- механическое воздействие на пути подвижного состава;

- загрязнения, которые изменяют свойства материалов, а также состояние электрических контактов.

Далее рассмотрим более подробно поперечную асимметрию, связанную с влиянием заземляющих устройств.

1. Расчеты поперечной асимметрии тягового тока

Поперечная асимметрия тягового тока является следствием разной проводимости рельсовых нитей. Этот вид асимметрии также называют асимметрией проводимостей. Такая разная проводимость вызывается подключением к одному из тяговых рельсов заземленных конструкций. Одна из рельсовых нитей шунтируется возникающими дополнительными параллельными контурами и, в результате, ее эквивалентная проводимость увеличивается. Эквивалентная схема изображена на рисунке (2.1).

Рисунок 2.1 – Электрическая схема протекания тягового тока на блок – участке в случае асимметрии проводимостей рельсовых нитей. (1 – релейный конец рельсовой цепи; 2 – питающий конец рельсовой цепи;
3 – изолирующий стык; z – сопротивление заземленной конструкции)

Ток утечки , стекая с рельса через заземлители, течет в направлении тяговой подстанции по земле как блуждающий ток . Как результат, тяговые токи, протекающие по рельсовым нитям существенно различны. Не скомпенсированная часть магнитного потока, которая вызванная разницей токов, текущих в полуобмотках дроссель – трансформатора, индуцирует в сигнальной обмотке составляющую тягового тока. Трансформированный ток асимметрии создает помеху влияющую на работу аппаратуры рельсовой цепи, а при его увеличении до 5 А автоматический выключатель АВМ размыкает контакты. Вследствие этого, рельсовая цепь размыкается и путевое реле обесточивается. Светофор, который контролирует данный блок – участок, переключается на запрещающий сигнал. Рассчитаем параметры поперечной асимметрии тягового тока на примере блок – участка Св 18 – Св 16 при сопротивлениях заземлений контактных опор приведенных в приложении 1. С этой целью на рисунке (2.2) составим схему замещения рассматриваемого блок – участка с распределенными параметрами сопротивлений.

Рисунок 2.2 – Электрическая схема замещения блок – участка с
распределенными сопротивлениями заземленных контактных опор

Заменим первую и вторую группы сопротивлений опор эквивалентными и покажем их на П – образной схеме замещения рисунок. (2.3)

Принимая сопротивления рельсовых нитей одинаковыми и сосредоточенными в середине блок – участка, объединим опоры в две группы. Первая группа включает опоры с номерами 1-19, вторая группа включает опоры с номерами 20-38. Поскольку фундамент опор достаточно углублен, то сопротивление земли принимаем равным нолю.

Рисунок 2.3 - П – образная схема замещения рельсовой цепи с заземленными опорами контактной сети

Для представленной на рисунке 2.3 определим коэффициент поперечной асимметрии тягового тока, пользуясь выражением коэффициента асимметрии:

здесь - тяговые токи в рельсовых нитях, А

Выразив, через сопротивление параллельных ветвей, токи , получим формулу для расчета коэффициента поперечной асимметрии:

(2.1)

здесь - сопротивления первого и второго одиночных звеньевых рельсов марки Р65 с приварными стыковыми соединителями ; - эквивалентное сопротивление первой группы опор с 1 по 19, ; – эквивалентное сопротивление второй группы опор с 20 по 38, Ом

Найденные значения и подставляем в формулу (2.1) и определяем коэффициент поперечной асимметрии.

Рассчитанное относительное значение коэффициента поперечной асимметрии, возникшей вследствие различных проводимостями заземленных конструкций для блок – участка Св 18 – Св 16, находится в пределах нормы (0,35% < 4,6%). Такое состояние заземляющих устройств не приводит к нарушениям в нормальной работе рельсовой цепи.

Аналогичным образом рассчитаем величину коэффициента поперечной асимметрии тягового тока в случае пробивания искровых промежутках в цепи заземления контактных опор блок – участка Домикан – Архара. Принимаем сопротивление пробитых искровых промежутков опор равным 0,5 Ом, для первой и второй групп опор рассчитываем , . Полученные значения подставляем в выражение (2.1) и рассчитываем зависимость коэффициента поперечной асимметрии от количества пробитых искровых промежутков в цепи заземления. Результаты расчётов сводим в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Зависимость коэффициента поперечной асимметрии от количества пробитых ИП.

Рассчитанные значения коэффициента поперечной асимметрии, вызванные пробоями ИП в цепи заземления контактной опоры, превышают нормативную величину равную 4,6. Полученные результаты дают возможность предположить, что выход из строя одного искрового промежутка в каждой из групп опор приводит к нарушению нормальной работы рельсовой цепи.

Рисунок 2.4 – Зависимость коэффициента поперечной асимметрии тягового тока от количества пробитых искровых промежутках в цепи заземления контактных опор блок – участка Домикан – Архара.

Как ясно из анализа проведенного ранее, снижения поперечной асимметрии тягового тока можно добиться следующими мероприятиями:

- приведением заземлений опор контактной сети к стандартным значениям;

- заменой в цепях заземления защитных элементов, на защитные элементы имеющие улучшенную характеристику;

- заменой дроссель – трансформаторов на более мощные, менее чувствительные к разнице токов в полуобмотках. (На участках переменного тока имеющих равнинный профиль как правило применяются дроссель – трансформаторы ДТ – 1 – 150. Эти дроссель – трансформаторы обеспечивают пропуск поездов повышенной массы до 10 тыс. т с интервалом 8 – 10 мин, а также длинносоставных поездов до 16 тыс. т с интервалом 14 – 15 мин.

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

1. Требования, предъявляемые к сооружениям и конструкциям, заземленным на рельсы на электрифицированных железных дорогах

Металлические конструкции и сооружения (такие как опоры контактной сети, путепроводы, мосты, и т.п.) электрифицированных участков железной дороги, расположенные на расстоянии менее 5 м от токоведущих частей контактной сети, должны заземляться на рельсы. Необходимость заземления обусловлена многофункциональной ролью рельсовой сети. Устройства, сооружения и конструкции должны обладать определенными, регламентированными параметрами для выполнения каждой из функций сети.

Цели такой регламентации следующие:

- обеспечение требований техники безопасности для работников, обслуживающих сооружения, конструкции и устройства хозяйства железной дороги, а так же для лиц пользующихся железнодорожным транспортом;

- защита сооружений, конструкций и устройств контактной сети от возможных токов короткого замыкания, молний и других атмосферных явлений;

- защита сооружений и устройств железнодорожной автоматики СЦБ и связи от повреждения тяговыми токами;

- защита опорных и поддерживающих конструкций контактной сети, подземных кабелей СЦБ, связи и энергетики, других сооружений от вызываемой токами утечки с тяговых рельсов коррозии.

Необходимо также, принимать во внимание вопрос устойчивости работы рельсовых автоблокировочных цепей.

Конструкции и сооружения, присоединенные к рельсам или находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей и создающие электрическое соединение с ней, являются для рельсовых цепей заземляющими устройствами. Все подобные заземляющие устройства характеризуются некоторыми значениями электрических сопротивлений сигнальному и тяговому току. Указанные сопротивления складываются определенным образом из сопротивления, оказываемого току, протекающему в земле (сопротивление растеканию тока), из сопротивления проводов, которые соединяют заземлитель с рельсами, а также из переходного сопротивления в тех местах где эти провода присоединяются к рельсам или заземлителю.

Заземление может быть реализовано на тяговый рельс и среднюю точку путевого (или дополнительного) дроссель – трансформатора следующим способами:

- непосредственно (наглухо);

- индивидуально или группой, посредством защитных элементов (искровых промежутков, диодных заземлителей, тиристорных заземлителей, дросселей, фильтров).

Выбор, из указанных, способа заземления определяется требованиями, налагаемыми на реальную величину сопротивления каждого из заземляемых устройств, а также на некоторые другие качественных характеристики.

Способы заземления считаются приемлемыми, если в случае короткого замыкания контактной сети на рельсы или в случае атмосферного перенапряжения, величина потенциала на заземляющих устройствах относительно земли в месте короткого замыкания (атмосферного перенапряжения) не превышает установленных норм (не более 1200В при длительности 0,06 – 0,1 с).

Чтобы обеспечить выполнение этих требований все сооружения и конструкции, к которым крепится контактная подвеска, должны быть надежно соединены с тяговыми рельсами, независимо от расстояния удаления этих конструкций (сооружений) от оси пути (из-за возможности пробоя или перекрытия изоляции). Сооружения, на которых напряжение может оказаться выше 1 кВ (вследствие обрыва и падения провода), определены их расположением в зоне обязательного заземления (зона А) рисунок (3.1). Исключение составляют, следующие конструкции и сооружения (которые не заземляются даже в зоне А):

- путевые ящики;

- карликовые светофоры;

- групповые кабельные муфты.

Рисунок 3.1 – а) Установленная зона заземления одиночных объектов, несвязанных с тяговым электроснабжением; б) График для определения высоты расположения незаземленных металлических частей и объектов

В зоне Б расположены металлические конструкции, не являющиеся элементами контактной сети. Такие конструкции не заземляются.

Конструкции и сооружения, присоединенные к рельсам или находящиеся в непосредственном соприкосновении с почвой и, таким образом, создающие электрическое соединение с ней, являются для рельсовой цепи заземляющими устройствами. Такие заземляющие устройства можно характеризовать электрическим сопротивлением сигнальному току. Это сопротивление состоит из сопротивления, оказываемого току в земле (сопротивление растекания), из сопротивления проводов, соединяющих заземлитель с рельсами, и из переходного сопротивления в тех местах где эти провода присоединены к заземлителю или рельсам.

В соответствии с действующей инструкцией ЦЭ 191 [3], регламентирующей заземление устройств энергоснабжения на электрифицированных железных дорогах, в случае непосредственного подключения заземляющего устройства к рельсу двухниточной рельсовой цепи, сопротивление указанного устройства не должно быть меньше 100 Ом. Эквивалентное сопротивление цепи утечке сигнального тока через все сооружения и конструкции, подключенные к рельсу, должно составлять не менее 6 Ом на 1 км пути. В случае подключения всех заземляющих устройств к средней точке путевых дроссель – трансформаторов, сопротивление утечки сигнального тока через все сооружения и конструкции, присоединенные к данной точке, должно составлять не менее 5 Ом. В случае глухого присоединения заземляющих устройств к тяговому рельсу эти требования, очевидно, не выполняются. В связи с эти, в цепи заземления необходимо установить специальные защитные элементы, удовлетворяющие следующим требованиям: они должны

- надежно соединять заземляемую конструкцию с рельсами, тем самым в момент короткого замыкания, обеспечивая оперативное отключение выключателей подстанции, и, таким образом, снятие напряжения с конструкции;