Самарська Державна Академія Шляхів Повідомлення
Завідувач кафедри: професор д.т.н. Григор'єв В.Л.
Викладач Дисципліни: Окладов С.А.
Електромагнітна сумісність пристроїв електрифікованих залізницьКонспект лекцій для студентів спеціальності "Електропостачання залізничного транспорту"
ВСТУПЛекція 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВПЛИВЛекція 2. РОЗРАХУНКОВІ МОДЕЛІ І СХЕМИ ЗАМІЩЕННЯЛекція 3. ЕЛЕКТРИЧНИЙ ВПЛИВ КОНТАКТНОЇ МЕРЕЖІ НА СМІЖНІ ЛІНІЇЛекція 4. МАГНІТНИЙ ВПЛИВ КОНТАКТНОЇ МЕРЕЖІ на СМІЖНІ ЛІНІЇ>Лекція 5. ЕКРАНУЮЧА ДІЯ ПРОВІДНИКІВЛекція 6. ГАЛЬВАНІЧНИЙ ВПЛИВ ТЯГОВОЇ МЕРЕЖІЛекція 7. ЗАХИСТ ВІД ГАЛЬВАНІ. СУММУВАННЯ НАПРУЖІВ РІЗНИХ ВИДІВ ВПЛИВУЛекція 8. РОЗРАХУНКИ ВПЛИВАЮЧИХ СТРУМІВ КОНТАКТНОЇ МЕРЕЖІ ПРИ КОРОТКОМУ Замиканні І ВИМУЖЕНОМУ РЕЖИМЕ. ГОВИЙ МЕРЕЖІ НА ЛІНІЇ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІЛекція 10. ВПЛИВ ТЯГОВОЇ МЕРЕЖІ НА ЛІНІЇ ПР І ДПРЛекція 11. НОРМИ НЕБЕЗПЕЧНИХ І ЗМІШУЮЧИХ ВПЛИВ>Лекція 12. ПЕРЕШКОДНІ ВПЛИВУ НА СМІЖНІ ЛІНІЇЛекція 13. ДЖЕРЕЛА ЗАМЕХАЮЧИХ ВПЛИВЛекція 14. АКТИВНИ ЗНИЖЕННЯ ВПЛИВ ЕЛЕКТРИФІКОВАНОЇ ЗАЛІЗНИЦІ НА СМІЖНІ ЛІНІЇЛекція 15. ПАСИВНІ СПОСОБИ ЗНИЖЕННЯ ВПЛИВ ЕЛЕКТРИФІКУВАННЯ<Укладання БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК
Лекція 1. Загальна характеристика впливів
1.1. Термінологія та визначення При обговоренні питань електромагнітної сумісності електротехнічних пристроїв один з одним доводиться говорити про вплив окремих ланцюгів чи пристроїв на інші ланцюги чи пристрої. Підвпливомдалі розумітимемопроцес (або стан) такого типу, при якому в деяких пристроях з'являтимуться додаткові напруги та струми за рахунок перекачування частини електричної енергії з інших пристроїв. При цьомузовнішніми впливаминазвемо впливу на низьковольтні ланцюги з боку високовольтних (або сильноточних) ланцюгів, авзаємними- впливу від сусідніх ланцюгів одного чи однотипної лінії. Так, зовнішніми будуть впливи з боку тягової мережі лінії зв'язку, а взаємними - впливу друг на друга різних пар багатопровідної лінії зв'язку.
Лінія, що впливає, створює в навколишньому просторі електричне поле, що визначається напругою в лінії, а також магнітне поле, пов'язане з струмами в лінії. За характером залежності від часу напруг, що впливають, і струмів розрізняють постійні напруги і струми, періодичні напруги і струми і імпульсні напруги і струми. За механізмом впливу розрізняють три наступні види.
По-перше,електричний вплив, що з'являється за рахунок електричного поля лінії, що впливає (контактної мережі) або, по-іншому, за рахунок ємнісного зв'язку між лініями (рис. 1а).
Контактну мережу та суміжний провід можна розглядати як обкладки конденсатора ємністю 1 l, де C1 – ємність між суміжною лінією та контактною мережею на 1 км довжини системи, l – довжина системи, км. Разом із другим конденсатором з обкладками суміжна лінія - земля ємністю C0 l цей конденсатор утворює ємнісний дільник, що визначає напругу електричного впливу на суміжній лінії (рис. 1б)
,
яке залежить від довжини системи, якщо суміжна лінія перебуває повністю у зоні впливу. Наявність витоку по ізоляції суміжної лінії R призводить до того, що при строго постійному напрузі впливає лінії електричний вплив відсутній.Система електричної тяги постійного струму в нормальному режимі впливає на суміжні лінії тільки через пульсацію випрямленої напруги.
По-друге,магнітний вплив, обумовлений наведенням ЕРС у замкнутих контурах при перетині їх змінним магнітним полем (рис. 2). Струм, що протікає в контактній мережі, створює магнітне поле в навколишньому просторі. У контурі суміжний дріт - земля змінним магнітним полем наводиться ЕРС, величина якої визначається законом електромагнітної індукції за виразом для синусоїдальних струмівE2=-jωФ, деФ- магнітний потік під суміжною лінією у повітрі та землі.
Можна говорити про існування повітряного трансформатора, первинна обмотка якого утворена контактною мережею та землею, а вторинна обмотка – це контур суміжна лінія – земля. Найбільший магнітний вплив створюється контактною мережею за системи 1х25 кВ. При електротязі постійного струму магнітний вплив обумовлено лише пульсаціями струму в контактній мережі, а строго постійний струм створює постійне магнітне поле, від якого ЕРС не виникає. Система тяги 2х25 кВ займає проміжне положення за ступенем небезпеки магнітного впливу.
По-третє, цегальванічне вплив, що виникає за рахунок струмів, що протікають у землі, на об'єктах, що мають заземлення.
Крім того, різні види впливів поділяють за значеннями наведених напруг, тобто за силою впливу, нанебезпечніізаважають.Небезпечні впливи можуть викликати ураження людей електричним струмом або призвести до пошкоджень апаратури або пожеж, а впливи, що заважають, які менші за величиною і тільки знижують стійкість роботи ліній зв'язку або телемеханіки, порушуютьнормальну їхню роботу і діють як перешкоди.
У зв'язку зі сказаним введено ще кілька понять та визначень. Так,зближеннямміж електрифікованою залізницею і суміжними лініями називають таке взаємне їх розташування, при якому в ланцюгах цих ліній можуть виникати небезпечні і заважають напруги і струми, тобто суміжні лінії знаходяться в зоні впливу ЕЗ.
Довжиною зближення називають довжину тієї частини суміжної лінії, що знаходиться в зоні впливу тягової мережі ЕЖ.
Шириною зближення називається найкоротша відстань між віссю залізниці та проводами суміжної лінії.
1.2. Впливові лінії та лінії, що піддаються впливу У більшості випадків впливові лінії можна віднести до одного з двох видів: симетричні ланцюги та несиметричні ланцюги. Симетричними називають такі ланцюги, які мають однакові за модулем струми і напруги у всіх проводах, зсунуті на 180 про двопровідних ланцюгах і на 120 про трипровідних відносно один одного. Векторна сума напруг (залишкова напруга) такого ланцюга дорівнює нулю, а струм нульової послідовності (струм у землі) відсутня. Проводи такої лінії мають однакові первинні та вторинні параметри. Вплив симетричної лінії на суміжну лінію мінімально і може виникнути лише через відмінності параметрів зв'язку між окремими проводами лінії впливу і проводами суміжної лінії, схильної до впливу, тобто через поперечної несиметрії.
Несиметричними називають такі ланцюги, дроти яких характеризуються різними параметрами, а струми та напруги у дротах за величиною не рівні між собою. Кути зсуву фаз у загальному випадку відрізняються від 180 про двопровідної ланцюга або 120 про трипровідної. Якщо ж земля використовується як один з робочих проводів і по землі протікає повний робочий струмланцюга, вплив на суміжну лінію буде найбільшим.
Лінії, що впливають, можуть бути розділені на чотири основні групи.
Найбільш важливою групою ліній з професійної точки зору є проводи тягової мережі і лінії, розташовані на опорах контактної мережі. Цетягова мережаелектрифікованої залізниці постійного та змінного струму. Найбільший вплив має тягова мережа змінного струму 1х25 кВ, що є повністю несиметричним ланцюгом і характеризується струмами сотні ампер. Вплив тягової мережі 2х25 кВ у кілька разів менший, а тягова мережа постійного струму впливає лише через пульсації випрямленої напруги. Випрямлячі та інвертори на тягових підстанціях або на ЕПС визначають наявність вищих гармонік у напрузі та струмі тягової мережі. Оскільки розглядаються лінії, що прокладаються поблизу залізниці, вплив тягової мережі зазвичай найзначніший з можливих видів впливу. Далі за текстом найчастіше йтиметься про вплив саме тягової мережі на суміжні лінії.
Зліній, розташованих на опорах контактної мережіабо на окремих опорах, значний вплив мають лінії систем ДПР і ПР. У цих ліній робоча напруга така ж, як і напруга контактної мережі, проте струми, що протікають, значно менше, відповідно менше і магнітний вплив цих ліній. Лінії живлення автоблокування та поздовжнього електропостачання напругою 6-10 кВ, крім істотно меншої напруги порівняно з контактною мережею, у нормальному режимі характеризуються симетричною системою напруги по відношенню до землі. Три ємнісних струму електричного впливу в сумі дають малу величину, відмінну від нуля тільки за рахунок різних відстаней проводів ЛЕП до суміжного дроту, що піддається впливу (рис.3).
Струми ліній електропередачі, як правило, несинусоїдальні, тому вони можуть бути джерелами впливів у широкому діапазоні частот.
Значний вплив можутьтрифазні лінії зовнішнього електропостачаннячерез великі напруження і струми. Практично вплив цих ліній позначається рідко через велику відстань до цих ліній і більш-менш симетричного режиму в них.
З природних факторів чимало неприємностей приносять розряди блискавки, які викликають появу великих імпульсних напруг і струмів.
Схильними до впливувиявляються всі суміжні лінії, розташовані в зоні впливу контактної мережі або однієї з перелічених вище ліній: відключена секція контактної мережі, відключена секція лінії електропередачі, хвилеводний провід, лінії низької напруги і лінії зв'язку. Вплив контактної мережі 1х25 кВ викликає зміни режиму роботи ліній 6-10 кВ, розташованих на опорах контактної мережі, оскільки порушується робота системи сигналізації від однофазних коротких замикань. Загалом, наведені напруга тим більше, чим ближче суміжна лінія до проводу, що впливає, тому проводи, підвішені на опорах контактної мережі, схильні до найбільш сильного впливу з боку останньої.
Тягова мережа електрифікованої залізниці має електричний, магнітний та гальванічне впливи на суміжні лінії. Електричний вплив обумовлено ємнісними зв'язками між контактною мережею і суміжним дротом, магнітний вплив виникає через змінне магнітне поле, створюване струмом контактної мережі, а гальванічного впливу схильні ланцюги, що мають заземлення.