Атмосферные перенапряжения в низковольтных устройствах СЦБ возникают в результате их непосредственного перехода с воздушных проводов линейных цепей и низковольтных силовых цепей, а также при обратной трансформации с высоковольтных проводов через силовой трансформатор, от которого осуществляется электроснабжение устройств СЦБ.
Защита низковольтных устройств СЦБ построена на принципе ограничения до минимума атмосферных перенапряжений, возникающих в линейных цепях и низковольтных силовых цепях, а также коммутационных перенапряжений — в рельсовых цепях. Поскольку довести атмосферные перенапряжения до необходимых пределов практически невозможно из-за низкой электрической прочности изоляции низковольтных устройств СЦБ, то при построении схем грозозащиты используется метод выравнивания потенциалов.
Этот метод допускает появление высоких по абсолютной величине потенциалов как на токоведущих, так и на заземленных частях устройств СЦБ (релейного шкафа, мачты, светофоров, рельсов и др.), в которые проникает атмосферное электричество при грозовых разрядах. Путем непосредственного электрического соединения, а также через разрядники этих частей добиваются того, чтобы разность их потенциалов не превышала электрической прочности изоляции низковольтных устройств. При этом важным фактором является использование рельсовой колеи в качестве зазем- лителя разрядников.
Большое значение для повышения эффективности грозозащиты имеет использование защитного действия металлических оболочек и брони кабеля, прокладываемого от высоковольтной линии автоблокировки или объединенной линии СЦБ и связи к сигнальным установкам и служебным помещениям, в которых находятся при о что при этом амплитуда ат-мосферного перенапряжения снижается в десятки раз.
Следует заметить,
релейного шкафа РШ, мачты светофора и рельсов (рис.3).
Рис 3. Места разряда молнии на сигнальной установке автоблокировки
На электрифицированных участках это оборудование соединяется непосредственно друг с другом, а на участках
с автономной тягой—через выравниватели В. На рис. 3 такое соединение условно показано штриховой линией; А — силовая цепь 220 В; В — линейная сигнальная линия.
Из этого рисунка следует, что до срабатывания разрядника Р все токоведущие части сигнальных и путевых приборов приобретают потенциал по отношению к земле, равный импульсному пробивному напряжению разрядника (точки 3, 4, 5 на рисунке). После того как сработает разрядник, потенциал в точке отвода тока молнии (точка 2), а также на всех токоведущих частях приборов (точки 3, 4, 5) резко возрастает в зависимости от величины тока молнии и сопротивления заземляющего устройства. При токе молнии 2000 А и сопротивлении заземленного оборудования 10 Ом этот потенциал достигает 20 кВ, что значительно превосходит электрическую прочность изоляции токоведущих частей по отношению к заземленному оборудованию. Казалось бы, в этом случае все приборы автоблокировки должны быть повреждены. Однако этого не происходит, поскольку заземляющий зажим разрядника электрически соединен с металлическим корпусом релейного шкафа, мачтой светофора и рельсами (точки 6—10), то последние также приобретают потенциал, равный 20 кВ. В этом случае разность потенциалов между токоведущими частями сигнальных и путевых приборов (точки 3, 4, 5) и заземленным оборудованием (точки 6—10) равна нулю и, следовательно, не произойдет каких-либо повреждений.
Защита приборов перегонных сигнальных установок
о что при этом амплитуда атмосферного перенапряжения снижается в десятки раз.
Схемы защиты сигнальных и путевых приборов автоблокировки предусматривают электрическое соединение металлического корпуса
На участках железных дорог с электротягой постоянного тока на каждой перегонной сигнальной установке приборы автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации защищают от перенапряжений, возникающих в воздушных и линейных цепях, низковольтных силовых цепях напряжением 110/220 В и рельсовых цепях по схеме, приведенной на рис. 4.
Рис 4. Схема защиты сигнальной установки на электрифицированных участках постоянного тока
Указанные приборы, включенные в воздушные линейные цепи, заканчивающиеся кабельным вводом, защищаются вентильными разрядниками РВНШ-250 или РВН-250 с обоих концов кабельного ввода, за исключением цепей смены направления движения, где разрядники устанавливаются только на линейном конце кабельного ввода — в кабельном ящике.
Для защиты линейных цепей допускается установка газонаполненных разрядников Р-35 или Р-350, за исключением цепей с рабочим напряжением более 40 В.
Приборы СЦБ, включенные в низковольтные силовые цепи 110/220 В, защищают вентильными разрядниками РВНШ типа РВНШ-250 или РВН-250, которые устанавливают в релейном шкафу, соединяя их заземляющие выводы со средней точкой дроссель-трансформатора стальным круглым проводником диаметром не менее 12 мм. К средней точке дроссель-трансформатора присоединяют также металлические корпуса релейного шкафа и мачты светофоров. Для защиты от коммутационных перенапряжений, возникающих на приборах автоблокировки, автоматической локомотивной и переездной сигнализации, при коротких замыканиях контактной сети на питающих и приемных концах рельсовых цепей устанавливают керамические выравниватели ВК.-220, которые включают параллельно дополнительным обмоткам дроссель- трансформаторов.
На участках железных дорог с электротягой переменного тока приборы автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации защищают от перенапряжений, возникающих в низковольтных силовых цепях напряжением 110/220 Вив рельсовых цепях по схеме, приведенной на рис. 5.
Рис 5 Схема защиты сигнальной установки на электрифицированных участках переменного тока
Низковольтные силовые цепи напряжениям 110/22Й В защищают с одного конца кабельного ввода вентильными разрядниками РВНШ типа РВНШ-250 или РВН-250, которые устанавливают в релейном шкафу.
Металлический корпус релейного шкафа и мачта светофора присоединяются к средней точке дроссель-трансформатора стальным круглым проводником диаметром не менее 10 мм.
Защита путевых приборов от коммутационных перенапряжений, вызываемых короткими замыканиями контактной сети переменного тока, выполняют с помощью селеновых выравнивателей ВС-90, которые включают на питающих и приемных концах рельсовых цепей автоблокировки параллельно обмоткам изолирующих трансформаторов.
На участках железных дорог с автономной тягой приборы автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации защищают с помощью вентильных разрядников РВНШ-250 или РВН-250 и выравнивателей ВК.10 по схеме,
показанной на рис. 6.
Рис 6 Схема защиты сигнальных и путевых приборов автоблокировки на неэлектрнфицированных участках
На этих участках должны быть защищены все линейные цепи с обоих концов кабельного ввода. В качестве средств защиты используются вентильные разрядники, а также газонаполненные разрядники Р-35 или Р-350.
Вентильные разрядники, включаемые в низковольтные силовые цепи напряжением 110/220 В, устанавливают в каждом релейном шкафу. В релейном шкафу для заземления разрядников используется медный проводник сечением не менее 20 мм2, который присоединяется к металлическому корпусу релейного шкафа. Шкаф с помощью двух выравнивателей ВК-10 и бутлежного кабеля присоединяется к рельсам, используемым в качестве заземлителя. Для выравнивания и снижения потенциалов, возникающих на токоведущих частях сигнальных и путевых приборов, металлические корпуса релейных шкафов, мачты светофоров и рельсы электрически соединяются с низковольтным заземлением, находящимся у основания опоры высоковольтной линии автоблокировки 6 или 10 кВ.В качестве соединительных проводов используются соединенные вместе металлическая оболочка и броня сигнального кабеля, проложенного между релейным шкафом и высоковольтной линией автоблокировки. Если применяются кабели без металлической оболочки, то это соединение выполняется стальным жгутом, свитым из трех стальных проводов диаметром 5 мм и проложенным в земле на глубине 30—40 см (на рис.6 такое соединение показано штриховой линией). На участках с автономной тягой приборы, включенные в рельсовые цепи, защищены выравнивателями типа ВК-Ю. Эти выравниватели включаются параллельно путевым приборам релейных и питающих концов рельсовых цепей.