§ 27. Средства защиты устройств автоматики, телемеханики и связи от опасных и мешающих влияний железных дорог и линий электропередачи
Железные дороги, электрифицированные на переменном токе. Основным средством защиты устройств железнодорожной связи от опасных и мешающих влияний тяговых токов железных дорог, электрифицированных на однофазном переменном токе, является замена воздушной линии связи кабельной с высоким защитным действием кабельной оболочки. Если при замене воздушной линии связи кабельной продольная э. д. с., индуцированная в жилах магистрального кабеля, превышает норму (см рис. 9), то эти устройства присоединяют к жилам кабеля через изолирующие трансформаторы.
Изолирующий трансформатор (рис. 106) отделяет станционные устройства от линейных кабельных цепей, находящихся под опасным напряжением, т е. прикосновение к аппаратуре, включенной в станционную обмотку трансформатора, не представляет опасности. Для того чтобы эта опасность не возникала при электрическом пробое трансформатора, среднюю точку его станционной обмотки заземляют. Конденсатор, включенный между линейными полуобмотками трансформатора, позволяет измерять кабельные цепи с включенными в них промежуточными пунктами постоянным током.
Цепи связи,- подвешенные на воздушных линиях, относят от полотна электрической железной дороги, частично или полностью заменяют их кабельными линиями, что также служит средством зашиты от опасных влияний.
Для защиты цепей связи от опасных напряжений применяют разделительные трансформаторы. Если опасное напряжение, индуцированное в проводах цепи связи, по отношению к земле превышает установленную норму, то, включив в середину этой цепи разделительный трансформатор и разбив таким образом цепь на два гальванически не соединенных участка (рис. 107, а), можно снизить опасное напряжение примерно в 2 раза. Если же цепь разбить на три участка (рис. 107, б) и в стыке этих участков включить два трансформатора, то опасное напряжение снизится в 3 раза и т. д.
Снижение напряжения будет обусловлено уменьшением длины сближения отдельных участков с контактной сетью. Такой способ защиты нельзя использовать в цепях местной связи с ручными телефонными станциями системы ЦБ и автоматическими телефонными станциями, так как по цепям с разделительными трансформаторами нельзя передавать постоянный ток для питания микрофонов абонентских телефонных аппаратов.
Рис. 106. Схема включения изолирующего трансформатора
Рис. 107. Схемы включения разделительного трансформатора
В цепях перегонной связи, работающих по системе ЦБ, для защиты абонентов от опасных напряжений в провода этих цепей включают резонансные контуры. Между каждым проводом перегонной цепи и землей в начале и конце цепи включают по два контура, из которых один настроен в резонанс на частоту 50 Гц, а другой — на частоту 150 Гц (3-я гармоника). Для токов резонансных частот сопротивление этих контуров мало, провода при этих частотах оказываются заземленными и, следовательно, опасные напряжения с частотами 50 и 150 Гц в них отсутствуют. Напряжения, индуцируемые в проводах более высокими гармониками, малы и опасности не представляют.
Рис. 108. Схемы включения отсасывающих трансформаторов
В особых случаях, например при электрификации крупных железнодорожных узлов с разветвленной сетью местной, городской и пригородной телефонной связи, переустройство которой связано с большими материальными затратами, для защиты устройств связи применяют отсасывающие трансформаторы. Они представляют собой силовые однофазные трансформаторы мощностью в несколько сотен киловольт-ампер с коэффициентом трансформации п = 0,8 -:-1,0.
Известны два способа включения отсасывающих трансформаторов: без обратного и с обратным проводом. При первом способе первичную обмотку отсасывающего трансформатора ОТ включают в контактный провод, а вторичную — в рельсы (рис. 108, а), а при втором способе их первичную обмотку включают в контактный провод, а вторичную — в обратный провод, подвешиваемый на опорах контактной сети и периодически соединяемый с рельсами (рис. 108, б).
При включении отсасывающих трансформаторов ОТ по схеме увеличивается взаимная индуктивность между контактным проводом и рельсами, что приводит к увеличению тока, индуцированного в рельсах, и, следовательно, к увеличению их экранирующего действия.
Снижение продольной э. д. с. в проводах связи и жилах кабеля при включении отсасывающих трансформаторов по схеме происходит за счет того, что большая часть тягового тока возвращается на подстанцию не по рельсам и земле, а по обратному проводу. Следовательно, при этой схеме несимметричная система «контактный провод — земля (рельсы)» превращается в более симметричную систему «контактный провод — обратный провод — рельсы (земля)». На железных дорогах применяют схему с обратным проводом.
Защитное действие отсасывающих трансформаторов зависит от расстояния l0 между соседними трансформаторами, которое обычно составляет от 3 до 9 км. Применение отсасывающих трансформаторов позволяет в несколько раз снизить опасные и мешающие влияния в цепях связи.
Для снижения мешающего влияния в телефонных цепях тональной частоты магистральных кабельных линий применяют специальное симметрирование этих цепей, позволяющее уменьшить чувствительность их к помехам. На воздушных линиях связи для этого провода телефонных цепей перекладывают с крюков на траверсы, что позволяет в 2—3 раза снизить напряжение шума в телефонных цепях тональной частоты за счет снижения коэффициента чувствительности этих цепей к помехам.
Защиту устройств автоматики и телемеханики на железных дорогах, электрифицированных на однофазном переменном токе, осуществляют следующим образом. В устройствах автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации (AЛC) для защиты от помех тягового тока выбирают частоты сигнального тока, отличные от частот гармонических составляющих в тяговой сети. Для защиты от опасных и мешающих влияний тягового тока для сигнальных цепей автоблокировки, цепей телеуправления тяговыми подстанциями, диспетчерской централизации и диспетчерского контроля используют кабельные цепи магистрального кабеля связи, прокладываемого вдоль дороги.
На станциях для прокладки цепей электрической централизации и других устройств автоматики и телемеханики в необходимых случаях прокладывают сигнальные кабели с металлической оболочкой и броней, обладающие достаточным экранирующим действием. Металлическую оболочку и броню этих кабелей заземляют по концам станции, у помещений ДСП и постов ЭЦ. Сопротивление каждого заземления не должно превышать 10 Ом.
Для защиты обслуживающего персонала и лиц, пользующихся устройствами автоматики и телемеханики, заземляют корпуса аппаратов ЭЦ, релейные стативы и шкафы в помещении ДСП и др.
В цепях снижения асимметрии рельсовых цепей на стыках рельсов рекомендуется устанавливать медные приварные соединители. Для этого же опоры контактной сети с сопротивлением заземления меньше 100 Ом присоединяют к рельсам не непосредственно, а через искровые промежутки многократного действия.