Aniqlanishi mumkin bo'lgan tezlikdagi temir yo'llarining elektr tizimlari uchun neutral qo'shilish usullari

Temir yo'l elektr tizimlari asosan avtomatik blok signalizatsiya liniyalari, o'tkazuvchi elektr liniyalari, temir yo'l potentsial donishmalar va taqsimot donishmalari, shuningdek, kirish elektr ta'minot liniyalari orqali tashkil etiladi. Ular temir yo'lning muhim ishlari uchun elektr ta'minotini ta'minlaydi—signalizatsiya, aloqa, vag'onlar tizimi, stantsiyadagi yengilashuv xizmatlari va texnik xizmat ko'rsatish ob'ektlari. Milliy elektr tarmoqning hisoblanishi mumkin bo'lgan qismi sifatida, temir yo'l elektr tizimlari elektr energetika inshooti va temir yo'l infrastrukturasining xususiy xossalarga ega.

Aniq tezlikdagi temir yo'l elektr tizimlari uchun neutral zemlangan usullar bo'yicha tadqiqotlarni kuchaytirish va bu usullarni qurilish, ishga tushirish va ish turlari davrida umumlashtirib ko'rib chiqish, temir yo'l elektr ta'minotining xavfsizligini va ishonchiligini oshirishda juda muhim ahamiyatka ega.

1. Temir yo'l elektr tizimlari uchun neutral zemlangan usullar haqida umumiy ma'lumot

Temir yo'l elektr tizimlari uchun neutral zemlangan usul transformatorlarning zemlangan konfiguratsiyasiga nisbatan tortiladi—bunda voltaj darajasi, bir faza zem bilan bog'liq noto'g'ri ish, overvoltage darajalari va rele himoya rejimlari bilan teskari bog'liq. Bu murakkab texnologik masala quyidagi toifalarga ajratilishi mumkin:

• Qattiq emas zemlangan tizimlar: zemlangan emas, arkalash zemlangan (Petersen spiral) va past ommega zemlangan tizimlar;

• Qattiq zemlangan tizimlar: to'g'ridan-to'g'ri zemlangan va past ommega zemlangan.

Milliy tarmoqdan temir yo'lga beriladigan elektr ta'minoti umuman olganda zemlangan emas neutral konfiguratsiyada amalga oshiriladi. Temir yo'l potentsial donishma va taqsimot donishmalardan o'tkazuvchi liniyalar adolatli omoga (kirish omogidan keyin, noyoborlikdan oldin joylashgan) tomonidan olinadi, shuning uchun ular ham zemlangan emas neutral tizimini ishlatadi. O'tkazuvchi liniyalarda, voltajni o'zgartirish donishmasi zemlangan usuli kerak bo'lgan hollarda tanlanishi mumkin.

Tezkor tezlikdagi temir yo'l elektr tizimlari—ko'pincha past ommega zemlangan—aniq tezlikdagi temir yo'l tizimlari asosan zemlangan emas neutral konfiguratsiyalarni ishlatadi. Bu yondashuv ba'zi afzalliklarga ega, lekin xavfsizlik standartlarining rivojlanishi va davom etayotgan texnologik yangilanishlar bugungi operativ kontekstda zemlangan strategiyalarni qayta baholash talabini ifodalaydi.

2. Zemlangan emas neutral tizimlarning afzalliklari va cheklanishlari

Temir yo'l elektr tizimlari qurilish kodi (TB 10008–2015) qilib, o'tkazuvchi liniyalarning konfiguratsiyasi ta'minotning ishonchiliq darajasiga va loyihaga xos shartlarga mos ravishda, o'rtaqtakabeli liniyalardan yoki to'liq yer ostidagi kabellardan foydalanib belgilanishi kerak.

Byudjet cheklanishlari va texnologik imkoniyatlarni sababli, hozirda faoliyat olib borayotgan aniq tezlikdagi temir yo'l o'tkazuvchi liniyalari adolatli omogacha yoki adolatli omoga qarama-qarshi hybrid konfiguratsiyalarga asoslanadi. Natijada, ularning neutral zemlangan rejimlari adolatli omogacha (zemlangan emas) yoki kichik ommega zemlangan tizimlarni ishlatadi. Temir yo'l elektr tizimlari boshqarish qoidalarining 69-moddasiga qaraganda, bunday tizimlarda bir faza zem bilan bog'liq noto'g'ri ishlar tez-tez hal qilinishi kerak, lekin muddati umuman 2 soatdan oshmasligi lozim.

Bir temir yo'l boshqaruv bo'limining 2023-yilda yanvaridan oktyabr gacha bo'lgan davrda olingan ish rejalari 152 ta energiya ustidan-nuqta holatini o'z ichiga oladi, bundan 15 ta qurilma ilovalari (2 ta ichki javobgarlikka, 13 ta tashqi omillarga). Xususan, mohiyaviy xavflar—xususan, kasht tashkil etish—adolatli omogacha stabiltiligiga eng yuqori hila sifatida ko'rinadi. Bir hadisada, daraxt qopqlari omborda qopqon bo'shliqga kirib, bir taraf omogacha qismi zem bilan bog'liq noto'g'ri ulanishga olib keldi. Noto'g'ri ish 2 soat ichida aniqlangan va hal qilindi, bu esa poyezdlar ishini buzishdan va tashqi noto'g'ri ishlar paydo bo'lishidan saqlandi. Bu, mavjud texnologik shartlarda, zemlangan emas neutral tizimlarning praktik afzalliklarini ko'rsatadi.

Omadan, kabellar boshqacha muammolarga duch keladi. Adolatli omogacha qaraganda, elektr kabellari juda past isolatsiya marginali va cheklangan overvoltage darajasi bilan. Zemlangan emas tizimda bir faza zem bilan bog'liq noto'g'ri ishda, salomat faza voltajlari normal faza-zem voltajidan yuqoriga oshadi—shaytan omogacha voltajga yetishi mumkin—bu esa non-fault fazalarda ko'p nuqtaga isolatsiya bo'lish ehtimolini oshiradi. Qo'shimcha, kabellar tizimidagi kapasitiv zem bilan bog'liq noto'g'ri omogacha katta, bu esa noto'g'ri ish nuqtasida tez isolatsiya yuborishiga olib keli va faza-faza qisqa ulanishga o'tish ehtimolini oshiradi.

Kabellar adolatli omogacha qaraganda, qopqon, trubka yoki tepa usullarida o'rnatilishi sababli, noto'g'ri ish nuqtasini aniqlash qiyin. Kabellar ulash texnologiyalari, ta'minot logistikasi va temir yo'l faoliyat oynasi cheklanishlari bilan bir qatorda, bu noto'g'ri ishlar tez-tez hal qilinmaydi. Amaliyotda, kabel noto'g'ri ishlari asosan doimiy isolatsiya bo'lishiga sabab bo'ladilar—organik isolatsiya materiallari o'z ichiga olishi mumkin emas. Zemlangan emas tizimda, tez-tez tripping yo'q bo'lishi noto'g'ri ish omogacha uzoq muddat davom etishi, bu esa juda yirik isolatsiya zararini olib keli, noto'g'ri ish zonasini kengaytiradi va "qizil qator" signal noto'g'ri ishlar kabi ikkinchi noto'g'ri ish paydo bo'lishi mumkin—bu esa poyezdlar ishini buzishga, uzoq muddatli o'chirishga va xavfli yoki jamiyatchilik risklariga olib keli.

3. Aniq tezlikdagi temir yo'l elektr tizimlari uchun neutral zemlangan usullar tanlovi

To'g'ri neutral zemlangan usul tanlovi temir yo'l elektr tizimlari ishining istiqbolli va xavfsizligi uchun muhim ahamiyatga ega. Asosiy muammo quyidagilarni barqaror qilishda yotadi:

• Tashqi takliflardan sabab bo'lgan tez-tez trippingni kamaytirish,

• Muhtoj yuklarga bekor yo'q energiya ta'minotini ta'minlash,

• Noto'g'ri ish himoyasini samarali qilish,

• Noto'g'ri ish tarqatishini boshqarish, va

• Noto'g'ri ishlar davomida salomat jihozlar elektr va isolatsiya butunligini saqlash.

Temir yo'l elektr tizimlari qurilish kodi (TB 10008–2015) qilib, 10(20) kV o'tkazuvchi liniyalari voltajni o'zgartirish donishmalari orqali ta'minotga olinganda, quyidagi zemlangan qoidalari amalga oshirilishi kerak:

• Agar bir fazli zamin chiziqli kapatsiz elektr toki ≤ 10 A bo'lsa, zemmas boshqariladigan tizim ishlatilishi kerak.

• Agar toki ≤ 150 A bo'lsa, kam ko'niklikli zemmas boshqarish yoki arkni yo'qotish spirlari orqali zemmas boshqarish qo'llanilishi mumkin; agar > 150 A bo'lsa, kam ko'niklikli zemmas boshqarish tavsiya etiladi.

• Butun kabel asosidagi liniyalarni uchun kam ko'niklikli zemmas boshqarish tanlanishi kerak.

• Kam ko'niklikli zemmas boshqarish uchun zemmas resistori, bir fazali zamin chiziqli tokining 200–400 A bo'lishiga yetkazish uchun tanlanishi kerak, va xatolik aniqlanib, tezda o'chirilishi talab etiladi.

Aksincha, Tezkor tranzit rejalashtirish kodi (TB 10621–2014) zamin chiziqli kapatsiz elektr toki ≤ 30 A bo'lganda, neutral zemmas boshqariladigan reaktor orqali kompensatsiya taqdim etilishi mumkinligini belgilaydi.

Standart temir yo'l energiyaviy qo'llanmalaridan hisob-kitoblardan foydalanib, umumiy almashtirilgan aluminiy markazli kabelelar (70 mm² va 95 mm² kesmalar) uchun, bir fazali zamin chiziqli kapatsiz elektr tokining 10 A, 30 A, 60 A, 100 A va 150 A bo'lganda, maksimal ruxsat etilgan kabel uzunliklari Jadvall 1-da yig'ilgan. Bu qiymatlarni asosan kabelning faktiki uzunligiga qarab mos keladigan zemmas boshqarish usulini tanlashda qo'llash mumkin.

Neytral nuqtadan o'tkaziladigan grounding tez xato to'xtatishni ta'minlaydi. Nol-sekvensiya himoyasi 0,2-2,0 soniya ichida ishga tushirilishi mumkin va xatoni ajratib turadi, bu orqali ikkinchi doimiy elektr energiyasiga oid voqealar ehtimoli kamayadi va elektr jihozlari izolyatsiyasining ishonchliligi va ishlash muddati himoyalangan.

4. Umumiy neytral grounding usullarini solishtirish

4.1 Groundsiz neytral tizimi

Groundsiz neytral usuli, oddiy qatorli grounding xatoliklari paytida 1-2 soat davom etuvchi energiya yetkazishning afzalligini beradi. Biroq, kabel asoslangan chiziqlarda, bu usul xato yuzaga kelish ehtimolini oshiradi.

4.2 Dugonch parchalash spirlidagi neytral grounding

Groundsiz neytral tizimiga nisbatan, bu usul dugonch parchalash spirlidan induktiv tokni ishlatib, kapasitiv tokni kompensatsiya qiladi, shunda grounding xato tokini o'zini o'zi cho'g'azadigan darajaga pastaydi, demak, dugonchni sabablanadigan og'ir tortishkanligi kamayadi. Bu usul ham 1-2 soat davom etuvchi ishga imkon beradi va bir qatorli xatoliklar o'rtasida xato yuzaga kelishni oldini oladi. Biroq, bu usul grounding xato himoyasiga ko'proq talab qo'yadi, xato chiziqni aniqlashi mumkin emas, rezonansga yengil bo'lgan va chiziqda qoldiq zararlarni samarali tarzda yo'qotishni ta'minolmaydi.

4.3 Past omillik grounding orqali neytral grounding

Kabel asoslangan chiziqlarda, past omillik grounding usuli, bir qatorli grounding xatoliklari paytida dugonch-grounding og'ir tortishkanligini samarali tarzda boshqaradi, tizim rezonans og'ir tortishkanligini cheklaydi, yaxshi tok chegaralovchi va voltaj pasaytirish efektini beradi va nisbatan yuqori nol-sekvensiya overcurrent himoya natijasini ta'minlaydi, shunday qilib, vaqtida xato yechishni ta'minlaydi. Biroq, bu usulning cheklamalari mavjud, ayniqsa, oddiy chiziqlar bo'lgan qismida: oshirilgan tripping miqdori tizim ishini ta'sir qiladi, ta'minot imkoniyatini zayıflaydi va jihozni servis qilish qiyinchiliklarini ba'zi darajada oshiradi.

5. Temir yo'llar elektr tizimlari uchun neytral grounding usullarini muhokama qilish

(1) Avtomatik tracking dugonch parchalash spirlidagi qurilmalarning ishlatilishini oshiring. Bu yondashuv, tizimning voraqcha grounding xatoliklarini avtomatik ravishda bartaraf etishning afzalligiga ega, shuning uchun trippinglar sonini kamaytiradi. Xato alarm signali yuborilganda, avtomatik tracking dugonch parchalash spirlidan moslashuvchan kompensatsiya toki hosil bo'ladi, shunda energiya chizig'i qayta kompensatsiya qilinadi. Bu, uch qatorli short-circuit xatoliklari paytida yuzaga kelish ehtimolini kamaytiradi va tizimning barqarorlik va xavfsizligini ta'minlaydi. O'rniga, dugonch parchalash qurilmasi aniq dugonch parchalash kritik qiymatiga ega, agar grounding xato toki bu kritik qiymatdan kichik bo'lsa, dugonch parchalash qurilmasi ta'sirida voltaj qaytarish tezligi oshadi, bu dugonchni ishonchli ravishda parchalaydi va dugonchni qayta yonish ehtimolini kamaytiradi, shunday qilib, energiya voqealarini kamaytiradi va ishonchli neytral grounding ishini samarali qiladi.

(2) Mevcut konvensional tezlikdagi o'tkazgich va avtomatik blok signal berish chiziqlarining takomillashtirilishi paytida, agar kabel chiziqlari—oddiy chiziqlarni almashtirgandan keyin—ko'ra-tura hisoblanadigan bo'lsa, kutubli reaktorlardan foydalanib, markazlashtirilgan yoki tarqatilgan kompensatsiya qilishni tavsiya etiladi, normal kapasitiv tok holatlarida indaktiv reaktiv quvvatni kompensatsiya qilish uchun. Jadvallar 2 hisob-kitob natijalariga ko'ra, 70 mm² alimyachilik kabel uchun ish rejiminde kapasitet qiymati 0,22 μF/km, 95 mm² alimyachilik kabel uchun esa 0,24 μF/km. Hamda, taqsimot xonalari uchun moslashuvchan o'zgarishlar konsideratsiya qilinishi kerak, va taqsimot xonalardagi voltda o'zgartiruvchilarning neytral grounding usullari hisob-kitob ma'lumotlariga asoslangan holda o'zgartirilishi kerak.

Ekstrem holatlarda, tizim to'qimsiz bo'lgan va tez harakatlanuvchi poezdlar standartlariga mos keladigan boshlang'ich kabeli ishlatilayotgan bo'lsa, bir fazali to'qim xatosi mo'tadil 2 soatlik muddatda bartaraf etilishi mumkin emas. Bu kabele uchun davra-davradan issiqlik zararini ta'sir etadi. Osonroq qilib aytganda, boshlang'ich kabeli zarar olgandan so'ng, uning qo'shma fazalarga ta'siri nisbiy ravishda ziddiyatli, bu esa himoya vositalarini ishga tushirishni ta'minlamaydi, bu esa osonroq tizimli xatoliklarga olib keliishi mumkin.

6. Xulosa

Oddiy tezlikdagi temir yo'llar energiya tizimlarida, neutral to'qim usuli tanlash tizimning ishlash xavfsizligi va barqarorligiga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir etadi. Neutral to'qim shemasining noto'g'ri tanlanishi osonroq ikkinchi darajadagi xatoliklarga va ziddiyatli voqealarga olib keliishi mumkin. Hisob-kitob va solishtiruv tahlili orqali, neutral to'qim usullari to'g'ri va umumiy tarzda tanlanishi xatoliklarni samarali bartaraf etish, jihoz isolatsiyasini himoya qilish, ishonchli traksiya energiya ta'minotini ta'minlash va shaxslar va poezdlar ishlash xavfsizligini oshirish uchun juda muhim ahamiyatga ega.