированных магистралей в решении задач, определяемых Стратегической программой развития ОАО «РЖД», трудно переоценить.

Для успешного развития инфраструктуры, системы обслуживания, надежного энергетического обеспечения дорог нужно внедрять новые технологии содержания и ремонта технических средств, позволяющие совершенствовать управление хозяйством электрификации и электроснабжения. Это означает продолжать переход с планово-предупредительной системы к работе на основе инструментальной оценки устройств по фактическому состоянию и за счет использования средств диагностики; решительнее переводить тяговые подстанции на безлюдное обслуживание; внедрять специализацию путем организационного разделения функций содержания и ремонта устройств контактной сети, тяговых подстанций, электрических сетей; оптимизировать распределение по обслуживанию и ремонту устройств между линейными подразделениями соответственно их функциональному назначению; обновлять устройства электроснабжения со сверхнормативным сроком службы.

В обоснованных случаях следует переводить участки железных дорог с электротяги постоянного тока на переменный. Поэтапно должны осуществляться модернизация и усиление устройств тягового электроснабжения, в первую очередь на основных транспортных коридорах и перспективном полигоне вождения грузовых поездов весовой нормой 6000–12000 тонн, а также на участках, где предстоит повышение скоростей движения пассажирских. Для обеспечения возрастающего грузопотока Балтийского, Азово-Черноморского, Каспийского и Дальневосточного бассейнов неослабного внимания требует и электрификация соединительных участков между основными грузонапряженными линиями.

Новые технические решения призваны обеспечивать стабильность контактной сети в экстремальных климатических и погодных условиях, высокое качество токосъема для всего спектра условий, включая скоростное и тяжеловесное движение. За последние год-два тут достигнуты определенные успехи.

Так, для контактных подвесок последней конструкции по заданию нашего департамента в 2006-ом освоено производство бронзовых контактных проводов и многопроволочных тросов на основе легирования меди оловом, позволяющих увеличить натяжение до 21 кН (что особенно важно для высокоскоростных участков); арматуры контактной сети на основе прессуемых медных и болтовых зажимов высокой механической и электрической прочности, облегченных консолей и фиксаторов из алюминиевых профилей (они были успешно применены на перегоне Лихославль – Калашниково Октябрьской железной дороги при испытаниях системы взаимодействия «токоприемник – контактная подвеска» при скоростях до 262 км/ч).

Отдельные элементы контактной подвески новой конструкции (например, бронзовые провода) не могут быть смонтированы по старой технологии – при раскатке без предварительного натяжения, близкого к рабочему. Эксплуатация механизированных комплексов ДНЖ-1 и РНЖ-1, разработанных и изготовленных французской фирмой «Жейсмар» и российскими компаниями, в 2006-м показала: раскатка проводов из бронзы и низколегированной меди с предварительным натяжением обеспечивает достижение требуемых качественных показателей в части прямолинейности; сократились время монтажа, объем регулировки подвески и, соответственно, стоимость работ.

Идущие на смену обычным медным провода из бронзы и низколегированной меди позволят увеличить термическую стойкость контактной сети, ее ресурс на участках постоянного тока за счет большей износостойкости.

Одна из проблем, возникающих при реконструкции, обновлении и ремонте сети, – демонтаж старых фундаментов и стоек железобетонных опор. С прошлого года в хозяйстве электрификации и электроснабжения начали применяться специальные гидравлические механизмы-экстракторы в сочетании с крановым оборудованием автомотрис. Это ускорило дело, повысило производительность и безопасность работ.

Внедряются и перспективные диагностические средства, своевременно выявляющие отклонения от нормативов, грозящие отказами. В первую очередь назову мобильные тепловизионные системы для узлов контактной сети; комплексы (с применением сканеров ультрафиолетового диапазона и тепловизоров) дефектировки тарельчатых фарфоровых изоляторов контактной сети; устройства слежения за параметрами контактной подвески с автомотрис; переносные дистанционные измерители геометрии контактной сети.

Что касается тяговых подстанций, то все связанные с ними проблемы решаются с применением комплексов укрупненных функциональных блоков полной заводской готовности. Путем агрегатирования соответствующих разновидностей блоков удается реализовывать все требуемые типы подстанций и учитывать конкретные требования в каждом отдельном случае.

Функционально-блочная технология, впервые использованная при строительстве тяговых подстанций на участках Волховстрой – Свирь, Тихвин – Кошта и при реконструкции магистрали Санкт-Петербург – Москва, пока остается наиболее продвинутой. Ее экономическая эффективность основана, в частности, на применении комплектующих ведущих мировых производителей полупроводникового, вакуумного и элегазового коммутационного электрооборудования последнего поколения.

Необходимую надежность всему комплексу оборудования придают современные электротехнические материалы, в том числе композиционные и полимерные (для кабелей и проводов), синтетические негорючие, экологически чистые жидкие наполнители (взамен трансформаторного масла).

Современная технология производства обеспечивает электродинамическую стойкость трансформаторов за счет применения обмоток листовой конструкции, а также полимерных конструкционных материалов для фиксации и изоляции витков обмоток. «Сухие» трансформаторы обладают высокой перегрузочной способностью, имеют малые габариты и вес, пожаро- и взрывобезопасны. Они работают дольше и требуют минимального обслуживания.

В ООО «НИИЭФА-Энерго» освоено производство силовых трансформаторов мощностью 25-6300 кВА в «сухом» исполнении. В первом квартале текущего года по заданию Департамента электрификации и электроснабжения изготовлена первая партия «сухих» тяговых трансформаторов мощностью 12 500 кВа.

При возрастающих объемах перевозок некоторые участки стальных магистралей, электрифицированные по системе постоянного тока 3 кВ в ближайшие годы могут исчерпать свой энергетический потенциал. Проблема может быть решена за счет нетрадиционных способов усиления устройств электроснабжения, модернизации электроподвижного состава или замены его новым.

Современный и перспективный уровень развития силовой полупроводниковой техники и микропроцессорных схем управления оборудованием тяговых подстанций позволяет обеспечить оптимальные режимы систем электротяги, разработку нового преобразовательного и коммутационного оборудования подстанций. На Свердловской железной дороге эксплуатируется оригинальный комплекс оборудования, выполненный на тиристорах IGCT в системе нетрадиционного усиления тягового электроснабжения постоянного тока 3 кВ. Дополнительная мощность к ЭПС подводится через инверторно-преобразовательный пункт, установленный в середине межподстанционной зоны. Напряжение 6,6 кВ постоянного тока подается на пункт по существующим усиливающим проводам, которые переоборудованы в питающие.

Освоение промышленностью преобразователей (выпрямителей, инверторов) на закрываемых тиристорах GCT и интеллектуальных модулях IGCT позволяет в ряде случаев применить бесконтактное (без применения быстродействующих выключателей) отключение токов короткого замыкания, а также, если необходимо, регулирование выпрямленного напряжения.

Благодаря сочетанию высоконадежных современных выключателей с выкатной конструкцией коммутационного блока удается упростить конструкцию ячейки распределительного устройства постоянного тока – за счет применения одного выключателя, отказа от запасной (обходной) шины и резервного выключателя. Опытная эксплуатация таких образцов оборудования проводится на Октябрьской и Московской железных дорогах.

Для исключения межсистемных перетоков электрической энергии на участках железных дорог переменного тока применяется электрическое разделение межподстанционной зоны на посту секционирования. Для исключения пережога проводов на воздушном промежутке поста секционирования на время проследования ЭПС воздушный промежуток шунтируется с помощью вакуумного контактора.

Так как серийно применяемые устройства поперечной компенсации имеют ограниченный диапазон повышения напряжения на токоприемниках ЭПС, разработано и передано в ООО «НИИЭФА-Энерго» (С.-Петербург) техническое задание на более эффективное устройство продольной компенсации реактивной мощности на новой элементной базе.

С появлением новой элементной базы вакуумного коммутационного оборудования, мощных IGCT и IGBT полупроводниковых приборов стало возможно создание специальных устройств, обеспечивающих проследование нейтральных вставок, расположенных на подъемах, без отключения тока ЭПС на участках, электрифицированных по системе тяги 25 кВ переменного тока, с поочередной подачей на нейтральную вставку напряжения смежных фидеров. Проблема обусловлена недопустимостью сброса тяги электровозами тяжеловесных поездов на подъемах с нейтральными вставками в целях избежания обрывов автосцепок, а также сходов вагонов из-за их выдавливания из состава.

Согласованы технические решения по опытному образцу данного устройства. Изготовление поручено ООО «НИИЭФА-Энерго». Опытный образец устройства будет смонтирован на станции Бискамжа Красноярской железной дороги.

Дальнейшее повышение надежности и технико-экономических показателей тяговых подстанций, устройств электроснабжения не тяговых потребителей будет производиться за счет применения автоматизированных систем оперативно-технологического управления, удаленного мониторинга и диагностики устройств, силового оборудования, с передачей данных по цифровым каналам связи в аналитические и диспетчерские центры управления.

Внедрение таких систем позволяет отслеживать работу устройств электроснабжения в режиме реального времени, извлекать из электронного архива параметры событий штатных и аварийных ситуаций.

Одной из наиболее эффективных является диагностика часто повреждаемого коммутационного и выпрямительного оборудования. Применение такой диагностики позволяет отказаться от постоянного дежурного персонала на тяговых подстанциях и перейти на обслуживание оборудования «по состоянию», сосредоточив обслуживающий персонал в одном месте, и работу организовать выездными бригадами.

Опыт эксплуатации оборудования тяговых подстанций на Свердловской, Горьковской и Октябрьской железных дорогах с применением диагностики оборудования, показывает необходимость более широкого применения малолюдных технологий эксплуатации с переходом от планово-предупредительной системы к обслуживанию по фактическому состоянию. Об эффективности применения данной технологии говорят отчетные данные железных дорог. Так, на Свердловской дороге из 171 тяговой подстанции системами диагностики оборудовано 70. Переход на обслуживание выключателей по техническому состоянию в 2006 году только на 7 тяговых подстанциях привел к снижению количества проведенных ремонтов выключателей со 147 до 98, или на 33%. На Горьковской железной дороге бoльшая часть тяговых подстанций переведена на техническое обслуживание выключателей по техническому состоянию. Согласно действующим нормативам по планово-предупредительной системе обслуживания, должно было быть проведено 199 ремонтов выключателей. По новой технологии по фактическому состоянию проведено 29 ремонтов выключателей. Снижение трудозатрат составляет 85%.

К сожалению, более широкое применение систем диагностики оборудования тяговых подстанций по всей сети железных дорог сдерживает недостаточное финансирование инвестиционных программ по хозяйству электроснабжения.

При выполнении работ на контактной сети по категории со снятием напряжения и заземлением любое отклонение от выполнения всех необходимых технических мер безопасности (несоблюдение максимально допустимого расстояния от заземляющих штанг до бригады, кратковременная потеря контакта между заземляющей штангой и проводом, отсутствие шунтирующих штанг и т.д.) может привести к травмированию обслуживающего персонала со смертельным исходом.

В настоящее время освоено производство стационарного устройства для защиты персонала от поражения наведенным напряжением (УЗС), разработанного по заданию ЦЭ ОАО «РЖД». Принцип действия УЗС основан на снижении тока, вызванного наведенным напряжением и протекающего через тело человека, за счет шунтирования его активным сопротивлением. УЗС является дополнительным электрозащитным средством. Устройство должно найти широкое применение на сети железных дорог.

Источник