Розділ 8. Коротке замикання в тяговій мережі
8.1. Розрахунок струму короткого замикання в тяговій мережі
Коротке замикання в ТМ може виникнути внаслідок ряду причин: порушення ізоляції КМ, замикання різнополярного проводу, обрив контактного проводу, несправність у рухомому складі і т.д. Коротке замикання може виникнути в будь-якій точці ТМ як безпосередньо в точці підключення живильних ліній, так і в кінці ділянки живлення. Отже, значення струму к.з. будуть різні. Значення струму к.з. також залежатимуть від виду замикання: замикання через електричну дугу або заземлювач в колі струму під час обриву контактного проводу і падіння його на землю; через металевий контакт - металеве к.з.
При протіканні через КП надмірного струму проводи піддаються динамічній і термічній діям. Особливо небезпечне к.з., яке супроводжується виникненням електричної дуги. При постійному струмі з урахуванням великої індуктивності ТМ і напруги в декілька сотень вольт, електрична дуга горить стійко. Тому, якщо не вжити певних заходів до швидкого відключення місця к.з., виникнуть перепали КП, руйнуватиметься устаткування (струмоприймачі та ін.), можливе виникнення пожежі (якщо к.з. відбулося, наприклад, на рухомому складі).
У даному розділі розглядаються питання, що пов'язані з порушеннями в системі ТМ ЕТ, захисту від струмів к.з. і особливо «малих» струмів к з.).
Для відключення к.з. в колах живильних ліній, включаються швидкодіючі автоматичні вимикачі [29]. Необхідність швидкодіючих вимикачів диктується двома причинами: по-перше, щоб ліквідовувати якнайскоріше к.з., тобто погасити електричну дугу, якщо вона мала місце, уникнути термічної дії струму к.з. на КМ і, по-друге, щоб забезпечити відключення струму к.з., поки він не досягне небезпечного значення з динамічної дії на елементи ТМ і устаткування ТП. Також важливе швидке відключення струмів к.з. і з погляду селективності роботи захисту, тобто, щоб пошкоджена лінія відключалася раніше, ніж спрацює захист на випрямних агрегатах ТП або захист на її вводах.
Робота швидкодіючого вимикача може бути проілюстрованою осцилограмою струму, що протікає через нього в момент к.з. (рис.8.1) [3].
Рис. 8.1 - Осцилограми відключення вимикачів постійного струму |
Струм к.з. наростає по експоненті, що визначена опором й індуктивністю тягової мережі. Через час tвл, тобто час від моменту досягнення струмом к.з. значення струму вставки автомата Iуст до моменту, коли почнуть розходитися контакти (власний час автоматичного вимикача, звичайно |
не перевищує (0,003—0,005с), наростання струму припиняється і далі струм зменшується і його значення падає до нуля. Цей період часу носить назву - час гасіння дуги tд і залежить як від попереднього значення струму к.з., так і від параметрів тягової мережі (її індуктивності). Цей час може досягти і декількох сотих часток секунди. Надмірно швидке відключення струму к.з. призводить до великих перенапружень, що може викликати появу надалі нових місць к.з.
Коротке замикання в тягових мережах ЕТ в більшості випадків нестійке, тобто після спрацьовування автоматичного вимикача і припинення протікання струму, ізоляційні властивості ТМ відновлюються, наприклад, якщо к.з. відбулося внаслідок короткочасного замикання контактних дротів тим, що зійшов струмоприймач тролейбуса. Можливі також, як згадувалося раніше, помилкові спрацьовування вимикачів, що пов'язані з надмірним перевантаженням тягової мережі, але мережі, що не викликала аварійного полягання. У згаданих вище або аналогічних випадках для відновлення руху можна подати повторно напругу в контактну мережу після відключення її автоматичним вимикачем. Для повторного включення лінійних вимикачів і відновлення живлення використовують схеми автоматичного повторного включення (АПВ). Широко застосовують схему одноразово-багаторазово АПВ з обмеженою кількістю повторних включень. На практиці використовують принцип АПВ, за яким оцінюють опір відключеної лінії. Якщо її опір малий, це говорить про те, що к.з. стійке. В цьому випадку АПВ діятиме тільки за відсутності заборони на вмикання, що подається спеціальним пристроєм - випробувачем лінії.