Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЗАБАЙКАЛЬСКЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Системы электроснабжения»

К защите допустить

Заведующий кафедрой

_______________Игнатенко И.В.

«___»__________________2017 г

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ УСТРОЙСТВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОТ РАСТЕКАНИЯ СИГНАЛЬНОГО ТОКА

Пояснительная записка к дипломному проекту

ДП 23.05.05 ПЗ

Хабаровск – 2017

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

ИИФО Кафедра Системы электроснабжения

(наименование УСП) (наименование кафедры)

Направление (специальность) 23.05.05 СОДП П

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой_____________

«_____» ________________г.

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу студента

Беленикин Дмитрий Викторович

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Методы защиты устройств заземления от растекания сигнального тока»

утверждена приказом по университету от « 29 » апреля 2017 г. №

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «10» июня 2017 г.

3. Исходные данные к ВКР: исходные данные приводятся в пояснительной записке.

4.Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

1) Анализ влияния количества заземляющих устройств на основные режимы работы рельсовых цепей

2) Анализ влияния асимметрии тягового тока на работу рельсовых цепей.

3) Мероприятия по улучшению заземления опор контактной сети.

4) Экономическое обоснование, БЖД и электробезопасность.

5) Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

5.1) Принципиальная схема кодовой рельсовой цепи переменного тока частотой 25 Гц.

5.2) Методика расчета влияния количества заземляющих устройств на работу рельсовых цепей.

5.3) Методика расчета влияния выхода из строя искрового промежутка на работу рельсовой цепи.

5.4) Влияние числа пробитых защитных устройств на асимметрию а в рельсовых цепях.

5.5) Мероприятия по улучшению искрового промежутка ИП - 3.

5.6) Мероприятие по улучшению заземления опор контактной сети на основе прибора защиты типа ГРПЗ –1У .

5.7) Основные выводы влияния факторов на рельсовые цепи.

5.8) Расчет напряженности электрического поля при работе на контактной сети.

Электробезопасность работ на защитных заземлениях тяговой сети.

6 Консультанты по ВКР (с указанием относящихся к ним разделов ВКР)

7 Дата выдачи задания 01 марта 2017 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент Беленикин Д.В.

Руководитель ВКР Тряпкин Е.Ю.

ABSTRACT

The object of the study is analysis of processes leading to the disruption of the stable operation of railway automation and remote control. We investigate

– The influence of grounding devices number on the track circuit signal current;

– The effect of traction current asymmetry on the track circuit performance.

As a result of our study we propose an effective change of the safety device from IP-3 to GRPZ-1U to improve protection of the signal current from the circuit overvoltage.

РЕФЕРАТ

119 стр., 34 рис., 16 табл., 25 источников

КОНТАКТНАЯ СЕТЬ, ОБРАТНАЯ ТЯГОВАЯ СЕТЬ, АСИМЕТРИЯ ТЯГОВЫХ ТОКОВ, РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ, ЗАЗЕМЛЕНИЕ НА РЕЛЬСЫ, ТЯГОВЫЙ РЕЛЬС, ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО Смешное устройство

Объектом настоящего исследования является обратная электротяговая сеть участка железной дороги переменного тока.

Целью проекта является исследование влияния устройств обратной тяговой сети на работу железнодорожных автоматики и телемеханики в условиях обращения поездов повышенной массы и длины.

Расчеты и анализ работы рассмотренных устройств в настоящей работе были осуществлены в соответствии с общепринятыми методиками, изложенными в научно-технической, учебной, справочной и нормативной литературе.

Как результат исследований отказов различных технических устройств были установлены основные причины, которые приводят к нарушению работы рельсовых цепей в главных режимах работы, вследствие существенного повышения потенциалов на тяговых рельсах. Таким образом, были разработаны действенные мероприятия способствующие снижению отрицательного влияния обратной электротяговой сети на рельсовые цепи.

СОДЖЕРЖАНИЕ С.

ВВЕДЕНИЕ 9

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЧИСЛА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ 13

1.1 Обзор сведений о рельсовых цепях участков с электрической тягой переменного тока 13

1.2 Требования, которые предъявляются к рельсовым цепям 18

1.3 Режимы работы рельсовых цепей 19

1.4 Анализ воздействия заземляющих устройств на работу рельсовых цепей на участке Домикан – Архара 22

1.5 Методика расчетов и анализ функционирования рельсовой цепи для разных расстояний между опорами 23

1.5.1 Методика расчетов и анализ функционирования рельсовой цепи для расстояния между опорами 65 метров 23

1.5.2 Методика расчетов и анализ функционирования рельсовой цепи для расстояния между опорами 45 м 29

1.5.3 Методика расчетов и анализ функционирования рельсовой цепи для расстояния между опорами 65 м, в случае если пробит искровой промежуток на четвертой опоре 33

1.5.4 Расчет и анализ рельсовых цепей блок – участка четного пути перегона Домикан – Архара 37

2 АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ АСИММЕТРИИ ТЯГОВОГО ТОКА НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РЕЛЬСОВЫХ цепей 45

2.1 Общие сведения об асимметриях тягового тока 45

2.2 Расчеты поперечной асимметрии тягового тока 48

3 МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ ЗАЗЕМЛЕНИЙ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИБОРА ЗАЩИТЫ ТИПА ГРПЗ –1У 54

3.1 Требования, предъявляемые к сооружениям и конструкциям, заземленным на рельсы на электрифицированных железных дорогах 54

3.2 Анализ проблем эксплуатации различных защитных устройств цепей заземления тяговой сети 58

3.3 Способы повышения надежности работы защитных элементов цепей заземления тяговых сетей 63

3.4 Модернизация защиты опор с использованием газоразрядного защитного устройства многократного действия ГРПЗ – 1У 67

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 72

4.1 Определение экономической эффективности и реального срока окупаемости в результате внедрения устройства по защите рельсовых цепей от влияния заземленных конструкций типа ГРПЗ –1У 72

4.2 Расчеты экономического ущерба от перерывов в движении поездов 74

4.2.1 Расчеты ущерба от простоя поездов 75

4.2.2 Расчеты ущерба от остановок поездов 76

4.2.3 Расчеты расходов по ликвидации причин задержек поездов 77

4.3 Расчеты капитальных вложений для перевода участка тяговой сети на устройства ГРПЗ – 1У 85

5 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТАХ НА КОНТАКТНОЙ СЕТИ 89

5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов 89

5.2 Общие требования безопасности для лиц, работающих на контактной сети 90

5.2.1 Меры безопасности при работах на железнодорожных путях 92

5.3 Организационные и технические мероприятия, проводимые для обеспечения безопасности лиц работающих с контактной сетью 94

5.3.1 Категории работ в отношении мер техники безопасности 94

5.3.2 Общие меры техники безопасности для различных категорий работ 95

5.3.3 Организационные мероприятия по обеспечению техники безопасности 97

5.4 Расчёты напряженности электрического поля контактной сети переменного тока 100

6 ТРЕБОВАНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТАХ НА ЗАЩИТНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЯХ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ 105

6.1 Общие требования техники безопасности при работах на цепях заземления 105

6.2 Требования электробезопасности при работах по замене искровых промежутков 106

6.3 Расчеты напряжения прикосновения у опоры контактной сети 108

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 113

ПРИЛОЖЕНИЕ А 116

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 118

ВВЕДЕНИЕ

Российские железные дороги одними из крупнейших в мире, занимая третье место по общей протяженности (после США и Китая) и второе (после Китая) по протяженности электрифицированных линий, которая составляет около 44 тыс. км, или 48,7 % от общей длины сети. Более чем 70 % от общего объема железнодорожных перевозок в Российской федерации выполняется на линиях с электротягой. Анализ работы железных дорог показывает, что для электрифицированных участков железных дорог основные эксплуатационные показатели (средняя масса грузового электропоезда, средняя участковая скорость, среднесуточный пробег), которые определяют эффективность процессов перевозки примерно на 25 % выше, чем для локомотивов на автономной тяге. При этом результирующий экономический показатель (себестоимость перевозок) в среднем ниже в 1,8 раз. Эффективность электрификации железных дорог в основном связанна с тем, что для электропоездов удельные расходы условного топлива, приходящиеся на условный измеритель 1ниже в 1,6 раза, чем для поездов на автономной тяге.

В связи с энергетической и экономической эффективностью использования электропоездов развитие тяжеловесного и длинно составного движения поездов на электрической тяге имеет огромное народнохозяйственное значение. Очевидно, что повышение массы поездов должно сопровождаться модернизацией всех технических средств, которые обеспечивают непрерывный процесс перевозок грузов и пассажиров.

Надо отметить, что в локомотивном хозяйстве наблюдается существенная и эффективная модернизация. В частности, создаются новые модели электровозов имеющие лучшие тяговые и экономические характеристики. В частности Российские Железные Дороги (РЖД) непрерывно обновляют парк локомотивов, повышают квалификацию машинистов и другого обслуживающего персонала. В тоже время, электротяговая сеть, которая снабжает энергией электровозы РЖД, устройства железнодорожных автоматики и телемеханики и другие вспомогательные технические средства модернизируются не существенно. Такое отставание в развитии электротяговой сети проявляется в заметном увеличении частоты отказов в работе технических устройств электротяговой сети. В последние пять лет количество нарушений в работе устройств автоматики и телемеханики тяговой сети РЖД возрастает примерно на 10 % ежегодно.

Необходимое увеличение весовых норм электропоездов на большинстве участков РЖД приводит к нестабильности питания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Обычно эта нестабильность приводит к существенному непредусмотренному повышению токов в обратной тяговой сети. Это повышение токов в свою очередь приводит к перегреву токоведущих частей тяговой сети, а также к существенному росту потенциалов на ходовых рельсах относительно земли. Такой, не предусмотренный при разработке рост потенциалов ведет к частым пробоям искровых промежутков, а также к повышенному механическому воздействию на различные элементы тяговой сети (токопроводящие и изолирующие стыки). Эти факторы способствуют неоднородности сопротивления рельсовых нитей, увеличению токов асимметрии, утечкам токов через заземления контактных опор. Интенсивное применение песка приводит к снижению сопротивления изоляции.