Питание электрического механизированного путевого инструмента

Источники электроснабжения электрических путевых инструментов

Для электроснабжения электри­ческого железнодорожного механизированного путевого инструмента (МПИ) при производстве путевых работ используют следующие передвижные и стационарные источники питания:

• передвижные электроагрегаты (железнодорожные электро­станции);
• трехфазные силовые низко­вольтные линии напряжением 220 и 380В;
• однофазные осветительные линии напряжением 220В с преоб­разователями фаз;
• линии электропе­редачи (ЛЭП) высоких напряжений, расположенные вдоль железных до­рог;
• провода контактной сети напря­жением 3 кВт при постоянном токе и 27 кВт при переменном токе.

Наибольшее распространение в качестве источника питания электрического железнодорожного путевого инструмента по­лучили передвижные электроагрегаты (железнодорожные электростан­ции) в связи с их автономностью. На жд станциях широко пользуются трех­фазными линиями низкого напряже­ния. Линии электропередачи высоких напряжений и контактная сеть почти не используются в качестве источни­ков энергии, хотя разработано и вы­пускается специальное оборудова­ние для токосъема.

Передвижные источники питания электрического железнодорожного механизированного путевого инструмента

Передвижные электроагрегаты (железнодорожные электростанции) – электроагрегаты с автономным бензиновыми или дизельными двигателями при­меняются в тех случаях, когда невоз­можно получить энергию от элек­трических сетей и на неэлектрифицированных участках. Основными час­тями передвижных железнодорожных электростанций являются:

• рама, на кото­рой смонтировано оборудование;
• бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания;
• генератор трехфазного тока;
• редуктор, обеспечивающий передачу движения от двигателя к генератору;
• распределительное уст­ройство с измерительными и пус­ковыми приборами.

На щите распределительного уст­ройства установлены плавкие предо­хранители, выключатель нагрузки, вольтметр, амперметр и др.

Общаяя схема передвижного электроагрегата

Преимущество передвижных электростанций заключается в прос­тоте конструкции, сравнительной дешевизне, возможности транспортировки их к местам произ­водства путевых работ. Этим объяс­няется их широкое распространение не только в подразделениях ОАО "РЖД", но и среди всех железнодорожных строительных компаний отрасли.

В путевых машинных станциях и дистанциях пути име­ются дизельные электростанции мощностью 100-200 кВт, тракто­ры-электростанции мощностью 30 кВт и др. К их недостаткам относятся: высокая себестоимость вырабатываемой энергии (в 5-10 раз выше, чем передаваемая по электрическим се­тям); большая масса агрегата (труд­но установить на станциях и обо­чинах высоких насыпей).

Техника безопасности при работе с электрическими путевыми инструментами

Передвижная электростанция (бензиновый или дизельный электрический агрегат) во вре­мя работы должна находиться на обочине или широком междупутье на расстоянии не менее 2 м ближай­шего рельса. Перед началом работы она должна быть заземлена. Для этого в предварительно увлажнен­ный грунт около электростанции за­бивается металлическая труба или стержень диаметром 25-50 мм, дли­ной 1,0-1,1 м. Нельзя заливать топливо в бак во время работы электрического агрегата и перево­зить его с работающим двигателем.

Кабельная сеть и соединительная арматура для электрических путевых инструментов

Питание к электрическим МПИ от источника подаётся по электропроводящей сети, выполненной, как правило, из кабеля разного сечения и соединительной кабельной арматуры. В качестве магистрального кабеля применяют кабель КГ 3х6+1х4; 3х4+1х2,5 мм². Фазовые жилы имеют большее сечение, заземляющая – меньшее. В ряде случаев применяют кабель 4х6 и 4х4 мм². Длина магистрального кабеля 25-100 м. В качестве отводящего кабеля используют кабель КГ 3х2,5+1х1,5 мм² или КГ 3х1,5+1х1 мм². Сечение кабелей выбирают в зависимости от мощности электродвигателей подключаемых МПИ исходя из максимально допустимого тока.

В качестве подводящих кабелей применяют, как правило, кабели для питания путевого инструмента с площадью сечения жил 1,5-4 мм² и длиной 3-10 метров.

Соединительная кабельная арматура типа АК-ЗО предназначена для распределения и подачи электроэнергии к МПИ от передвижных электростанций и токоразборных точек через понижающий распределительный трансформатор со вторичным напряжением 230В трехфазного тока.

Кабели соединяют в сеть посредством использования соединительных кабельных арматур АК-ЗО, кабельных путевых вилок и кабельных путевых розеток.

Стационарные источники питания электрического железнодорожного механизированного путевого инструмента

Трехфазные силовые линии напря­жением 220 и 380В наиболее удобны для использования в качестве источ­ников энергии. Для отбора энергии от линий напряжением 220В наибо­лее удобны для использования в качестве источников энергии. Для от­бора энергии от линий напряжением 220В достаточно оборудовать точ­ки подключения электрических инст­рументов на расстоянии до 120-200 м одна от другой. Для этого устраивают отвод от воздушной се­ти тремя (четырьмя) проводами ма­рок ПР-500, АПР-500 или кабелем в газовой трубке к рубильнику.

Подключение к воздушной линии осуществляется шишечными зажи­мами, скруткой проводов с последующей пропайкой и т.д. Применяют следующие сечения про­водов отводов: медных при потреб­ляемой мощности до 3 кВт - не ме­нее 4 мм², до 5 кВт - не менее 6 мм², свыше 5 кВт -увеличение сечения на 1 мм² на каждый 1 кВт мощности; алюминиевых соответственно на один номинал выше.

Рубильник вместе с предохраните­лями размещается в металлическом ящике. Трехполюсную розетку, к которой подключают электрические путевые инструмен­ты, монтируют обычно на дне или сбоку ящика с внешней его стороны (для удобства подключения). Для обеспечения безопасности работаю­щих с электрическими инструмента­ми металлический ящик и трехпо­люсная розетка заземляются. На расстоянии 3-5 м от опоры, на ко­торой расположена точка подключе­ния, забивают в землю на глубину до 3 м один или несколько металлических стержней. Корпус ящика и розетку подключения соединяют со стержнем проволокой диаметром не менее 6 мм.

Если воздушная линия имеет ну­левой провод, его соединяют с ме­таллическим ящиком четвертым проводом, который тоже пропускают через газовую трубу; и в этом случае обязательно заземление ящика и ро­зетки.

Принципиальные электрические схемы подключения МПИ к низковольтовым сетям

При отборе энергии от линии на­пряжением 380В дополнительно подключают трансформатор, пони­жающий напряжение до 220В. Мож­но использовать переносный транс­форматор, перемещая его от точки к точке подключения. Точки подклю­чения устраивают на линиях, распо­ложенных главным образом на тер­риториях станций. От одной точки могут питаться электрические инст­рументы в радиусе до 100 м. Так как на стрелочных переводах выполня­ется большой объем путевых работ, точки подключения в первую оче­редь устанавливают около стрелоч­ных улиц, горловин парков и стан­ций. В ряде случаев при технико-эконо­мическом обосновании целесообраз­но устройство низковольтных сило­вых линий специально для питания электрических инструментов.

Осветительные линии также ис­пользуются для электроснабжения путевых работ. Они имеют два про­вода (две фазы или фазу и нуль), а электродвигатели путевых инстру­ментов рассчитаны на переменный трехфазный ток 220В. Для преобразова­ния однофазного переменного тока в трехфазный того же напряжения и частоты используются преобразова­тели фаз. Они позволяют осущест­вить сдвиг фаз и получить вращаю­щееся магнитное поле трехфазного тока, необходимое для работы асин­хронных двигателей. В путевом хо­зяйстве применяются статические преобразователи фаз, состоящие только из емкости или из емкости и индуктивности. Последние получили большее распространение, так как являются более универсальными. К ним относится, например, применя­емый на железных дорогах преобра­зователь фаз ПФС-ЗМ. Масса преобра­зователей небольшая, подключение их производится просто. Отбор электрической энергии от освети­тельных линий может быть осущест­влен или устройством стационарных точек подключения на опорах сети, или же с помощью переносной от­борной аппаратуры.

Стационарные точки подключе­ния устраивают так же, как на низ­ковольтных силовых линиях. Пере­носные токоотборники могут быть подключены к осветительной сети в любой точке. В этом случае для отбора энергии используют штан­ги-токосъемники длиной не менее 5 м, с помощью которых соединя­ются провода сети с переносным ящиком. В ящике смонтированы предохранители, выключатель и ро­зетка для подключения проводов преобразователя фаз. Магистраль­ный кабель путевых инструментов подключается к преобразователю фаз.

Схемы подключения электрических железнодорожных путевых инструментов

Линии электропередачи высоких напряжений ЛЭП-10 или ЛЭП-6 сооружаются для питания устройств автоблокировки и электрической централизации. Подключение к ним силовой нагрузки не допускается. Для энергоснабжения путевых инст­рументов устраивается вторая трех­фазная ЛЭП-10(6) на тех же опорах с полевой стороны. Такие сети обес­печиваются энергией обычно от тя­говых подстанций. Для отбора от них энергии устраивают низковольт­ные трехфазные линии или исполь­зуют переносные понижающие трансформаторы со специальными подключающими устройствами.

Провода трехфазной линии напря­жением 220В располагаются на нижних траверсах тех же опор (если позволяет вертикальный габарит) или на опорах контактной сети. Они получают энергию от понижающих мачтовых трансформаторов, уста­навливаемых в середине плеча пита­ния на расстоянии 2-3,5 км один от другого. Точки подключения располагаются на рассто­янии 150-200 м одна от другой. Та­кие низковольтные линии могут обеспечивать электроэнергией также промежуточные станции, линейно-путевые здания, переезды и др. Система электроснабжения низко­го напряжения вызывает дополни­тельный расход цветного металла, но она позволяет эффективно ис­пользовать электрические путевые инструменты и повысить уровень механизации путевых работ, особен­но на текущем содержании пути.

Для отбора энергии от второй трехфазной ЛЭП-10(6) используют переносные понижающие трансфор­маторы со специальными подключа­ющими устройствами. Подключаю­щее устройство состоит из телеско­пической штанги, изолирующего звена с токоприемными контактами, подключающей трубы и заземляю­щего устройства. Телескопическая штанга изготов­ляется обычно из дюралюминиевых труб. Нижним концом она устанав­ливается на грунт и прикрепляется к опоре линии на высоте 1,7 м. Съем­ное изолирующее звено крепится к верхней части штанги и наклады­вается токоприемными контактами на провода ЛЭП. На изолирующем звене имеются два высоковольтных предохранителя в двух фазах, предназначенные для защиты от меж­фазных замыканий. Подключающая труба прикрепляется вертикально к трансформатору. Ее высота должна быть не менее 2,5 м. Назначение подключающей тру­бы - принять изолированные высо­ковольтные провода, идущие от вер­ха штанги, на расстоянии не менее 2,5 м от земли. Вход проводов в подключающую трубу и выход из нее к трансформатору изолируются карболитовыми монолитными ко­лодками. Заземление от трансформатора к рельсу осуществляется тросом сечением 16 мм².

Провода контактной сети элек­трифицированных железных дорог могут использоваться для электро­снабжения путевых инструментов. Для отбора энергии от сети постоян­ного тока нужны установки по пре­образованию постоянного тока вы­сокого напряжения в переменный ток низкого напряжения. Разработа­но в качестве опытных несколько таких установок, но практического применения они не нашли.

При электрической тяге на одно­фазном переменном токе промыш­ленной частоты напряжением 27 кВ для электроснабжения нетяговых потребителей устраивают линии продольного электроснабжения напряжением 27 кВ, которые подвеши­вают на опорах контактной сети с полевой стороны. В качестве одной из фаз используется рельс. Сооруже­ние такой линии обходится дешевле, чем трехфазной ЛЭП-27 с тремя проводами. С помощью однофаз­ных или трехфазных понижающих трансформаторов можно обеспе­чить электроснабжение однофазных или трехфазных потребителей энер­гии.

Переносные однофазные транс­форматоры подключают с по­мощью штанги к одному проводу высоковольтной линии и к рельсу. На низкой стороне трансформато­ров будет однофазный переменный ток напряжением 220 В. Электриче­ские инструменты получают энергию от трансформатора через пре­образователь фаз. Надежность уст­ройств периодически испытывают, проверяя их работу и электробезо­пасность. Обслуживание разреша­ется лицам, имеющим необходимую квалификацию. Во время работы эти устройства заземляются и ог­раждаются.

Проход за ограждения разреша­ется только обслуживающему их персоналу, имеющему необходимые знания по охране труда и электробезопасности. Перед нача­лом работы бригадир пути по пере­носному селектору или телефону должен согласовать с энергодиспет­чером время, место и продолжи­тельность подключения.