Назначение и требования. Воздушные линии автоблокировки (ВЛ автоблокировки) напряжением 6... 10 кВ служат для подвески высоковольтных и сигнальных проводов. Высоковольтная цепь предназначена для электроснабжения устройств автоматической блокировки на перегонах и устройств автоматики и телемеханики на тех станциях, которые не имеют других источников энергии. Сигнальные провода обеспечивают взаимодействие устройств автоматики и телемеханики, расположенных в разных пунктах вдоль железной дороги, например, взаимную увязку показаний соседних светофоров автоблокировки. По сигнальным проводам передаются также другие сигналы управления и контроля. Работникам дистанций сигнализации и связи необходимо знать основные характеристики линий ВЛ автоблокировки и их возможности, так как с середины 1990-х гг. на этих линиях подвешиваются оптические кабели.
В отличие от крупных линий электропередачи к ВЛ автоблокировки по всей их длине через 1...2,5 км подключают устройства, потребляющие мощность не более 1,5...5 кВ А. Питаемые от ВЛ устройства автоматики и телемеханики относятся к наиболее ответственной первой группе потребителей, нарушение энергоснабжения которых может повлечь опасность для жизни людей, расстройство сложного технологического процесса, причинить значительный материальный ущерб. Такие потребители должны обеспечиваться энергией от двух независимых источников, причем перерыв допускается только на время включения или выключения резерва не более чем на 1,3 с.
Электроснабжение автоблокировки и станционных устройств СЦБ должно быть организовано так, чтобы их действие не прерывалось при большинстве повреждений или ремонте элементов высоковольтной линии. Поэтому резервирование осуществляется на всех уровнях системы электроснабжения; резервируется питание высоковольтной цепи, по возможности дублируются сама цепь и линейные понижающие трансформаторы; ставятся местные резервные источники энергии непосредственно у питаемых устройств и т.п.
Виды высоковольтно-сигнальных линий. Наиболее распространенными являются ВЛ автоблокировки, представляющие собой трехфазную высоковольтную цепь 1 с изолированной нейтралью частотой 50 Гц и напряжением 10 или 6 кВ, ниже которой расположены сигнальные провода 2 (рисунок 2.11, а).На рисунке 2.11, б представлена двухцепная линия, несущая две одинаковые высоковольтные цепи 1 и 3. В зависимости от расчетных метеорологических условий тип линии выбирают аналогично линии связи (см.таблицу 2.1),но для ВЛ автоблокировки облегченный тип линии отсутствует.
Рисунок 2.11 – Виды высоковольтно-сигнальных линий
Вблизи от сигнальных точек автоблокировки (светофор с релейным шкафом) на силовых опорах устанавливают линейные трансформаторы ОМ (однофазные с масляным наполнением), снижающие напряжение до 115 или 230 (иногда до 400 В). Низкое напряжение подается по кабелю к сигнальной точке для питания рельсовых цепей, светофорных ламп и релейных схем. Другие жилы этого кабеля соединяют сигнальные провода с реле сигнальной точки.
Для уменьшения опасности поражения обслуживающего персонала на силовой опоре имеются два заземления: высоковольтное и низковольтное.
Фидеры, питающие высоковольтные цепи автоблокировки на питающих пунктах, должны присоединяться к шинам через отдельные трансформаторы и оборудоваться устройствами автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР).
При питании автоблокировки переменным током эти фидеры имеют максимальную токовую защиту, отключающую фидер при ненормальном возрастании потребляемого тока, защиту минимального напряжения, отключающую фидер при резком уменьшении напряжения, а также защиту от однофазных замыканий на землю, действующую на сигнал или тоже на отключение.
Последнее важно потому, что при заземлении одной фазы линии с изолированной нейтралью резко возрастают помехи в цепях связи.
Высоковольтную цепь продольного электроснабжения используют в качестве резервной для питания автоблокировки, для чего у каждой силовой опоры основной ВЛ автоблокировки стоит такая же силовая опора резервной линии, и аварийное реле А (рисунок 2.12)автоматически переключает сигнальную точку на резервную линию. Однако двухцепная линия имеет важный недостаток — не исключены случаи одновременного повреждения обеих цепей.
Поэтому на участках с электротягой постоянного тока цепь продольного электроснабжения в ряде случаев подвешивают на опорах тяговой сети (рисунок 2.13, а).На двухпутных таких же участках можно подвесить основную цепь на опорах одного пути, а резервную — на опорах второго.
Рисунок 2.12 – Аварийное реле для резервной установки
При электротяге переменного тока напряжением 27,5 кВ в соседних проводах наводятся очень высокие опасные напряжения. Сигнальные провода в этом случае следует размещать в кабелях связи или специально прокладываемых, а на линии автоблокировки оставлять только высоковольтную цепь.
Электроснабжение линейных потребителей на дорогах с электротягой переменного тока осуществляется по трехфазной несимметричной цепи «два провода — рельсы» (ДПР) с линейным напряжением 27,5 кВ, расположенной на опорах тяговой сети (рисунок 3.13, б).
В этом случае экономически целесообразно подвесить высоковольтную цепь автоблокировки тоже на опорах тяговой сети. Но на этих опорах не хватает места для трех проводов, а подвешивать рядом с высоковольтным тяговым проводом цепь напряжением 6... 10 кВ нельзя, поскольку в ней будут наводиться напряжения до 12... 15 кВ.
Поэтому в качестве высоковольтной линии автоблокировки в данном случае используют однофазную цепь частотой 50 Гц и напряжением 27,5 кВ (как в цепи ДПР), состоящую из подвешенного на опорах тяговой сети провода и рельсов в качестве обратного провода.
Такую цепь называют цепью ПР («провод — рельсы»). Длину плеча питания в этом случае принимают равной расстоянию между тяговыми подстанциями. Резервное питание автоблокировки осуществляется в этом случае от цепи ДПР.
Рисунок 2.13 – Электроснабжение линейных потребителей
При таком способе электроснабжения не применяют силовые опоры, а вместо них устанавливают у сигнальных точек однофазные комплектные трансформаторные подстанции с двумя трансформаторами напряжением 27,5 кВ / 127 В, один из которых включен между проводом цепи ПР и Рельсами (основное питание), а второй — между одним проводом цепи ДПР и рельсами (резервное питание). Применение данной системы целесообразно прежде всего в тех случаях, когда строительство самостоятельной высоковольтно-сигнальной линии затруднено (например, в горах). Недостатком системы являются большие колебания напряжения в цепях ПР и ДПР, вызываемые изменениями нагрузок тяговой сети.
В случае отсутствия второй высоковольтной цепи на железнодорожном участке применяют резервирование линейных трансформаторов. Их устанавливают на соседних опорах в сочетании с разъединителями, что позволяет отключать один трансформатор и участок высоковольтной цепи для ремонта или устранения повреждений. Иногда для тех же целей выполняют резервное питание по цепи низкого (220 В) напряжения, подвешенной на сигнальной траверсе от соседней сигнальной точки. В обоих случаях переход от основного питания к резервному осуществляется автоматически (см.рисунок 2.12).
В новой системе автоблокировки с рельсовыми цепями переменного тока на границах рельсовых цепей (без изолирующих стыков) стоят только путевые трансформаторы, а аппаратура питающих и релейных концов размещается на станциях, ограничивающих перегон. В этом случае высоковольтная цепь автоблокировки на перегонах не нужна, а сигнальные цепи заключают в отдельный кабель.
Контрольные вопросы
1. Перечислите преимущества и недостатки воздушных линий в сравнении с кабельными.
2. Как определяются типы (классы) воздушных линий связи и чем они отличаются друг от друга?
3. Назовите назначение и разновидности высоковольтных линий автоблокировки, а также область их применения.
4. Каковы способы резервирования питания сигнальных точек автоблокировки на железнодорожных участках с разными видами тяги?