Анализ систем электроснабжения устройств СЦБ

Одной из основных задач, стоящих перед станционными и перегонными устройствами и системами сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) является снижение числа отказов и улучшение условий безопасности движения поездов. В наибольшей степени критичность и важность достоверного решения этих вопросов возросла за последнее время в связи с происходящим внедрением в устройства СЦБ цифровой и микропроцессорной техники, что повлекло за собой усложнение применяемой аппаратуры и увеличение объема решаемых функциональных задач.

На фоне успешного решения этих проблем большая часть эксплуатируемых систем электроснабжения устройств СЦБ далека от совершенства. Принципы построения этих систем, практическая реализация и используемая в них аппаратура не изменялись на протяжении нескольких десятилетий прошлого века. Причем, можно утверждать, что на протяжении этого времени системы электроснабжения далеко не всегда удовлетворяли требованиям, предъявляемым устройствами СЦБ, что вызывало задержки поездов, а в некоторых случаях и ухудшение условий безопасности движения. Усложнение устройств СЦБ и применение новой элементной базы в значительной степени обострило проблемы влиянияэлектроснабжения устройств СЦБ, воздействующих на их функционирование и обусловливающих, в некоторых случаях, появление отказов аппаратуры. Это относится, в первую очередь, к параметрам питающих напряжений электронной аппаратуры, которая пришла на смену релейной, менее критичной к отклонениям и колебаниям напряжения питания и его кратковременным исчезновениям.

Изложенное свидетельствует об актуальности работ, направленных на устранение недостатков существующих систем электроснабжения устройств СЦБ, что и определило научную и практическую направленность статьи. Следовательно, практической целью статьи является обеспечение основного параметра качества электроэнергии – не превышение допустимых устойчивых отклонений напряжения питания систем электроснабжения устройств СЦБ и разработка технических средств, обеспечивающих заданные параметры питающего напряжения, которые должны реализовывать бесперебойную работу станционных и перегонных устройств СЦБ с безусловным выполнением требований безопасности движения поездов.

Создан ряд трансформаторных подстанций с питанием от ЛЭП с напряжением 6; 10,5 и 27,5 кВ, а также преобразователей напряжения от контактной сети постоянного тока 2,4÷4,0 кВ в напряжение 220 В переменного тока частотой 50 Гц, эксплуатирующихся или проходящих испытания на сети дорог. Предложен новый принцип построения систем электроснабжения устройств СЦБ на участках железных дорог с электротягой постоянного тока, исключающий из состава оборудования: ячейки фидеров СЦБ на тяговых подстанциях, линию ВЛ СЦБ и силовое оборудование сигнальных точек (разрядники, разъединители- предохранители, трансформаторы).

Внедрение новой электронной аппаратуры на железнодорожном транспорте, что в наиболее значительной степени относится к системам СЦБ и информатики, обострило требования к качеству питающих напряжений, поставщиками которых являются системы электроснабжения. Однако, существующие системы электроснабжения далеко не всегда удовлетворяют современным требованиям. Например, обследование Свердловской и Южно-Уральской железных дорог показало, что величины переменного напряжения Ùп = 220 В на вводных клеммах релейных шкафов СЦБ различных сигнальных точек лежат в пределах от 160 до 260 В вместо допустимого диапазона возможных изменений: U∏ = 198-231 В. Отмечено, что практическая реализация выполнения требуемых норм по напряжению потребует значительных финансовых вложений. Современные электронные устройства СЦБ обладают определенной спецификой электропотребления, которые определяют необходимость принятия соответствующих мер в системах электроснабжения. Показано, что различные функциональные узлы аппаратуры СЦБ обладают различной степенью критичности к отклонениям величины питающего напряжения Ùп = 220 В как в большую, так и в меньшую сторону.

Изложенное показывает актуальность и важность проблемы электроснабжения устройств СЦБ, решение которой способствует снижению числа отказов устройств СЦБ и, в соответствии с этим, определит снижение задержек поездов, что улучшит эксплуатационные показатели участков дорог.

Определена типовая схема системы электроснабжения устройств СЦБ железнодорожного транспорта, которая служит объектом исследования статьи (рис. 1).

Другим вариантом системного метода повышения надежности и увеличения технико-экономической эффективности систем электроснабжения устройств СЦБ является использование контактной сети постоянного тока для электропитания устройств СЦБ, что показано на схеме рис. 8. При этом за счет ликвидации ЛЭП СЦБ обеспечивается снижение капитальных вложений и уменьшение эксплуатационных расходов. Надежность подобной системы электроснабжения устройств СЦБ увеличивается за счет двойного резервирования напряжения питания сигнальной точки, что реализуется двумя раздельными секциями питания от контактной сети постоянного тока четного и нечетного пути (первая ступень резервирования) и от ЛЭП ПЭС (вторая ступень резервирования).

Здесь блок контроля и стабилизации (БКС) электропитания сигнальной точки (СТ) может быть реализован с применением, как дискретного способа стабилизации напряжения, так и непрерывного. Импульсный преобразователь напряжения постоянного тока ИПНП преобразует напряжение контактной сети постоянного тока в диапазоне от 2400 до 4000 вольт в стабилизированное напряжение переменного тока 220 В частотой 50 Гц.

Для ИПНП проведено исследование наиболее оптимальных схемотехнических решений, изготовлен опытный образец и проводятся его испытания в эксплуатационных условиях.

Способом реализации беспрерывного электроснабжения устройств СЦБ является применение аккумуляторной батареи, которая существует на тяговой или трансформаторной подстанции. Ее напряжение используется для питания инвертора, выходное напряжение которого подается в ВЛ СЦБ. Время работы такого преобразователя составляет не более 1,5 с, то есть заведомо больше времени переключения питания сигнальных точек с основной ВЛ СЦБ на резервную ВЛ ПЭС. При этом снижение емкости аккумуляторной батареи будет несущественным – не более 2 А•ч.

Важным фактором обеспечения устойчивого и беспрерывного электроснабжения является вопрос защиты от перенапряжений, включая грозовые разряды. Выполнен анализ распространения импульсов перенапряжения, вызванных грозовыми разрядами и другими внутренними коммутационными импульсными воздействиями. На основе выполненного

анализа распространения экстремальных электрических сигналов определены наиболее оптимальные направления защиты.

 

Литература

  1. Набойченко И.О. Совершенствование защиты от перенапряжений оборудования электроснабжения устройств СЦБ // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2008. – № 2. – С. 21-28.
  2. Набойченко И.О. Анализ работы систем электроснабжения сигнальных точек СЦБ // Транспорт Урала. – 2006. – № 2(9). – С. 19-23.
  3. Набойченко И.О., Аржанников Б.А., Сергеев Б.С. Электроснабжение устройств автоматики, телемеханики и связи / Железнодорожный транспорт. – 2004. – № 6. – С. 48-49.
  4. Аржанников Б. А., Набойченко И. О. и др. Повышение надежности электроснабжения сигнальных точек устройств СЦБ // Электрификация и развитие железнодорожного транспорта. Традиции, современность, перспективы / Тез. докл. Международного симпозиума. – СПб.: МПС РФ, 2001. – С. 47-48.
  5. Фельдман А.Б., Чаетоедов Л.А. Электропитание устройств связи. — М.: Транспорт, 1986. -215 с.
  6. Михайлов А.Ф., Фельдман А.Б., Чаетоедов Л.А. Электропитание и энергоснабжение устройств автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта. — М.: Транспорт, 1975. — 378 с.
Год: 2011
Город: Костанай