Содержание к диссертации
Введение
1 Влияние переменного тягового тока на автоблокировку 9
1.1 Электромагнитная совместимость тяговой сети со смежными коммуникациями 9
1.2 Характеристика факторов, определяющих влияние тяговой сети на работу автоблокировки 15
1.3 Влияние переменного тягового тока на участках бесстыкового пути 26
1.4 Выводы 33
2 Определение условий протекания тягового тока в рельсовой сети 34
2.1 Распределение тягового тока по рельсовой сети на участках бесстыкового пути 34
2.2 Переходное сопротивление «рельсы-земля» на участках бесстыкового пути 38
2.3 Токи и потенциалы рельсов 51
2.4 Появление помех с частотой близкой к частоте сигнального тока 58
2.5 Выводы 69
3 Эффективность устройств, обеспечивающих электромагнитную совместимость тяговой сети и автоблокировки 70
3.1 Гармонический состав тока в тяговой сети переменного тока 71
3.2 Заземление конструкций на рельсы на участках бесстыкового пути 83
3.3 Реакция реле ИВГ на воздействия сигналов различной формы и частоты .90
3.4 Эффективность применения путевых фильтров автоблокировки 93
3.5 Выводы 98
4 Улучшение условий электромагнитной совместимости тяговой сети переменного тока с автоблокировкой на участках бесстыкового пути 99
4.1 Заземление средних точек дроссель-трансформаторов 99
4.2 Выполнение рабочего заземления 104
4.3 Эксплуатационные испытания 108
4.4 Экономический эффект переорганизации междупутных перемычек и установки рабочих заземлений 111
Заключение 118
Список использованной литературы 120
Приложение 1
- Характеристика факторов, определяющих влияние тяговой сети на работу автоблокировки
- Переходное сопротивление «рельсы-земля» на участках бесстыкового пути
- Реакция реле ИВГ на воздействия сигналов различной формы и частоты
- Экономический эффект переорганизации междупутных перемычек и установки рабочих заземлений
Введение к работе
Железнодорожный транспорт России является ведущим видом транспорта
страны, выполняющим свыше 80 % грузооборота и около 40 % пассажирообо-
рота транспорта общего пользования. Российские железные дороги занимают ведущее место в мировой транспортной системе и доминируют в транспортной системе страны. По протяженности железнодорожных линий Россия занимает второе место после США; по объемам перевозок грузов - третье место после США и Китая; по перевозкам пассажиров - третье после Китая и Японии. Эксплуатационная длина российских железных дорог 86,2 тыс. км. Из них более 36,3 тыс. км - двухпутные и много путные; 62,2 тыс. км оборудованы автоблокировкой и диспетчерской централизацией, электрифицировано 40,8 тыс. км.
В 1956 году советскими железными дорогами был определен приоритет-
развитие электрической тяги на всей сети. С тех пор российские железные доро
ги занимают первое место в мире по протяженности и грузонапряженности. Се
годня в России электрифицированы 49,8 % от общей протяженности железно
дорожных путей. При этом электрифицированными участками выполняется
53,5 % всей грузовой работы российских железных дорог. Стоимость электри
ческой тяги на 54 % дешевле тепловозной тяги, скорость на 23% выше. Соглас-
_ но «Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2010 и на перспективу
до 2020 года» компания намерена довести электрифицированные линии в ближайшие годы до 49 тыс. км., включая и перевод отдельных участков с постоянного на переменный ток (25,5 кВ) [1].
Высокая скорость движения, обеспечиваемая электрической тягой, с од
ной стороны от состояния железнодорожного пути, с другой - от работы уст-
Ф ройств железнодорожной автоматики и телемеханики.
Для достижения данной цели хозяйством пути внедряется бесстыковой
* путь. Бесстыковой путь - прогрессивная конструкция, в технико-экономическом
отношении весьма выгодная для железнодорожного транспорта. Однако он тре-
^ бует не только повышенной культуры содержания, непрерывного совершенст-
вования, но и тщательного контроля. Поэтому контролю на участках бесстыкового пути уделяется особое внимание.
В настоящее время ведется огромная работа, направленная на обеспечение максимальной эффективности использования бесстыкового пути [2, 3,4].
Прогрессивная конструкция бесстыкового пути с рельсовыми плетями длиной до перегона получила широкое внедрение на железных дорогах России: Северной [5, 6], Московской, Октябрьской, Горьковской и др.
В технологии бесстыкового пути используют высокопрочные изолирующие стыки с металлокомпозитными накладками АпАТэК, вваренные в рельсовые плети длиной до перегона. На основании результатов проведенных испытаний новая конструкция бесстыкового пути может быть рекомендована для широкого внедрения на сети железных дорог [7].
При сложившихся темпах прироста общая протяженность бесстыкового пути уже в 2005 г. достигнет 55 тыс. км, а к 2010г. 70 тыс. км (рисунок 1, кри-вая 1), что составит соответственно 44 и 56 % длины главных путей.
В случае дальнейшего увеличения объемов перевозок темпы прироста полигона бесстыкового пути возрастут еще больше. Так, при росте грузонапряженности на 25- 30 % по сравнению с 1999 г. общая протяженность бесстыкового пути будет увеличиваться в соответствии с кривой 2 на рисунке 1.
Увеличению полигона укладки бесстыкового пути будут способствовать
не только указанные факторы, но и проводимая Министерством путей сообще-
Р ния Российской Федерации техническая политика, согласно которой с 2001 г.
бесстыковой путь на железобетонных шпалах принят в качестве основной кон-
струкции, а новый звеньевой путь на деревянных шпалах будет укладываться
' лишь в исключительных случаях [8].
Годы
а Сложившиеся темпы прироста В случае увеличения объемов перевозок
»
р >
Рисунок 1 - Перспективы прироста полигона бесстыкового пути на железных дорогах РФ
В качестве подрельсового основания на железных дорогах России применяются железобетонные шпалы. Основным видом балластного материала на бесстыковом пути является щебень твердых пород с фракциями размером 25 - 60 мм.
Активное внедрение бесстыкового пути отнюдь не свидетельствует, что решены все связанные с ним проблемы. И это естественно. Звеньевой путь эксплуатируется уже почти 150 лет, однако до сих пор железные дороги многих стран мира продолжают его совершенствовать. С внедрением новой конструк-
»
ции пути изменилась не только структура обратной тяговой сети, но и условия работы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности автоблокировки. Надежное функционирование автоблокировки напрямую зависит от работы рельсовых цепей (РЦ). Необходимость рассмотрения новых условий работы РЦ, а также их электромагнитной совместимости с тяговой сетью продиктована участившимися случаями отказов и, как следствие, задержками поездов на участках бесстыкового пути.
Цель работы. Целью настоящей работы является обеспечение снижения влияния тяговой сети переменного тока на работу автоблокировки на участках бесстыкового пути за счет применения технических средств уменьшения зоны растекания тягового тока от локомотива с учетом:
условий распределения тягового тока в обратной тяговой сети на участках бесстыкового пути;
воздействия помех от электроподвижного состава (ЭПС) на участках бесстыкового пути.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
проанализировать основные факторы, определяющие влияние тягового тока на автоблокировку, и выделить особенности влияния на участках бесстыкового пути;
определить механизмы влияния тяговой сети переменного тока на автоблокировку;
оценить эффективность устройств, обеспечивающих электромагнитную совместимость тяговой сети и автоблокировки;
разработать и реализовать новые технические решения, обеспечивающие снижение влияния тяговой сети переменного тока на автоблокировку;
5) провести экспериментальные исследования технической эффективно-
^ сти рабочего заземления;
6) определить экономическую эффективность внедрения предложенных
т решений на участках бесстыкового пути с электрической тягой переменного то
ка.
Методика исследований. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Построение модели перехода «рельсы -земля» выполнено на основе аппарата классической физики раздела «электричество и магнетизм». Расчеты выполнялись с использованием ЭВМ на базе пакетов MathCAD 12.1 и Microsoft office Excel 2003. До проведения экспериментов выполнялась программная проверка электрических схем в эмуляторе Mul-tisim 8.1. Экспериментальные измерения проводились с использованием компьютерной техники и специализированных программ для анализа тяговых токов и сигналов автоблокировки, таких как Power Vision vl.2c, PULSE и ADC_VIEW версия 2.0.
При составлении схем замещения РЦ и обратной цепи протекания тягового тока использованы основные положения теории четырехполюсников и линий
с распределенными параметрами. Данные, полученные экспериментальным пу-
тем, обрабатывались с использованием аппарата регрессионного анализа. Результаты расчетов согласуются с данными, полученными в результате экспериментальных исследований, а расхождение между ними не превышает 10-15 %.
Характеристика факторов, определяющих влияние тяговой сети на работу автоблокировки
Максимально допустимое значение коэффициента асимметрии рельсовых нитей при электрической тяге переменного тока - 4% [25, 26].
На степень асимметрии рельсовых нитей влияет неравенство сопротивлений нитей пути, а также неравенство сопротивлений перехода "рельсы-земля". В последнем случае из рельсовой нити, имеющей меньшее сопротивление R, ток в большей степени стекает в землю, чем из другого рельса. Существенное влияние на сопротивление перехода "рельсы - земля" оказывают метеоусловия и структура земляного полотна.
Схемы питания тяговой сети также влияют на распределение тока нагрузки вдоль тяговой сети. Различные схемы питания тяговой сети обусловливают изменение ее параметров - активного, индуктивного и емкостного сопротивлений, которые оказывают существенное влияние на форму кривой и на гармонический состав тягового тока.
В моменты завершения коммутации тока на электровозе происходит мгновенное изменение скорости нарастания переменного тока электровоза и, следовательно, мгновенное изменение напряжения на токоприемнике. Однако из-за наличия емкости тяговой сети напряжение мгновенно изменяться не может и потому, в моменты завершения коммутации, в тяговой сети возникают переходные процессы в форме затухающих колебаний. Это вызывает еще большее искажение формы кривой тока тяговой сети, которую можно рассматривать как результат наложения резонансных колебаний (возникающих в моменты завершения коммутации) на основную форму первичного тока, определяемую установившимся режимом работы электровоза.
Значение амплитуды резонирующей гармоники также зависит от параметров нагрузки, т.е. от количества электровозов на фидерной зоне, их взаимного расположения, массы поезда и профиля пути.
Воздействие вышеуказанных факторов приводит к появлению на входе путевого приемника автоблокировки напряжения помехи, значение которого может быть существенно выше полезного сигнала автоблокировки. В результате чего происходит ложное срабатывание путевого приемника автоблокировки, сигнализирующем о ложной занятости контролируемого участка, в то время как он остается свободным.
Разработкой вопросов направленных на повышение эффективности системы тягового электроснабжения (СТЭ) и железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) занимался целый ряд отечественных и зарубежных ученых. Отметим работы в этом направлении A.M. Брылеева, А.В. Шишлякова, Н.Ф. Пенкина, B.C. Дмитриева, Ю.А. Кравцова, Ю.И. Зенковича, А.В. Котельникова, А.Б. Косарева, Т.П. Добровольскиса, Б.И. Косарева, К.Г. Марквардта, А.С. Бо-чева и многих других [27, 28,29].
Можно выделить фундаментальные теоретические исследования электромагнитных процессов в линиях, использующих землю в качестве проводника обратного тока, проведенные академиком А. А. Чернышевым, членом - корреспондентом АН СССР М. В. Костенко, профессорами В. В. Бургсдорфом, К. Г. Марквардтом, М. И. Михайловым, А. И. Якобсом, а также зарубежными исследователями Э. Зунде, Дж. Карсоном, Ф. Поллячеком [30, 31, 32, 33].
Известны работы [34, 35], в которых рассматриваются вопросы электро- магнитной совместимости системы тягового электроснабжения переменного тока с автоблокировкой, в условиях пропуска поездов повышенной массы и при больших скоростях движения. Специфика влияния в этом случае заключается в появлении значительных помех на входе путевого приемника автоблокировки, связанного с тем, что при вышеуказанных условиях происходит увеличение тока, потребляемого тяговой нагрузкой, что вследствие асимметрии РЦ, обусловливает мощную помеху, оказывающую влияние на работу автоблокировки. В качестве мероприятия по снижению влияния предлагается уменьшить возможную асимметрию РЦ путем введения и рационального размещения междупутных перемычек. Известны и другие технические решения защиты, в особенности от мощных помех. В [36] предложена система защиты аппаратуры автоблокировки, позволяющая существенно снизить воздействие импульса помех с фронтом от 1 до 10 мс. Проведенный анализ исследований позволяет говорить об актуальности обеспечения электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения и автоблокировки. 1.3 Влияние переменного тягового тока на участках бесстыкового пути Появление новых технологий в любой службе, так или иначе, затрагивает все остальные. В начале 1960-х годов приступили к укладке бесстыкового пути на железных дорогах России, чему способствовало освоение массового произ водства железобетонных шпал. Бесстыковой путь - прогрессивная конструкция, в технико-экономическом отношении весьма выгодная для железнодорожного транспорта. Изменение структуры пути повлияло на условия работы устройств СЦБ и электроснабжения, а также на их электромагнитную совместимость. Бесстыковой путь представляет собой цельносварные рельсы на железобетонных шпалах и новую конструкцию балластной призмы с использованием геотекстиля, пеноплэкса и других изоляционных материалов. Технология требует укладки геотекстиля на сорок сантиметров ниже подошвы шпалы [37]. Общий вид балластной призмы представлен на рисунке 1. 10. Балластная призма представляет собой очень хороший изолятор. Сопротивление «рельсы - земля» возросло по сравнению с предшествующими видами балласта. При железобетонных шпалах и рельсовых скреплениях типа КБ сопротивление цепи утечки тока изменяется в чрезвычайно широких пределах. Сопротивление резиновой прокладки на новых сухих шпалах больше 100 кОм, а на старых - меньше 500 Ом. Сопротивление изоляции рельсов может снизиться на порядок от увлажнения шпалы и деталей скреплений [38]. Принимая во внимание повышенное сопротивление «рельсы - земля», можно сделать вывод, что утечка как сигнального, так и тягового тока с рельс в землю будет минимальна [39].
Переходное сопротивление «рельсы-земля» на участках бесстыкового пути
На тяговой подстанции (ТП) ток фидера в нормальном нагрузочном ре жиме определяется током, потребляемым ЭПС на межподстанционной зоне. Однако, необходимо учитывать такие особенности СТЭ переменного тока как емкостные и уравнительные токи.
Наличие распределенной емкости в тяговой сети вызывает появление емкостного тока, который протекает по фидеру ТП независимо от наличия ЭПС на фидерной зоне. Экспериментальные исследования показывают, что емкостной ток имеет форму, сильно отличающуюся от синусоиды. При этом, в зависимости от схемы питания контактной сети, вследствие волновых процессов, могут резонировать высшие гармоники порядка 15 - 27 и достигать 50 - 60 % от гар-моники частотой 50 Гц. Однако, из-за того, что величина тока емкости на различных межподстанционных зонах как правило не превышает 5 - 7 А, его влияние на форму тока фидера незначительно. Поэтому можно считать, что при одностороннем питании контактной сети ток фидера повторяет форму тока, потребляемого ЭПС.
В связи с наличием в тяговой сети переменного тока уравнительных токов, обусловленных неравенством напряжений на шинах подстанций и перетоками мощностей, спектр тока фидеров подстанции при двустороннем питании межподстанционной зоны значительно отличается от спектра тока электровоза. Это объясняется тем, что почти синусоидальный ток складывается с первой гармоникой тока электровоза, протекающей по фидеру одной подстанции, и вычитается из первой гармоники тягового тока фидера противоположной подстанции [70].
Величина уравнительного тока изменяется на различных участках от 20 до 160 А. Если по фидеру одной ТП протекает сумма уравнительного и нагру зочного токов, то по фидеру другой - их разность [71]. Таким образом, фактически не влияя на абсолютные величины высших гармоник в токе фидера, уравни » тельный ток может сильно изменять их относительные значения [72]. Если основная гармоника тока нагрузки складывается с уравнительным током, относительные величины высших гармоник в токе фидера резко снижаются. Поэтому относительные значения гармоник тока фидера изменяются в более широких пределах, чем в токе ЭПС. Например, третья гармоника может составлять 7 - 10 % от основной гармоники. Очевидно, что с ростом нагрузки влияние уравнительных токов на ток фидера снижается, и его форма приближается к теоретической.
Фаза уравнительного тока может находиться во всех четырех квадрантах фазовой плоскости. Это обусловлено прежде всего направлением перетоков мощностей в системе тягового электроснабжения, которые во многом определяются режимами ее работы. Таким образом, при определенных условиях, направление уравнительного тока в тяговой сети может поменять направление на противоположное. При этом по фидеру подстанции, где протекала сумма уравнительного и тягового токов, будет протекать их разность. По фидеру противоположной подстанции, соответственно, будет протекать сумма основных гармоник уравнительного и тягового токов. Время смены направления уравнительных токов в тяговой сети обусловлено характером самого переходного процесса, протекающего в системе внешнего электроснабжения. Если оно стремится к нулю, то в этом случае наблюдается фактически мгновенное приращение тока фидера на основной гармонике на величину, равную значению уравнительного тока, что может привести к ложному срабатыванию релейной защиты, основанной на контроле за относительным значением высших гармоник в приращении тока.
Индуктивности в цепях коммутации и, в незначительной степени, в цепи выпрямленного тока оказывают влияние на процесс коммутации и, следовательно, на относительное содержание высших гармоник в первичном токе ЭПС. При этом влияние на отдельные высшие гармоники тока трансформатора электровоза одинаково. Несколько иначе обстоит дело со спектром тока фидера.
Контактная сеть представляет собой линию с распределенными параметрами, которая обладает индуктивным и емкостным сопротивлениями. Наличие распределенной емкости контактной сети вносит изменение в гармонический состав тягового тока, протекающего по фидеру тяговой подстанции. В моменты завершения коммутации тока вентилями на ЭПС, соответствующие включению в цепь переменного тока всей индуктивности цепи выпрямленного тока. При этом происходит мгновенное изменение скорости нарастания переменного тока электроподвижного состава и, следовательно, мгновенное изменение напряжения на токоприемнике [73]. Однако, из-за наличия емкости, напряжение в тяговой сети мгновенно изменяться не может и поэтому в моменты завершения коммутации в тяговой сети возникают переходные процессы в форме затухающих колебаний. Это вызывает еще большее искажение формы кривой тока тяговой сети, которую можно рассматривать как результат наложения свободных (резонансных) колебаний, возникающих в моменты завершения коммутации, на основную форму первичного тока электровоза, определяемую режимом работы электровоза.
Реакция реле ИВГ на воздействия сигналов различной формы и частоты
Все выше выдвинутые требования основываются на предположении малого удельного сопротивления «рельсы - земля», и рельсовую сеть принято считать естественным заземлителем. На участках бесстыкового пути с укладкой плит пеноплэкса и геотекстиля сопротивление «рельсы - земля» возросло. Для тяговой сети постоянного тока можно считать рельсы изолированными от земли, для тяговой сети переменного тока сопротивление «рельсы - земля» носит емкостной характер, и в том и в другом случае рельс не может считаться естест венным заземлителем.
В прежних условиях тяговая рельсовая сеть представляла собой электри ) чески непрерывный естественный заземлитель, обеспечивающий все требуемые параметры заземлителей электроустановок с большими токами замыкания на землю (сопротивление - не более 0,5 Ом). На участках бесстыкового пути последнее требование не выполняется из-за высокого сопротивления перехода «рельсы - земля». Входное сопротивление рельсовой сети как заземлителя рассчитывается по формуле [78]: Ь где к - импульсный коэффициент заземлителя в переходном режиме короткого замыкания тяговой сети на рельс (к = 1,5 - 2,0); гр - продольное сопротивление рельсов, Ом/км; гр_з - сопротивление изоляции рельсов от земли, Ом-км. Для двухпутного участка при электротяге переменного тока гр и гр. 3 равны соответственно 0,65 Ом/км и 48 Ом-км. Тогда входное сопротивление рельсовой сети как заземлителя равно 4,2 Ом, что в 8 раз превышает норму 0,5 Ом. С 1 января 2003 года начали действовать существенно переработанные и Щ) дополненные Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание [79]. В них в главе 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» нормиро I вание сопротивлений заземляющих устройств ставится в зависимость от удель ного электрического сопротивления грунта, в котором расположен заземлитель заземляющего устройства. В электроэнергетике под грунтом обычно понимают проводящую электрический ток часть земной коры, ее верхние слои. Анализ причин, вызывавших значительные расхождения расчетных и действительных значений характеристик заземляющих устройств, показал, что основным источником ошибок было отсутствие должного учета реальной неод 89 нородности удельного электрического сопротивления грунта. Для исключения подобных ошибок в настоящее время в нашей стране и за рубежом сложился определенный порядок проектирования, сооружения и эксплуатационного кон I троля заземляющих устройств. В верхнем, так называемом активном, слое земли до глубины 1,5 - 2 м наблюдаются значительные изменения удельного электрического сопротивления земли во времени. Такие изменения определяются суточными и сезонными вариациями их влажности и температуры, зависящими от многих непрерывно меняющихся метеорологических факторов [80]. Заземляющее устройство в электроустановках с большими токами в ава ф рийных режимах, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом с учетом сопротивления естественных и искусственных заземлителей [77, 81]. На участках с электротягой постоянного тока большое удельное сопротивление «рельсы - земля» приводит к тому, что весь тяговый ток течет по рельсам, и, как следствие, при большой интенсивности движения поездов происходит перемагничивание обмотки дроссель-трансформатора и сигнализация ложной занятости блок участка. На участках с электротягой переменного тока при определенных условиях потенциал рельсов относительно земли достигает большого значения, и происходит пробой ИП, через который опоры контактной сети заземлены на рельс, и, как следствие, нарушается симметрия рельсовой линии. Внешний вид и вольтамперная характеристика ИП представлены на рисунке 3.6. После каждого пробоя восстанавливаемого ИП напряжение его следующего пробоя снижается. Для первичного пробоя ИП необходимо приложить к нему кратковременно напряжение 1200 В. Опоры контактной сети заземляют ся на рельс для обеспечения защиты от разрушения при к.з. на тело опоры. На участках переменного тока напряжение «рельсы - земля» при коротких замыканиях может превышать 3 кВ [59]. г Для испытаний использовался линейный генератор Г6 - 27, позволяющий получить сигналы четырех форм (синусоидальный, прямоугольный и треуголь ) ный) в диапазоне частот 0,001 - 1000000 Гц. В качестве измерительного прибо ра использовался многофункциональный прибор МПИ-СЦБ [82]. Измерялся ток срабатывания реле (ИВГ) от сигналов различной формы и частоты. Так как в составе тягового тока, как правило, присутствуют нечетные гармоники, то измерения проводились на частотах: 25 Гц - частота сигнального тока РЦ, 50 Гц -основная частота тягового тока, а также 150, 250 , 350, 450, 550 - 3,5,7,9,11 гар-моники, содержание остальных гармоник незначительно.
Экономический эффект переорганизации междупутных перемычек и установки рабочих заземлений
Рабочее заземление представляет собой квадратный контур стороной 6 м из уголковой стали с шириной 25 мм, закопанный в землю на 0,5 м и присоединенный к средней точке дроссель-трансформатора биметаллической перемыч кой сечением не менее 70 мм2. Для уменьшения влияния промерзлости грунта в зимнее время на сопротивление стеканию контура заземления по углам квадрата нужно вбить на глубину 1 м железные штыри диаметром 20 мм, приваренные к контуру. При проводимости грунта 4,38 Омм такой контур обеспечит сопротивление стеканию на заданном участке не более 2 Ом. Установка описанных выше рабочих заземлений обеспечит: - уменьшение сопротивления обратной тяговой сети не менее чем в 2,6 раза; - уменьшение зоны растекания тягового тока от локомотива до значения не более чем 20 км. Схема замещения рельсовой сети заданного участка с заземлениями показана на рисунке 4.3. В приложении 4 показаны гистограммы растекания тягового тока для тяговой сети без рабочих заземлений и с ними соответственно при номинальном токе локомотива 100 А, построенные по результатам расчета. За контрольные точки взяты места установки междупутных перемычек и границы межподстанционной зоны.
Эффективность предложенных решений подтверждена эксплуатационны Ь ми испытаниями, проведенными учеными кафедры «Автоматика и телемехани ка» ОмГУПС совместно со специалистами отдела сигнализации и связи Омского отделения ЗСЖД на участке Мынкуль - Районная, о чем составлен акт испытаний от 12 ноября 2005 г (приложение 6).
Испытания проводились в соответствии с программой, утвержденной начальником отдела сигнализации и связи Омского отделения Западно-Сибирской железной дороги (приложение 5). На перегоне Мынкуль - Районная Западно-Сибирской железной дороги измерялось удельное сопротивление грунта с помощью установки Шлюмберже. Было выполнено 37 измерений, статистическая обработка результатов измерений показала, что грунт можно считать имеющим однородную электрическую структуру. Измерения выполнялись в направлении перпендикулярном и параллельном железнодорожной линии. Среднее значение удельного сопротивления грунта равно 4,38 Ом-м, отклонения от среднего не превышают 6,2 %.
Был организован контур заземления - квадрат со стороной 3 м, по углам квадрата вбиты на глубину 0,5 м металлические штыри диаметром 20 мм, соединенные между собой стальной проволокой сечением 70 мм2, закопанной в землю на глубину 0,3 м. Расчет показал, что сопротивление стекания с данного контура при измеренном сопротивлении грунта должно быть равно 11 Ом. Контур рабочего заземления был организован в месте установки между путной перемычки на сигнальных точках 9 и 48 с ординатой ПК 2886 + 00. Из мерением было определено сопротивление стекания с данного контура 12,4 Ом, что на 11 % больше расчетного. По результатам измерения ток, стекающий с заземлителя, в среднем составляет 26,8 % от тока, текущего в рельсах до заземлителя. После установки рабочего заземления зона растекания тягового тока от локомотива уменьшилась на 3 км. Гистограммы растекания тягового тока до и после установки рабочего заземления, построенные по данным измерений, представлены на рисунках 4.4 и 4.5 соответственно. Из рисунков 4.4 и 4.5 видно, что до установки заземления практически весь ток течет на подстанцию в Мынкуль (ПК 2799+14) по рельсам, а после установки заземления около 30 % тока течет по земле. Эквивалентное сопротивление стеканию тягового тока с рельсов в землю составило 44,8 Ом-км, что на 3,2 Ом-км меньше, чем до установки рабочего заземления. Сопротивление рельсовой сети как естественного заземлителя равно 4,04 Ом, что на 0,16 Ом меньше, чем до установки рабочего заземления. Было определено, что в среднем сопротивление фундаментов РШ относительно земли равно 29 Ом, но это значение зависит от климатических условий. Заземление фундаментов РШ на тяговую сеть может быть небезопасно для обслуживающего персонала. Для заземления РШ должен быть оборудован дополнительный контур заземления с входным сопротивлением не выше значений, установленных Правилами устройства электроустановок [79]. По результатам эксплуатационных испытаний сделано заключение: установка рабочего заземления уменьшает зону растекания тягового тока от локомотива, уменьшает эквивалентное сопротивление стеканию тягового тока с рельсов в землю, уменьшает сопротивление рельсовой сети как заземлителя и обеспечивает уменьшение потерь на тягу поездов. Рабочее заземление может быть рекомендовано как средство обеспечения электромагнитной совместимости тяговой сети переменного тока с автоблокировкой. На основании проведенных исследований сделаны рекомендации по обеспечению электромагнитной совместимости тяговой сети переменного тока с автоблокировкой на участке Мынкуль - Районная Западно-Сибирской железной дороги (приложение 7).
