Prototypowy system ochrony sieci trakcyjnej przed przepięciami. Seminarium IK- Warszawa r.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Prototypowy system ochrony sieci trakcyjnej przed przepięciami. Seminarium IK- Warszawa 12.11.2013r."

Maria Wawrzyniak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Prototypowy system ochrony sieci trakcyjnej przed przepięciami mgr inż.. Adamski Dominik, dr inż.. Białoń Andrzej, mgr inż.. Furman Juliusz, inż.. Kazimierczak Andrzej, dr inż.. Laskowski Mieczysław, mgr inż.. Ortel Krzysztof, mgr inż.. Zawadka Łukasz Seminarium IK- Warszawa r. 1 1

. Kazimierczak Andrzej, dr inż.. Laskowski Mieczysław, mgr inż.

2 Pomiar tłumiennot umienności amplitudy przepięć w sieci trakcyjnej Trzy konfiguracje pomiarowe: odcinek sieci trakcyjnej bez obciąż ążenia, odcinek sieci trakcyjnej obciąż ążony rezystancją 120Ω i 240Ω, odcinek sieci trakcyjnej obciąż ążony warystorem niskonapięciowym. 2

ążenia, odcinek sieci trakcyjnej obciąż ążony rezystancją 120Ω i

3 Schemat blokowy układu pomiarowego W203 SIEĆ TRAKCYJNA Dzielnik 1:200 Oscyloskop Generator 6,9kV 1,2/50µs Dzielnik 1:200 Oscyloskop R Cewka Rogowskiego TOR 3

4 Charakterystyki tłumiennot umienności przepięć sieci trakcyjnej w funkcji drogi sieć trakcyjna bez obciązenia sieć trakcyjna obciążona rezystorem sieć trakcyjna obciążona warystorem Napięcie [kv] ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 Odległość [km] 4

rezystorem sieć trakcyjna obciążona warystorem 14 12 10 Napięcie [kv]

5 Analiza charakterystyk tłumiennot umienności przepięć rozpatrywany odcinek pomiarowy nieobciąż ążonej sieci trakcyjnej wykazuje cechy charakterystyczne dla jednorodnej linii długiej, d wzrost amplitud impulsów w udarowych w funkcji drogi dla odcinka sieci bez obciąż ążenia, spowodowany jest wzajemnym oddziaływaniem amplitud impulsu odbitego od nieobciąż ążonego końca odcinka sieci i impulsu generatora, w charakterystyce rozkładu amplitud impulsów w udarowych w funkcji drogi dla sieci obciąż ążonej rezystancją 240Ω można wyróżni nić dwa charakterystyczne obszary: pierwszy w odległości 3 km od generatora, drugi zaś na końcu odcinka pomiarowego, w pierwszym obszarze zaobserwowano wzrost amplitudy napięcia impulsu udarowego, spowodowany prawdopodobnie obecności cią wiaduktu, co można wytłumaczy umaczyć lokalnym wzrostem pojemności sieci trakcyjnej do ziemi a pośrednio do toków w szynowych; powoduje to wystąpienie niejednorodność sieci trakcyjnej jako linii długiej d na tym odcinku, 5

impulsu generatora, w charakterystyce rozkładu amplitud impulsów w udarowych w funkcji drogi dla sieci obciąż ążonej rezystancją 240Ω można wyróżni nić dwa charakterystyczne obszary: pierwszy w

6 Analiza charakterystyk tłumiennot umienności przepięć c.d. natomiast w obszarze drugim zaobserwowany wzrost amplitudy impulsu spowodowany jest niedopasowaniem wartości rezystancji obciąż ążenia do wartości impedancji falowej tego odcinka sieci trakcyjnej (jej rzeczywista wartość jest mniejsza od 240Ω), rozpatrując c charakterystykę sieci obciąż ążonej warystorem można zauważyć, że e na obszarze pomiędzy generatorem a 6 km amplituda impulsu udarowego utrzymuje się na poziomie napięcia wyjściowego generatora w granicach 6,5 7,0 kv, natomiast pomiędzy kilometrem 6 a 7,76 zauważalny alny jest wpływ oddziaływania parametrów w warystora na poziom amplitudy napięcia impulsu udarowego, przedstawione wyniki pozwalają stwierdzić, że e sieć trakcyjna jednorodna (tzn. bez skrzyżowa owań,, rozjazdów, odgałę łęzień itp.) w niewielkim stopniu tłumi t napięciowe impulsy udarowe. 6

(jej rzeczywista wartość jest mniejsza od 240Ω), rozpatrując c charakterystykę sieci obciąż ążonej warystorem można zauważyć, że e na obszarze pomiędzy generatorem a 6 km amplituda impulsu udarowego

7 Charakterystyka rzeczywistego modelu odcinka sieci trakcyjnej Na etapie projektowania modelu przyjęto, że e powinien on spełnia niać cztery zasadnicze kryteria: budowa z elementów w o stałych skupionych, które będąb reprezentowały jednokilometrowe odcinki sieci trakcyjnej, parametry elementów w składowych modelu muszą odpowiadać parametrom jednostkowym (L, R, C) 1 kilometra sieci trakcyjnej, rozmieszczenie elementów w indukcyjnych i pojemnościowych modelu względem siebie nie może e powodować powstawania sprzęż ężeń indukcyjnych i pojemnościowych ciowych, zastosowane elementy muszą spełnia niać kryterium izolacji wymagane do współpracy pracy z generatorem udarowym o maksymalnej amplitudzie 7 kv. 7

jednostkowym (L, R, C) 1 kilometra sieci trakcyjnej, rozmieszczenie elementów w indukcyjnych i pojemnościowych modelu względem siebie nie może e powodować powstawania sprzęż

8 Układ elektryczny modelu 8 km odcinka sieci trakcyjnej Opracowany model laboratoryjny ośmiokilometrowego odcinka sieci trakcyjnej składa adał się z: 8 elementów w indukcyjnych, 8 pojemności doziemnych, płaskownika stanowiącego obwód d powrotny (równolegle połą łączone toki szynowe) L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 C C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 Z Z 8

pojemności doziemnych, płaskownika stanowiącego obwód d powrotny (równolegle połą łączone

9 Sposób wykonania elementów indukcyjnych i pojemnościowych rdzeń ferrytowy o dużej przenikalności magnetycznej, drut miedziany w izolacji 2mm, L= 465µ H dwie płyty metalowe o wymiarach 50x30cm, folia izolacyjna (izolacja do 16 kv), C=10,5nF z możliwością regulacji 9

izolacji 2mm, L= 465µ H dwie płyty metalowe o wymiarach 50x30cm,

10 Sprawdzenie parametrów w modelu model bez obciążenia model obciążony rezystancją model obciążony warystorem Napięcie [V] Odległość [km] 10

obciążony warystorem 10000 8000 Napięcie [V]

11 Metoda oszacowania odległości rozmieszczania warystorowych ograniczników w przepięć na sieci trakcyjnej Dwa warianty doprowadzania udaru w stosunku do usytuowania warystorów w opracowanym modelu: udar w środku pomiędzy warystorami, przy zmiennej odległości rozstawienia warystorów w wynoszącej 2, 4, i 6 km, udar podany na wejście modelu, gdzie jeden z warystorów w zainstalowany był na końcu modelu linii, natomiast drugi warystor umieszczono w odległości 4 km od pierwszego warystora. 11

zmiennej odległości rozstawienia warystorów w wynoszącej 2, 4, i 6 km, udar podany na wejście modelu, gdzie jeden z

12 Schemat układu pomiarowego dla wariantu 1 1 L 1 2 L 3 4 L 4 5 L 5 L L 9 9 I 1 I 2 C C 1 C 3 C 4 C 5 C 7 Z Z I 1 CR 5 2 Oscyloskop 1 G I 2 CR 1-4;6-9 2 Oscyloskop 1 12

13 Schemat układu pomiarowego dla wariantu 2 1 I 1 L 1 2 L 4 5 L 7 8 L 8 9 G C C 1 C 4 I 2 C 7 Z I 1 CR Oscyloskop I 2 CR Oscyloskop 1 13

14 Charakterystyki tłumienia t impulsów w udarowych dla wariantu 1 rozst awienie 2 km rozstawieni e 4 km ro zst awienie 6 km Napięcie [V] Odl egłość [km] 14

km ro zst awienie 6 km 6000 5000 4000 Napięcie [V]

15 Charakterystyki tłumienia t impulsów w udarowych dla wariantu Napięcie [V] Odległość [km] 15

16 Badania na rzeczywistym odcinku sieci trakcyjnej Dwa warianty doprowadzania udaru w stosunku do usytuowania warystor torów w na sieci trakcyjnej okręgu: udar w sieć trakcyjną w środku pomiędzy warystorami, przy zmiennej odległości rozstawienia warystorów w wynoszącej 4, i 5 km, udar w sieć trakcyjną na początku badanego odcinka sieci trakcyjnej przy odległości pomiędzy warystorami wynoszącej 4, 5 i 5,6 km. Zastosowano generator o maksymalnej amplitudzie impulsu udarowego 15 kv i warystory przystosowane do pracy na sieci trakcyjnej (typ IV 4,2). (typ Polimerix- 16

km, udar w sieć trakcyjną na początku badanego odcinka sieci trakcyjnej przy odległości pomiędzy warystorami wynoszącej 4, 5 i 5,6 km.

17 Schemat układu pomiarowego dla wariantu 1 km 3,7 i 3,2 km 5,7 km 7,7 i 0,5 Sieć trakcyjna G Tor kolejowy 17

18 Schemat układu pomiarowego dla wariantu 2 Sieć trakcyjna km 1,7 km 3,7 km 7,7;1,0;1,68 n G Tor kolejowy 18

19 Schemat układu do rejestracji napięcia i prądu impulsów w udarowych Sieć trakcyjna Warystor Dzielnik Oscyloskop PC CR Tor kolejowy 19

20 Wyniki badań Tłumienie impulsów udarowych przez warystory rozstawione w odległości 4 i 5 km (wariant 1) Napięcie[V] km 5km Odległość [km] 20

(wariant 1) Napięcie[V] 16000 14000 12000 10000

21 Wyniki badań c.d. Tłumienie impulsu udarowego przez warystory odległe od siebie 4 km (wariant 2) Napięcie [V] Odległość [km] 21

22 Wnioski sieć trakcyjna dla impulsów w udarowych zachowuje się,, jak niesymetryczna linia długa, opracowany model odcinka sieci trakcyjnej w dużym stopniu odzwierciedlał zjawiska zachodzące ce w rzeczywistej sieci trakcyjnej, optymalna odległość rozmieszczania warystorowych ograniczników w przepięć względem siebie podczas badań eksploatacyjnych powinna wynosić około o 4 km, dla sieci jednorodnej można próbowa bować tą odległość zwiększy kszyć do 6 km, zastosowanie warystorowych ograniczników w przepięć zapewni skuteczny i stabilny poziom ochrony sieci trakcyjnej oraz poprawi efektywność działania ania obwodu powrotnego, warystorowe ograniczniki przepięć stosowane do ochrony sieci trakcyjnej powinny zawierać element zabezpieczający cy przed trwałym zwarciem sieci trakcyjnej do obwodu powrotnego, który jednocześnie nie umożliwi łatwą identyfikację uszkodzenia warystora, uzyskane wyniki badań powinny zostać potwierdzone w badaniach eksploatacyjnych. 22

23 Dziękuj kuję za uwagę Zakład Sterowania Ruchem I Teleinformatyki ul. Józefa Chłopickiego Warszawa telefon: (22) fax: (22) Łukasz Zawadka telefon: (22) lzawadka@ikolej.pl 23

Podobne dokumenty

Zastosowanie warystorowych ograniczników przepięć do ochrony sieci trakcyjnej 3kV DC

BIAŁOŃ Andrzej 1 FURMAN Juliusz 2 ORTEL Krzysztof 3 ZAWADKA Łukasz 4 Zastosowanie warystorowych ograniczników przepięć do ochrony sieci trakcyjnej 3kV DC WSTĘP Obecnie na liniach zarządzanych przez PKP