Длительный опыт эксплуатации устройств автоблокировки на участках с электротягой переменного тока показал, что предусмотренная проектами защита устройств СЦБ от коротких замыканий в контактной сети не всегда эффективна. Наибольшее воздействие короткие замыкания оказывают на устройства СЦБ в зимнее время и на участках с низкой проводимостью грунта.
Рассмотрим наиболее характерные отказы устройств СЦБ при коротких замыканиях в контактной сети.
Типовой схемой электропитания релейного шкафа (РШ) сигнальной установки от высоковольтной линии автоблокировки предусмотрены элементы защиты, предназначенные для защиты устройств СЦБ от атмосферных перенапряжений. Два каскада заземления низковольтной цепи трансформатора ОМ — пробивной предохранитель ПП, выходящий на отдельный заземлитель у силовой опоры, и разрядники РВНШ-250, соединенные со средней точкой дроссель-трансформатора, — обеспечивают защиту от атмосферного перенапряжения. Однако при коротком замыкании в контактной сети вблизи релейного шкафа рельсы и средняя точка дроссель-трансформатора оказываются под очень высоким потенциалом относительно земли. В результате разрядники РВНШ-250 и пробивной предохранитель оказываются включенными последовательно под высоким напряжением, достигающим нескольких киловольт. Это зачастую вызывает необратимое сваривание их искровых промежутков и прожог вентильных дисков.
В дальнейшем из-за ответвления тягового тока со средней точки дроссель-трансформатора в кабель к заземлителю и под воздействием тока короткого замыкания трансформатора ОМ, протекающего через пробитые разрядники, происходит возгорание этого кабеля, а от него и других. Уменьшение воздействия короткого замыкания может быть достигнуто, если вместо АВМ в кабельном ящике в каждый провод включить предохранитель соответствующего номинала. В этом случае при срабатывании разрядников и пробивного предохранителя произойдет сгорание плавких вставок предохранителей и разрыв цепи. Это исключит разрушение разрядников и возгорание кабеля.
Недостаточно эффективна и типовая защита одиночной сигнальной установки двухпутного участка, запитанной от линии ДПР, когда комплектная однофазная трансформаторная подстанция (КТПО) и релейный шкаф размещены по разные стороны путей.
При коротком замыкании в контактной сети на любом из путей между рельсами разных путей возникает разность потенциалов, достигающая нескольких киловольт. Если короткое замыкание возникло вблизи сигнальной установки, то разрядники РВНШ-250 и искровой промежуток ИПМ-62 оказываются включенными последовательно под высоким напряжением. Это может вызвать их разрушение, а также возгорание кабеля, идущего от релейного шкафа к трансформаторной подстанции. Ежегодно по этим причинам разрушаются 3—4 релейных шкафа.
Для устранения подобных случаев на дороге принято решение располагать трансформаторную подстанцию на той же стороне, где находится сигнальная установка. При невозможности выполнения такого решения заземление КТПО производится к рельсам того пути, к которому подключено заземление сигнальной установки. В этом случае при коротком замыкании в контактной сети разрядники РВНШ-250 и искровой промежуток ИМП-62 будут находиться под одним потенциалом, что не вызовет повреждений устройств СЦБ.
Рассмотрен вариант, когда трансформатор ОМ и трансформаторная подстанция КТПО находятся по разные стороны путей.
Согласно Руководящим указаниям по защите от перенапряжений устройств СЦБ РУ-СЦБ разрядники РВНШ-250 в цепи основного и резервного питания будут находиться в разных релейных шкафах. В этом случае при коротком замыкании в контактной сети вблизи сигнальной установки на любом из путей разрядники разных шкафов и контакты аварийного реле оказываются под высоким напряжением, что приводит к разрушению контактов и изоляции аварийных реле и разрядников РВНШ-250.
Если разрядники в цепи основного питания перенести в шкаф, где установлены разрядники резервного питания так, как показано на рисунке пунктирными линиями, то при коротком замыкании в контактной сети разрядники РВНШ-250 в цепях основного и резервного питания будут находиться под одним потенциалом, что не вызовет их повреждения. Такая мера, не снижая защищенности устройств от воздействия атмосферных перенапряжений, позволяет значительно повысить защиту от коротких замыканий в контактной сети. Данное решение согласовано с ВНИИЖТом и внедрено на дороге.
Следует отметить, что в Руководящих указаниях вообще не рассмотрены способы защиты устройств СЦБ при питании от линии ДПР. Это отрицательно сказалось на разработке типовых проектов, которые никак не учитывают поставленные в статье вопросы.
При коротких замыканиях в контактной сети, помимо возникновения уже названных неисправностей, бывают случаи пробоя межконтактной изоляции трансмиттерных реле. Для защиты приборов рельсовых цепей от влияния контактной сети должны устанавливаться селеновые ограничители типа ОС-ЭОН. Однако селеновые выравниватели к нам не поступают и вместо них согласно РУ-СЦБ устанавливаются разрядники РВНШ-250, импульсное напряжение срабатывания которых составляет 2000 В. В то же время электрическая прочность изоляции контактов трансмиттерных реле ТШ-65В по техническим условиям должна быть не менее 1000 В, т. е. ниже импульсного напряжения срабатывания разрядников. Таким образом, установка разрядников РВНШ-250 вместо селеновых ограничителей не обеспечивает гарантированной защиты межконтактной изоляции трансмиттерных реле при коротких замыканиях в контактной сети. Поэтому необходима разработка других элементов защиты, способных ограничивать напряжение на контактах трансмиттерных реле до 1000 В и способных пропускать без разрушения значительные токи, которые возникают при коротких замыканиях в контактной сети.
Это требование Руководящих указаний никак не согласуется с техническими условиями на выключатели АВМ, утвержденными Главным управлением сигнализации и связи. В результате поступающие с завода выключатели указанным требованиям не удовлетворяют.
В большинстве случаев не удается выполнить это требование без нарушения других параметров и при регулировке АВМ в РТУ. Из-за установки АВМ с электрическими характеристиками, не соответствующими указанным требованиям, на дороге имеют место случаи сгорания трансформаторов ОМ при коротких замыканиях в релейных шкафах автоблокировки или в кабеле между кабельным ящиком и релейным шкафом.
Приведенные примеры показывают, что Руководящие указания по защите от перенапряжений устройств СЦБ не в полной мере отвечают требованиям жизни и имеется неотложная необходимость в их быстрейшей переработке и дополнении.