Обеспечение электромагнитной совместимости

Защитные меры, обеспечивающие совместимость электрических линий железных дорог и смежных линий, могут применяться как в источнике влияний – цепях электрической железной дороги, так и в подверженных влиянию смежных линиях. Защитные меры, применяемые в источнике влияний, называют активными, поскольку они уменьшают влияние на все смежные линии. Защитные меры, применяемые в смежной линии, могут защищать только данную линию, и поэтому их относят к пассивным.

Активными защитными мерами являются следующие: на ж. д. переменного тока – применение отсасывающих трансформаторов и демпфирующих устройств для гашения резонансных колебаний, на электрических ж. д. постоянного тока – установка многопульсовых преобразователей с достаточно высоким качеством выпрямленного напряжения, сглаживающих фильтров на тяговых подстанциях для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения. Кроме того, частичное снижение магнитных влияний достигается при двустороннем питании тяговой сети. Поскольку допустимое по условиям безопасности наведенное напряжение в линии связи может быть увеличено при сокращении времени его воздействия, необходимо повышать быстродействие релейной защиты, отключающей тяговую сеть при КЗ.

К основным пассивным защитным мерам относятся удаление смежной линии от влияющей и каблирование смежной линии; кроме того, дополнительно в линиях связи производят скрещивание проводов, симметрирование кабелей, повышение уровня напряжения передачи, используют компенсирующие устройства, запирающие и дренажные катушки, разделительные трансформаторы, разрядники. В рельсовых цепях автоблокировки применяют резонансные контуры и фильтры; в низковольтных электрических сетях осуществляют заземление нейтрали питающего трансформатора, устанавливают заземляющие активные или емкостные сопротивления, разделяют линии на более короткие участки, увеличивая число пунктов питания и присоединяя их в середине участка сближения.

На большинстве тяговых подстанций постоянного тока с 6-пульсовыми преобразователями (практически на всех смонтированных до 1960 г.) установлены однозвенные сглаживающие фильтры. При проектировании и электрификации новых участков железных дорог нормативными документами предусмотрена установка мощных двухзвенных сглаживающих фильтров (разработана ВНИИЖТ и Западно-Сибирской железной дорогой).

При установке на тяговых подстанциях 12- или 24-пульсовых преобразовательных агрегатов используют более простые однозвенные апериодические сглаживающие фильтры или монтируют агрегаты без фильтров.

Сглаживающий фильтр состоит из одного (однозвенный) или двух (двухзвенный) реакторов, включенных в рассечку в минусовую шину, резонансных и апериодического (емкостного) контуров. Реакторы выполняют на номинальное напряжение 3,3 кВ, номинальный ток 6500 и 3250 А из блоков заводского изготовления типа РБФА-У-6500/3250. Число блоков в сглаживающем фильтре определяется индуктивностью реакторов Lp, необходимой для достижения соответствующего коэффициента сглаживания. Индуктивность реактора не должна зависеть от проходящего через него тока нагрузки тяговой подстанции, поэтому реактор не имеет стального сердечника. Реакторы на номинальный ток 3250 А комплектуют из одного, двух, трех и четырех блоков с последовательно-параллельным соединением секций, а реакторы на номинальный ток 6500 А – с параллельным соединением секций. Для резонансных и апериодических контуров применяют бумажно-масляные конденсаторы ФМТ4-12, рассчитанные на номинальное напряжение 4 кВ.

Индуктивности резонансных контуров Lк выполняют из двух катушек (основной и регулировочной) , включенных последовательно-встречно или последовательно-согласно. Эти катушки, изготовленные из медного провода ПР-500 различного сечения, имеющие различное количество витков для разных контуров, крепят на деревянных брусках и взаимно перемещают одну относительно другой. При изменении расстояния между катушками плавно изменяется их взаимоиндуктивность М и достигается требуемое значение индуктивности Lк = Lк\ ± Lк2 ± Мк для настройки контура в резонанс напряжений на частоте гармоники (знак «+» соответствует последовательному согласному, а знак «-» – встречному включению катушек).

Резонансные катушки и конденсаторы устанавливают в отдельных помещениях закрытой части тяговой подстанции или в металлических шкафах (в случае применения комплектных РУ 3,3 кВ наружной установки). Реакторы, имеющие большие габаритные размеры и массу, размещают либо в пристройке к зданию тяговой подстанции, либо в камерах, выполненных из асбоцементных плит с металлическими ограждениями.

Для измерения мешающего напряжения и определения коэффициента сглаживания используется прибор-измеритель мешающего напряжения типа ИМН-3. Прибор состоит из двух комплектов, включаемых до и после сглаживающего фильтра, обычно в ячейке запасного быстродействующего выключателя. В каждый комплект входят измерительный и защитный блоки.

Электромагнитная совместимость электрических железных дорог с питающими электросистемами обеспечивается при проектировании и эксплуатации систем тягового электроснабжения. При этом учитываются взаи-мовлияющие факторы: несинусоидальность и несимметрия трехфазных питающих напряжений, значительный уровень реактивной мощности, потребляемой тяговыми нагрузками из питающей электросистемы, качество выпрямленного напряжения, перенапряжения.

Электрическая тяга переменного тока является не только мощным потребителем реактивной энергии и несинусоидального тока, но и мощной несимметричной однофазной нагрузкой, что приводит к появлению несимметрии напряжений в питающих электрических трехфазных системах.

Полностью исключить электромагнитное и гальваническое влияния одного электротехнического оборудования на другое, одних электрических цепей на другие практически невозможно, поэтому обычно стремятся снизить их до такой степени, при которой не нарушалась бы нормальная работа электрических цепей, подверженных влиянию, и выполнялись требования ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».