Блок диагностики диодно-искрового заземлителя

Работа проведена по инициативе и при поддержке министерства промышленности, инновационных и информационных технологий Рязанской области.

Целью проекта является разработка эскизной конструкторской документации и изготовление экспериментального образца блока диагностики диодно-искрового заземлителя для нужд РЖД.

Предлагаемое оборудование предназначено для автоматического контроля исправности/неисправности диодно-искровых заземлителей системы безопасности контактной сети тягового электроснабжения РЖД. Задачей диодно-искровых заземлителей является защитное блокирование высокого напряжения на тяговом рельсопроводе при неисправностях питающей контактной сети. При пробое искрового заземлителя периодически происходит выход из строя, как диодов, так и искровых разрядников. Обнаружение и замена вышедших из строя элементов производится специальной технической группой с периодичностью один раз в квартал, при этом значительное время защита рельсопровода может отсутствовать.

Задачей разрабатыванного блока является автоматизация контроля исправности диодно-искровых заземлителей, с выдачей соответствующих команд на единый диспетчерский пункт.

Рассмотрим вариант аварии когда в месте К происходит короткое замыкание контактной сети на рельс. Короткое замыкание может произойти при пробое или перекрытии изоляции на электроподвижном составе, обрыве проводов контактной подвески с падением их на рельс или при замыкании через внешний токопроводящий предмет. Ток короткого замыкания составляет десятки килоампер. После замыкания срабатывают автоматические выключатели, обесточивающие контактную цепь. Время срабатывания выключателя может достигать долей секунд.

Согласно нормативным документам для исключения большой разности потенциалов между КЗП и Р включают диодно-искровой заземлитель состоящий из диода (Д) и искрового промежутка (ИП). В момент КЗ ИП пробивается и надежно с незначительным внутренним сопротивлением соединяет КЗП с Р тем самым снижая разность потенциалов между ними и способствуя более быстрому срабатыванию автоматических выключателей на подстанции. В нормальном режиме диодно-искровой заземлитель имеет очень большое внутреннее сопротивление, обеспечивая практически полное отсутствие утечки тяговых и сигнальных токов.

Известны случаи, когда из-за неисправности диодно-искрового заземлителя, после КЗ контактной сети на рельс из строя выходили различные устройства автоматики железнодорожного пути. После таких аварий восстановительные работы могут длиться несколько дней.

Функции блока диагностики диодно-искрового заземлителя:

• Диагностику диода и разрядника с заданной периодичностью,

• Запись значений сопротивления изоляции и напряжения пробоя разрядника,

• Внеочередную диагностику диодно-искрового заземлителя после возникновения пробоя разрядника,

• Индикацию параметров – время до текущего тестирования, напряжение пробоя и сопротивление изоляции разрядника при последнем тестировании.

Блок осуществляет диагностику автоматически по заданному расписанию (по умолчанию – два раза в сутки через 12 часов). Продолжительность процесса диагностики – не более 2 минут. После обнаружения срабатывания ИП проводится внеочередная диагностика. Предусмотрена возможность проверки исправности ИП персоналом, распространяющаяся, в том числе, и на функцию диагностики. Передача информации об исправности/неисправности осуществляется с помощью сухих контактов реле по четырем гальванически не связанным вспомогательным цепям. Проверяется исправность диода и разрядника.

Проверка диода заключается в контроле прямого падения напряжения во время открытого состояния и контроле обратного тока при подаче обратного напряжения.

Контроль работоспособности разрядника проводится по двум параметрам: напряжению пробоя и току утечки в непробитом состоянии.

Блок диагностики имеет один вводной порт электропитания – одна фаза 220 В 50 Гц. Потребляемая мощность – не более 100 Вт.

Узлом управления всем процессом диагностики является МК.

Конструктивно блок диагностики выполнен в металлическом корпусе со степенью защиты IP54, с откидной передней крышкой. Радиоэлектронные элементы размещены на трех платах, использующих совмещенный выводной и SMD монтаж.

Проводятся испытания блока в условиях опытной эксплуатации.