Защита устройств электроснабжения троллейбусов - Томлянович Д.К., Чубуков В.И.

Author: Томлянович Д.К. Чубуков В.И.
Tags: техника средств транспорта электротехника электроснабжение городской транспорт троллейбусы пассажирский транспорт
Year: 1980
Similar
Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса
Троллейбус. Теория, конструирование, расчет
Эксплуатация и ремонт трамваев и троллейбусов
Электроснабжение устройств автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта
Text
                    Д.К.Томлянович • В.И.Чубуков
ЗАЩИТА
УСТРОЙСТВ
ЭЛЕКТРО-
СНАБЖЕНИЯ
ТРОЛЛЕЙБУСОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО«ТРАНСПОРТ*
Д. К. ТОМЛЯНОВИЧ, В. И. ЧУБУКОВ
ЗАЩИТА УСТРОЙСТВ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ТРОЛЛЕЙБУСОВ
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1980
УДК 629.113.62:621.331:621.311:621.316.9
Томлянович Д. К-, Чубуков В. И. Защита уст-
ройств электроснабжения троллейбусов. — М 9
Транспорт, 1980 —150 с.
Рассмотрены вопросы защиты электрооборудо-
вания от токов утечки и малых токов короткого за-
мыкания, а также защиты пассажиров и обслужи-
вающего персонала от поражения электрическим
током. Описаны схемы и устройства, создающие
наибольшую надежность работы и обеспечивающие
условия безопасной эксплуатации троллейбусов. Да-
ны новые схемы для копiроля изоляции контактной
сети троллейбусов.
Книга рассчитана на инженерно-технических ра-
ботников служб электрохозяйства, проектных и па-
учно-исследоватс «ьских организаций городского
электрического транспорта. Она может быть также
полезной водителям троллейбусов, студентам выс-
ших и учащимся средних учебных заведений но спе-
циальности «Городской электрический транспорт».
Ил. 81, табл. И, библиогр. 18 назв.
т 31802-096
1 049(01)-80
96-80
3604000000
& Издательство «Транспорт*, 1980
ОТ АВТОРОВ
В условиях современного города общественному транспор-
ту при все возрастающих пассажирских перевозках отводит-
ся значительная роль. Ежегодно в СССР городской электри-
ческий транспорт перевозит свыше 7 млрд, пассажиров, в том
числе 4 млрд, перевозят троллейбусы. В связи с развитием
городского электрического транспорта особое внимание уде-
ляется качеству транспортного обслуживания населения.
К числу важнейших показателей, характеризующих каче-
ство транспортного обслуживания, относится безопасность
перевозок, безопасное обслуживание средств транспорта и си-
стемы электроснабжения, а также бесперебойность работы
транспорта.
Троллейбус — транспорт для массового обслуживания
населения, и это положение с учетом требований к повыше-
нию качества обслуживания пассажиров вызывает необходи-
мость проявления особого внимания к вопросам выбора си-
стемы электроснабжения и средств защиты обеспечива-
ющих надежность ее работы и безопасность человека при
контакте с системой как при нормальном режиме работы, так
и при отклонениях от него.
Повышению уровня защиты системы питания троллейбусов
(бесперебойности работы и электробезопасности) будет спо-
собствовать ознакомление работников проектных организаций,
и служб электрохозяйства транспортных предприятий с совре-
менными требованиями к важнейшим показателям системы
3
электроснабжения. Из-за ограниченного объема в книге не на-
шли отражения такие вопросы, как параллельное питание,
особенности защит при децентрализованной системе электро-
снабжения.
В работе над п. 5, 6 и 14 авторам оказали помощь В. М.
Комаров и С. Н. Блохин, которым авторы выражают свою
признательность.
Авторы выражают благодарность рецензенту Л. Н. Ефре-
тову за ценные замечания по рукописи.
Замечания и пожелания по книге просьба направлять по
адресу: Москва, 107174, Басманный тупик, д. 6а, издательство
«Транспорт».
Глава I
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
1.	Однолинейная схема питания троллейбусов
и ее характерные повреждения
Электрическая энергия, вырабатываемая электростанция-
ми, через повышающие трансформаторы по линиям электро-
передачи подается в энергосистему, к которой присоединены
промышленные, сельскохозяйственные и коммунальные потре-
бители. Тяговые подстанции питаются, как правило, от город-
ских электрических сетей переменного тока напряжением 6;
10 кВ, которые связаны с энергосистемой. После преобразо-
ваний по роду тока и напряжению электроэнергия с тяговых
подстанций поступает через тяговую сеть к токоприемникам
подвижного состава троллейбуса.
Электроснабжение троллейбусов как в СССР, так и за ру-
бежом осуществляется почти исключительно при напряжении
600 В постоянного тока в тяговой сети.
Система электроснабжения троллейбуса включает в себя
тяговые преобразовательные подстанции, питающую кабель-
ную и контактную сети. Тяговая подстанция содержит распре-
делительное устройство 6; 10 кВ, силовые преобразовательные
трансформаторы, выпрямители, катодные выключатели КВ,
положительную ПШ, отрицательную ОШ и запасную шины
ПЗШ; запасной ЗВ и линейные выключатели ЛВ (рис. 1).
Фазные выводы силового трансформатора соединены непо-
средственно с выпрямителем, к положительному выводу кото-
рого через шунт Шо амперметра Ао общей нагрузки подклю-
чен катодный выключатель. Последний через разъединитель
ЛР соединен с положительной шиной, к которой через линей-
ный разъединитель ЛР и линейный выключатель подключен
шунт Шл амперметра Лл линейной нагрузки.
Нулевой вывод силового трансформатора (при использо-
вании схемы выпрямления две обратные звезды с уравнитель-
ным реактором, встроенным внутрь трансформатора) через
разъединитель ОР соединен с отрицательной шиной ОШ, к ко-
торой через линейные разъединители ЛР и шунты Шл ампер-
5
Рис. 1. Основное оборудование системы электроснабжения троллейбуса и
характерные места повреждений;
1 и 2 — цепи положительной и отрицательной полярности; 3 -- секционный изолятор
контактного провода
метров А подключены отрицательные питающие кабели.
Таким образом выпрямленный ток при любой системе элек-
троснабжения троллейбуса проходит по замкнутой цепи, вклю-
чающей в себя: силовой трансформатор, выпрямитель, катод-
ный выключатель, систему сборных шин, линейный выклю-
чатель, положительный кабель, положительный провод кон-
6
тактиой сети, токоприемники троллейбуса (коммутационная
аппаратура и тяговый двигатель), отрицательный провод кон-
тактной сети, отрицательный кабель, отрицательную шину,
соединенную через ОР с нулевым выводом силового транс-
форматора.
Повреждения изоляции оборудования на стороне постоян-
ного тока системы электроснабжения приводят к замыканиям
в его цепях, не предусмотренным нормальным эксплуатацион-
ным режимом работы систем. Эти замыкания можно условно
разделить па два вида: двухполюсные, когда имеет ме-
сто гальваническая связь между близлежащими токоведущи-
ми элементами различной полярности, и однополюсные,
при которых ток от положительного полюса подстанции к от-
рицательному протекает через металлические элементы пов-
режденного электрооборудования (нормально не находящего-
ся под спряжением) и цепи специального заземляющего уст-
ройства или через указанные элементы и землю. Принципи-
ально существует возможность, практически мало вероятная,
одновременного замыкания ценен разной полярности на зазем-
ленные конструкции. Такой случай может быть назван двой-
ным однополюсным замыканием.
Двухполюсные замыкания цепей разной полярности сопро-
вождаются протеканием по этим цепям, как правило, значи-
тельных токов и по этой причине называются короткими за-
мыканиями (более «короткая» цепь, следовательно, меньшего
сопротивления).
Однополюсные замыкания обычно именуются замыкания-
ми на землю.
Значения токов двухполюсного короткого замыкания
(к. з.) зависят от характера замыкания (металлическое или
через электрическую дугу) и его места, т. е. сопротивления
короткозамкнутого контура, и нс зависят от вида системы
электроснабжения троллейбусов. При замыканиях па землю
значение тока в цепи для одного и того же места и характера
замыкания будет определяться еще и тем, как исполнена си-
стема питания, точнее — в какой степени изолированы ог
земли цепи положительного и цепи отрицательного полюса
подстанции и тяговой сети. Это определяется прежде всего
видом заземления отрицательной шины тяговой подстанции.
Наиболее характерными являются следующие три вида
заземления:
иа смешанных трамвайно-троллейбусных подстанциях, в
которых отрицательная шина соединена с рельсовой сетью
трамвая благодаря наличию системы отрицательных кабелей.
на троллейбусных подстанциях, в которых отрицательная
пина соединена с заземляющим контуром накоротко или че-
зез ограничивающий резистор сопротивлением 5—10 Ом;
на троллейбусных подстанциях, когда отрицательные ши-
ны этих подстанций имеют гальваническую связь с отрица-
тельными шинами трамвайных подстанций (а значит, и с зем-
лей) через отрицательный контактный провод и соответствую-
щие отрицательные кабели.
В последнее время находит все более широкое применение
еще один вариант исполнения системы электроснабжения
троллейбусов, при котором отрицательная шина практически
изолирована от земли (эта система в дальнейшем условно на-
зывается изолированной). Можно отметить также еще две
системы питания троллейбусов: трехпроводную между поло-
жительным (отрицательным) полюсом и нулем с напряжением
600 В и систему 1200 В, в которых средняя точка выпрями-
тельной схемы подстанции соединяется с землей непосредст-
венно (для трехнроводной системы) или через специальное
компенсирующее заземляющее устройство (система 1200 В).
Предметом дальнейшего рассмотрения является сравнение
дреимуществ и недостатков заземленных и изолированных
систем электроснабжения троллейбусов как в отношении то-
ков к. з. и методов защиты от них, так и с точки зрения без-
опасности пассажиров и обслуживающего персонала в усло-
виях нарушения изоляции различных элементов системы или
когда человек прикасается к ее токоведущим элементам.
В зависимости от места и характера замыкания в системе
тягового электроснабжения ток в цепи короткого замыкания
может быть достаточно велик, чтобы сработал основной за-
щитный аппарат — быстродействующий выключатель, надеж-
но разрывающий короткозамкнутый контур. Такие токи усло-
вимся называть большими токами короткого замыкания.
В случае удаленных двухполюсных замыканий или в слу-
чае замыканий на землю при значительном сопротивлении
замкнутого контура ток в цепи может несущественно отли-
чаться от тока уставки выключателя или быть даже меньше
его, в результате чего основной защитный аппарат или рабо-
тает несслективно, или вовсе не отключает замкнутый элект-
рический контур. Такие токи, требующие для своего отключе-
ния установки дополнительных средств защиты, назовем ма-
лыми токами короткого замыкания. Малые токи короткого за-
мыкания снижают и без того недостаточно высокую надеж-
ность работы контактной сети — единственного нерезервируе-
мого элемента системы электроснабжения, часто приводя к
отжигу (с потерей механической прочности) контактного про-
вода и длительным простоям в движении.
Рассмотрим кратко некоторые характерные режимы корот-
кого замыкания в системе питания троллейбуса, причем та-
кие, последствия которых зависят от вида системы электро-
снабжения. Рассмотрим возможные места возникновения замы-
каний в системе питания троллейбуса (см. рис. 1), часть ко-
торых в зависимости от варианта системы (заземленная, изо-
лированная, с заземлением средней точки и т. д.) может ока-
заться опасной для электрического оборудования и для чело-
века, имеющего контакт с системой в момент замыкания.
При коротком замыкании в точке максимально уда-
ленной от питающих пунктов контактной сети, в подавляю-
щем большинстве случаев при любом варианте системы пи-
тания будут иметь место малые токи к. з.
В случае замыкания в точках Къ Кз, расположенных непо-
средственно вблизи пунктов питания контактной сети (К$)
или па небольшом расстоянии от них (Ki), в любой системе
электроснабжения значение тока к. з. становится достаточным
для срабатывания ЛВ па подстанции.
Однополюсные замыкания положительного проводника на
землю в точках /G, Кб- К$, К\ь при системе с заземленным по-
люсом во всех случаях сопровождаются в начальный период
малыми токами к. з. При этом значение тока к. з. в точках
/<з, /\6, т. е. при обрыве контактного провода, в значительной
степени определяется местом и характером падения прово-
за, например, падение на землю и метеорологические условия
при этом; падение на провода осветительной сети п режим ее
работы; падение на опору контактной сети и ос тип и т. д.
Значение тока к. з. в точках /<9, т. с. при пробое кабеля,
опге-деляется временем его протекания, п по мере продолже-
ния разрушительного действия эти поотключенные малые то-
нн к. ?. могут перейти, например, в точке К9 в большие токи
к. з.. приводящие к обесточиванию участка, а в точке Кю —
в большие токи к. з. с аварией всех близко расположенных
кабепей.
При системе с изолированными полюсами токи замыканий
в точках Кз, Кб, К<), /<19 определяются сопротивлением утечки
противоположного полюса на землю. Для нормального состо-
яния изоляции отрицательного полюса системы токи замыка-
ния в этих точках на несколько порядков меньше, чем при
аналогичных условиях в системе с заземленным полюсом.
Токи к. з. при повреждениях отрицательного проводника в
точках /<2. К7, Кз, Кц в системе с заземленным полюсом опре-
деляются, в частности, значением напряжения в соответствую-
,щих точках контактной сети, т. е. падением напряжения от
этой точки до ОШ. Пои определенных условиях эти токи мо-
гут быть значительными и представлять опасность для обору-
дования (К3._ К}[). Для системы с изолированными полюсами
токи замыканий в этих точках равнозначны соответствующим
токам з точках Кз, Кэ, Кю при условии равенства сопро-
тивлений изоляции полюсов системы относительно земли.
В случае однополюсного замыкания контактного провода
в точках Къ Кз, К^ К7 па другую систему питания, например
геть электрического освещения, последствия прежде всего для
9
этой системы в значительной степени зависят от режима и па-
раметров ее работы. Попадание же переменного тока напря-
жением 220 В в контактную сеть, а через нее на корпус трол-
лейбуса при некоторых условиях может иметь тяжелые пос-
ледствия, если осветительная сеть имеет связь с землей.
Для системы с заземленным полюсом повреждения бы-
стродействующих выключателей катодного- КВ, линейного —
ЛВ, запасного — ЗВ в точках /(13, /(и, /(12 отключаются самими
выключателями КВ, ЛВ, ЗВ, срабатывание которых резерви-
руется, кроме того, защитой от замыканий на землю. При си-
стеме с изолированными полюсами ток замыкания в этих точ-
ках определяется из условий, рассмотренных для точек, по-
добных /\'з, /(6, /<9, Кт, т. е. состоянием изоляции полюсов си-
стемы питания относительно земли.
Ток при замыкании в точке К\$, при системе с заземлен-
ным полюсом, будет определяться, в частности, напряжением
ОШ относительно земли. В случае варианта системы с изоли-
рованными полюсами ток в точке /С15 равноценен току замы-
кания в точках Л'17, Л1б, /(19, /(и, /(13, так как и в этой точке
юк определяется сопротивлением утечки противоположного
полюса па землю.
Рассматривая в самых общих чертах условия электробезо-
пасиости в различных системах, следует отметить, что главным
защитным средством от поражения человека при любой систе-
ме питания на городском электрическом транспорте, как и в
большинстве отраслей промышленности, остается электричес-
кая изоляция. При системе с заземленным полюсом (с зазем-
ленной средней точкой) пассажир защищен изоляцией
электрических цепей троллейбуса относительно его корпуса.
В системе с изолированными полюсами, кроме того, для за-
щиты пассажира используется изоляция полюсов системы пи-
тания относительно земли (вероятности различных видов
повреждений будут рассмотрены ниже). Сравнение показыва-
ет, что хотя изображенные на рис. 1 варианты опасных замы-
каний при системе с изолированными полюсами несколько
чаще могут иметь место и иа время ликвидации аварийного
состояния ухудшают уровень электробезопасностп пассажира,
в целом эти условия благоприятнее, чем в заземленной си-
стеме.
Рассматривая условия электробезопасностп иа линии пе-
шеходов и обслуживающего персонала при заземленной систе-
ме, отметим, что замыкания в точках /(3, /(б в некоторых слу-
чаях являются двухполюсными.
Напряжение шага и напряжение прикосновения в этих
случаях достигают опасных значений. При изолированной си-
стеме эти напряжения совершенно безопасны (для нормально-
го состояния изоляции противоположного полюса системы
относительно земли).
К)
Такие разные последствия замыканий в одних и тех же
точках системы требуют изучения всех особенностей различ-
ных систем питания троллейбуса и тщательного обоснования
условий их применения.
Следует подчеркнуть, что с точки зрения как защиты обо-
рудования, так и условий электробезопасности человека при
его контакте с системой в большинстве случаев использование
системы с изолированными от земли полюсами предпочтитель-
нее заземленной.
2.	Системы электроснабжения троллейбусов
Заземленная система электроснабжения
принята была аналогично трамвайной, по традиции сложи-
лось так, что системы электроснабжения троллейбуса с само-
го появления в качестве самостоятельных (независимых от си-
стемы питания трамвая) выполнялись так же, как и трамвай-
ные, т. е. с заземлением отрицательного полюса. Выбору этой
схемы способствовало также и то обстоятельство, что в про-
мышленности при переменном и постоянном токе заземлен-
ным системам питания отдавалось явное предпочтение.
Из рис. 1 видно, что любое однополюсное замыкание на
землю в точках /(3, Л'6, Ко, Лю, Лч2, К1з, Км, Ki6, К17 при за-
земленной системе может развиваться в короткое замыкание
со всеми вытекающими при этом последствиями. Поскольку
(в особенности при повреждениях в кабелях +600 В) в на-
чальный пещюд эти замыкания, как правило, сопровождают-
ся но отключаемыми малыми токами к. з., то одним из
основных недостатков заземленной системы является возмож-
ность тяжелых аварий (с выгоранием сотен метров различных
кабелей, проложенных в одной траншее) (16].
Тем нс менее заземленной системе присущи такие преиму-
щества, как относительно большая вероятность быстрого вы-
явления короткого замыкания (особенно в цепи положитель-
ного полюса) п отделения поврежденного участка при пробое
изоляции; более простое содержание изоляции контактной се-
ти, надежность защиты от перехода высшего напряжения па
сторону низшего в силовом трансформаторе с помощью зазем-
ления.
В то же время замыкание на землю в цени положительно-
го полюса (хотя и быстро обнаруживаемое) представляет со-
бой короткое замыкание, при котором поврежденный участок
сети или поврежденное оборудование должны отключаться от
источника питания. Такие отключения связаны с перерывами
в электроснабжении троллейбусов на линии, т. с. с простоями
движения. К недостаткам заземленной системы относится и
ю, что при замыкании изолированного полюса на землю воз-
никает новообразование с возможным переходом в пожар,
И
что представляет собой опасность с точки зрения как пораже-
ния людей, так и выхода из строя оборудования, находящего-
ся в зоне огня.
Эта система имеет и другие серьезные недостатки: ей при-
суща слабая защита (особенно пассажиров) от токов утечки,
состоящая только из изоляции полюсов троллейбусов относи-
тельно его корпуса, при этом двойная изоляция контактной
сети относительно земли для этих целей не используется; в
этой системе имеются благоприятные условия для протекания
блуждающих токов, особенно при параллельном питании уча-
стков контактной сети от различных тяговых подстанций.
Совершенствование системы в части защиты человека от
токов утечки идет по направлению создания схем, контроли-
рующих токи утечки на подвижном составе троллейбуса. Наи-
более удачным решением является схема, разработанная Ака-
демией коммунального хозяйства (ЛКХ) им. 1\. Д. Памфило-
ва [4]. Кроме того, возможно использование пассивных
средств защиты (усиленной изоляции троллейбуса).
Система с отрицательным полюсом, зазем-
ленным через ограничивающий резистор, извест-
на как вариант заземленной системы и разработана по ана-
логии с имеющимися в прохцышленности системами электро-
снабжения с заземлением нейтрали через токоогранпчиваю-
щий резистор.
Ток однополюсного замыкания положительного проводни-
ка на землю вблизи тяговой подстанции, а также непосредст-
венно в распредустройстве РУ-600 В может достигать несколь-
ко килоампер при «глухом» заземлении отрицательной шины.
С целью его ограничения при одновременном сохранении ус-
ловий срабатывания защит для троллейбусных подстанций
необходимо заземлять отрицательный полюс через токоогра-
ннчивающий резистор 7?д, сопротивление которого выбирается
равным 5—10 Ом. Ток к. з. на землю в этом случае
I^-AU.R^
где Л— коэффициент, учитывающий характер замыкания и
падение напряжения в дуге;
Ud — номинальное выпрямленное напряжение на ши-
нах, В.
Ток к. з. на землю при этом сравнительно невелик. Для
контроля замыкания на землю токовые реле следует соеди-
нить последовательно с дополнительным резистором. Других
преимуществ данная система перед заземленной не имеет.
Следует однако иметь в виду, что этой системе присущи
все перечисленные выше недостатки заземленной. Кроме того,
во время прохождения токов к. з. через заземляющее устрой-
12
ство из-за введения резистора будут несколько ухудшаться
условия электробезопасности ввиду возрастания напряжения
прикосновения. Применение этой системы несколько улучшает
условия работы быстродействующих выключателей при зна-
чительных токах для случая короткого замыкания в распре-
делительном устройстве (такие замыкания весьма редко име-
ют место на подстанции), но ухудшает условия работы защит
от малых токов к. з., которые распространены в системе пи-
тания троллейбуса и могут приводить к тяжелым авариям в
тяговой сети.
Таким образом, использование этой системы в современ-
ных условия?; нецелесообразно, в особенности когда эксплуа-
тируется энергоемкий подвижной состав, существенно услож-
нивший задачу защиты тяговых сетей от малых токов к. з.
Система питания с изолированными от з е м-
л и п о л ю с а м и известна давно, однако для электроснабже-
ния троллейбуса применяется сравнительно недавно; ее ис-
пользуют все вновь вводимые в эксплуатацию троллейбусные
хозяйства в городах, где нет трамвая. Значительное количест-
во построенных ранее троллейбусных линий переведено на пи-
тание по системе с изолированными от земли полюсами, в
том числе п в городах, имеющих трамвай, при условии пита-
ния подвижного состава троллейбуса от отдельных тяговых
подстанций. По этой системе питаются линии троллейбусов в
Москве, Ставрополе, /Махачкале, Рыбинске, Львове, Вильню-
се и других городах.
Стремление решить проблему защиты электрооборудования
от малых токов к. з. снижением токов однополюсного замыка-
ния на землю является одной из основных причин распростра-
нения системы с изолированными от земли полюсами. Не ме-
нее важным является то обстоятельство, что применение сис-
темы позволяет значительно повысить уровень электробезо-
г.асности всех лиц, имеющих контакт с корпусом троллейбуса
пли с находящимися под напряжением элементами оборудо-
вания системы.
Изоляция отрицательного полюса системы от земли, кро-
ме того, вносит следующие дополнительные преимущества в
работу устройств электроснабжения троллейбуса:
существенно выравнивается режим работы изоляции полю-
сов системы питания по отношению к земле;
повышается общий уровень эксплуатации системы питания
троллейбуса ввиду возможности более тщательного решения
вопросов профилактики состояния изоляции и освобождения
персонала от необходимости устранения значительной доли
аварий, возникающих в заземленных системах;
максимально используются в целях электробезопасности
защитные свойства изоляции как цепей троллейбуса, так и
проводов контактной сети;
13
снижаются значения блуждающих токов.
Среди недостатков системы следует отметить трудности по
быстрому отысканию места замыкания па землю (однако это
состояние сети при замыкании любого полюса не является
аварийным), а также по защите от перехода высшего напря-
жения на сеть низшего в силовом трансформаторе преобразо-
вательного агрегата тяговой подстанции.
Накопленный опыт эксплуатации системы с изолирован-
ными полюсами свидетельствует о ее несомненных преимуще-
ствах. Так, за более чем десятилетний период ее использова-
ния в энергетическом хозяйстве Управления пассажирского
транспорта (УПТМ) г. Москвы не было ни одного аварийного
случая, связанного с повреждениями кабельной сети постоян-
ного тока, кроме того, в этой системе не было также ни од-
ного случая поражения человека токами утечки.
Система с заземлением средней точки вып-
рямительной схемы на подстанции разработана в
1960 г. АКХ им. К, Д. Памфилова для повышения уровня
напряжения питания подвижного состава троллейбуса, опа
позволяет сократить количество подстанций на 1 км липни и
получить другие преимущества.
Так как современная тиристорно импульсная техника поз-
воляет значительно экономичнее решить проблему повышения
уровня напряжения в контактных сетях троллейбуса, рас-
смотрим эту систему более полно, главным образом с точ-
ки зрения ее свойств, повышающих условия электробезопас-
ности.
Известны следующие варианты системы напряжением
1200 13 с заземленной средней точкой:
с одним выпрямителем на напряжение 1200 В и специаль-
ным потенциометром, включаемым между полюсами системы
питания, средняя точка которого заземляется;
с двумя последовательно включенными одинаковыми вы-
прямителями напряжением 600 В, средняя точка схемы кото-
рых при этом заземляется;
с мостовой схемой включения вентилей и потенциометром
для заземления средней точки, включаемым на шины 1200 В;
с последовательным включением схем выпрямления трех-
фазного тока при заземлении средней точки схемы.
Для проверки работы этой системы электроснабжения в
конце 50-х годов была построена в г. Москве опытная трол-
лейбусная линия, для питания которой использовался вариант
схемы: два последовательно соединенных многоанодных
ртутных выпрямительных агрегата с заземлением средней
точки.
В связи с тем, что при рассматриваемой системе потенциа-
лы контактных проводов относительно земли будут: положи-
тельного провода — выше потенциала земли на 600 В и от-
14
рицательного провода — соответственно ниже потенциала зем-
ли на 600 В, то через сопротивление тела человека при его
прикосновении к корпусу троллейбуса будет протекать раз-
ность двух токов. Первая составляющая проходит в направле-
нии от положительного контактного провода к заземленной
средней точке схемы, вторая — от сроднен точки схемы к от-
рицательному контактному проводу. Ток уточки (постоянная
составляющая)
Л = и„ (/?.< ' /?=/) - и*. (/?•->« т Д,).	(1)
1ДС — потенциал положительного контактного провода от-
носительно земли;
с/зп— потенциал отрицательного контактного провода от-
носительно земли;
Л?]к — сопротивление положительных цепей троллейбуса
относительно его корпуса;
/?2к сопротивление отрицательных цепей относительно
корпуса троллейбуса;
Rd — сопротивление тела человека.
Из выражения (I) следует, что при полной симметрии си-
сл мы питания общий ток утечки через тело человека равен
пул ю.
При возможной некоторой асимметрии изоляции полю-
сов этот ток будет отличен от нуля, однако все же будет го-
раздо меньше, чем при системе электроснабжения с заземлен-
ным полюсом. Измерения., проведенные на опытной линии в
г. Москве, показали, что практически при системе с заземле-
нием средней точки ток утечки составляет около 3% тока
yi очки при тех же условиях в заземленной системе (для нор-
мального состояния изоляции сети и изоляции троллейбуса и
случая, когда обе штанги токоприемника стоят на контакт-
ных проводах). В самом тяжелом случае, когда к контактной
сети подключен только один токоприемник, постоянная со-
ставляющая тока уточки в цепи корпус троллейбуса — земля
не превышает 0,5 мА. Что касается переменной составляющей
напряжения и тока, то исследования АКХ им. К. Д. Памфи-
лова свидетельствуют о примерно одинаковых значениях этих
величин при этой системе и аналогичных условиях в зазем-
ленной системе.
Заземление средней точки в рассматриваемой системе пер-
воначально осуществлялось специальным потенциометром,
включаемым па шины 1200 В. Значение сопротивления этого
потенциометра (а следовательно, и потери энергии в нем)
определяется ио условиям ограничения асимметрии распреде-
ления потенциалов полюсов (оборудования) системы относи-
тельно земли при несимметричном снижении изоляции полю-
сов по отношению к земле.
15
Распределение потенциалов контактных проводов относи-
тельно земли можно найти по расчетной схеме замещения
рис. 2,а с использованием метода контурных токов:
Л (£>о + £зо >- £1з) - Л> £«<. Л £.;> - О'
-- Л + Л (^?20 +	+ /?2з) - Л ^?23 — 0 ;
-- Ц ^?1з Л "I" Аз ^.3 “Н ^2.з) “ - 2-
Решение приведенных уравнений дает отношение
Цз __ i	i- (^|з ~Ь ^-j{)	।Q)
2/?i0/ct0+ (1 -f l/i,J• (2/?3() - 0,.) (7?13 -• /?.js)
где Ul3— напряжение между положительным полюсом и
средней точкой схемы;
U12 — напряжение на шинах подстанции;
/?ю и /?2о — сопротивление соответственно положительных и от-
рицательных цепей относительно земли;
а0 — коэффициент асимметрии сопротивления изоляции
сети относительно земли; осо=-/?ю/^2о;
Z? 13 и /?2з — сопротивление соответственно положительного и
отрицательного плеча заземляющего потенцио-
метра;
/?зо— сопротивление растеканию заземлителя.
Кривые распределения потенциалов контактны?; проводов
(рис. 2,6) в зависимости от сопротивления потенциометра, по-
лученные по уравнению (2), показывают, что значение этого
сопротивления даже при весьма значительном коэффициенте
асимметрии ао=1О может быть принято достаточно высоким,
порядка 6000 Ом. Сопротивление потенциометра зависит еще
и от абсолютных значений сопротивления изоляции полюсов
относительно земли, которые в свою очередь зависят от про-
тяженности участков питания, подключенных к подстанции, и
метеорологических условий. При снижении сопротивления изо-
ляции для сохранения заданного распределения потенциалов
Рис. 2. Расчетная схема замещения системы электроснабжения с заземлен-
ной средней точкой (а) и распределение потенциалов контактных прово-
дов в зависимости от сопротивления потенциометра (б)
16
контактных проводов относительно земли требуется умень-
шить сопротивление заземляющего потенциометра.
Дополнительные потери энергии, связанные с введением
в схему заземляющего потенциометра, учитывают по формуле
Р --	+/?2з).
В последующем была разработана специальная компенси-
рующая схема заземления средней точки схемы выпрямления,
позволившая отказаться от заземляющего потенциометра.
В исследованиях ЛКХ им. К. Д. Памфилова в основном
были решены технические вопросы, связанные с переходом на
работу при повышенном напряжении в системе питания, и
делан вывод, что в отношении условий электробезопасностп
зла система для пешеходов и пассажиров примерно равноцен-
на заземленной системе напряжением 600 В.
Т р е х п р о в о д н а я система электроснабже-
11 I я троллейбуса с поперечным секционирова-
1IJ ем впервые была разработана в Московском энергетичес-
кое институте в 1957 г. (рис. 3). Для электроснабжения трам-
вая эта система применялась наряду с обычной еще раньше.
Спсгема была реализована в г. Калуге в 50-х годах.
Разработка системы проводилась с целью снижения потерь
эщ-шип и средних потерь напряжения в тяговой сети. Систе-
ма теоретически позволяет также увеличить расстояние меж-
ду подстанциями и тем самым сократить их число по сравне-
нию < применением двухпроводных систем питания для оди-
наковых HCvO;THb:.\ условий.
По условиям электробезопасностп эта система почти рав-
ноценна заземленной. Различие заключается в том, что ухуд-
шаются условия электробезонасности для участков нулевого
и отрицательного контактных проводов, на которых для пас-
сажиров троллейбуса возникает возможность поражения то-
ками утеши восходящего (от земли через тело человека к
корпусу троллейбуса) направления, более опасного, чем та-
кое же значение тока нисхо-
дящего (от корпуса троллей-
буса к земле) направления.
Однако переход к трехпро-
водиой спер ме электроснаб-
жения от существующих двух-
проводных систем экономиче-
ски целесообразен только при
следующих условиях:
среднее число машин, на-
ходящихся на каждом разно-
полярном участке, равно или
Золее восьми;
2—740
Риг з. Схема трехпроводной систе-
мы электроснабжения троллейбуса:
Л и Б — направление движения
17
отсутствует смешанное питание трамвая и троллейбуса от
одних и тех же тяговых подстанций;
контактная сеть троллейбуса имеет преимущественно «вы-
летной» характер, т. е. небольшое количество ответвлении и
пересечений;
значение эквивалентного подъема трассы позволяет пере-
мещением секционного изолятора выравнить суммарные на-
грузки разнополярных проводов без существенного наруше-
ния равенства числа нагрузок (троллейбусов);
при наличии па подстанциях, питающих линию, нечетного
числа установленных агрегатов.
Перечисленные ограничения резко сужают область исполь-
зования этой системы.
Анализ результатов сравнения перечисленных систем элек-
троснабжения показал, что при любой из них в случае резко-
го снижения или полного пробоя изоляции электрических це-
пей троллейбуса возникают токи утечки, значительно превы-
шающие допустимое значение. Различие заключается в ?на-
чепиях этих токов и, следовательно, в допустимых пределах
снижения изоляции токоведущих цепей положительной и отри-
цательной полярности. Технико-экономические расчеты и экс-
плуатационная проверка заземленной, изолированной, трехпро-
водной и системы повышенного напряжения (1200 В) позво-
лили установить две основные системы, которые целесообраз-
но применять для питания троллейбуса. Это — заземленная
система напряжением 600 В и система с изолированными по-
люсами напряжением 600 В.
Далее все вопросы будут рассмотрены применительно к
этим двум системам питания троллейбуса.
3.	Изоляция систем электроснабжения
В рассмотренных вариантах построения систем электро-
снабжения троллейбусов электрическая изоляция является
главным защитным средством человека от поражения элект-
рическим током при контакте с системой питания. От состоя-
ния изоляции в наибольшей степени зависит уровень электро-
безопасности и пожароопасности в системе электроснабже-
ния, она в значительной степени определяет и бесперебой-
ность электроснабжения троллейбусов.
Знание особенностей работы изоляции, применяемой па
городском электрическом транспорте, и зависимости ее со-
стояния от воздействий окружающей среды позволяет техни-
чески правильно организовать ее эксплуатацию и, следова-
тельно, обеспечить поддержание требуемых расчетных пара-
метров изоляции. Это обеспечивает расчетный уровень защи-
ты системы от аварийности и безопасную ее эксплуатацию.
18
В системе электроснабжения троллейбуса наиболее труд-
ные условия эксплуатации приходятся на изоляцию контакт-
ной сети. Изоляция внутри помещения тяговых подстанций на-
ходится в более благоприятных условиях и ее поддержание в
пределах, определяемых Правилами технической эксплуата-
ции троллейбусов (ПТЭ), достигается относительно легко.
Контактные провода троллейбусной сети и все части,
электрически связанные с ними, изолируют не менее чем двумя
-тупснями изоляции от заземленных частей, от других кон-
тактны?; проводов трамвая и троллейбуса, проводов линий ос-
вмцеиия, сигнализации и т. д. Двойная изоляция выполнена
шумя последовательно включенными изоляторами, каждый
из которых рассчитан на полное напряжение сети. Как исклю-
чение, допускается установка одной ступени изоляции между
колэжительиым и отрицательным контактными проводами од-
ной троллейбусной липни, при этом изолятор должен быть с
новьшепнымп электрическими характеристиками.
В табл. 1 даны основные электрические и механические
характеристики электрических изоляторов, используемых на
контактной сети троллейбуса (ГОСТ 23476—79).
Условия, в которых работают изоляторы контактной сети,
в основном определяют их срок службы и периодичность ос-
мо'1 ров и ремонтов.
Изучение работы электрической изоляции системы питания
троллейбусов требует краткого рассмотрения электрических
процессов, происходящих в изоляционных материалах, кото-
рые более полно отражены в [8, 7]. Остановимся только на
оск-'чпых Параметрах изоляции.
Качество электрической изоляции определяется ее электро-
проводностью (сопротивлением). Известно, что под сопротив-
лением изоляции понимается ее сопротивление постоянному
току. Ток, проходящий через изолятор в момент измерения,
можно представить суммой трех токов в схеме замещения изо-
ляции (рис. 4):
/г — емкостный ток, зависящий от геометрической емкости
конденсатора Сг. Этот ток имеет импульсный характер и при
снятии напряжения практически
/абс — ток абсорбции ими-
тирует процесс заряда слоев
диэлектрика через сопротивле-
ние	предшествующего
слоя, зависит от старения изо-
ляции и диэлектрических свой-
ств; конденсатор Са6с заряжа-
ется за время т = 7?абсСабс;
Лкв — ток сквозной прово-
димости изоляции или ток
2;
сразу спадает до нуля;
Рис. 4. Схема замещения изолятора
19
ю
о
Наименование и тип изолятора	Материал	Допускаемая нагрузка, Н
Натяжной пряжечный ИП-1 ИП-2	Пресс-масса «Волокнит»	3 000 ** 12 000***
Натяжной пряжечный 1411-1 ИП-2	Пресс-материал АГ-4С	2S 030*** 18 000***
Такелажный ИТФ-3	Фарфор	30 000*
ИЗоЛЯ10р планочный И 1,2 И 1,7	Древесно- слоистый пластик	12 000 17 000
Изо. 1 я гор И КП	Пресс- материал АГ-4С	7 000*
Таблица 1
Допускаемое напряжение, кВ		Примечание
Сухое сос- тояние изолятора	Влажное состоя- ние изолятора	
—	3** (50 Гц)	Имеется возможность появления скрытых коротких замыканий при электрическом пробое изоляцион- ного слоя
	3** (50 Гц)	Изоляторы должны выдерживать без повреждения двухкратный цикл резких изменений темпера- тур при перепаде 50°С
15	С)	
—	—	После просушки изолятор дваж- ды покрывают глнфталевым ла- ком и в течение всей эксплуатации 1 раз в 2 года после очистки по- крывают дугостойкой глифталевой эмалью
	3**(50 Гц)	
утечки, который зависит от геометрических размеров изоля-
ции и ее влажности.
При отключении оборудования конденсаторы Сг и Сабс со-
храняют свои заряды. Для их снятия перед началом ремонт-
ных работ необходимо закоротить обесточенный токоведущий
элемент па землю. При этом конденсатор Сг разряжается
практически мгновенно, а конденсатор Сабс требует для свое-
го полного разряда время /=т; это время тем больше, чем
лучше диэлектрические свойства изоляции.
Рассмотрим условия, в которых работает эта изоляция.
Изоляторы контактной сети находятся на открытом воздухе и
подвержены атмосферным влиянием. Как известно, воздух
представляет собой смесь различных газов: азота, кислорода,
аргона, двуокиси углерода и водорода. В воздухе также (в
зависимости от места и времени) содержатся другие газы, во-
дяной пар и коллоидные частицы. Он может содержать пере-
меннее количество минеральной и органической пыли и мик-
роорганизмов. В крупных городах и промышленных центрах
в воздухе сильно возрастает содержание двуокиси углерода,
промышленных газов (сернистого газа, серного ангидрида,
сероводорода) и коллоидных примесей (пыль угля и металла,
сажа, зола).
Перечисленные агрессивные компоненты вступают в хими-
ческую реакцию с изоляционным материалом, образуют с вла-
гой кислоту или щелочь и подвергают коррозионному воздей-
ствию металл, крепящий изоляцию. За исключением стекла и
фарфора обычные изоляционные материалы не могут дли-
тельно противостоять этим воздействиям и часто разруша-
ются.
Твердые частицы, находящиеся в воздухе, оседают на по-
верхность изоляторов; при одновременном воздействии солей
и влаги резко падает поверхностное сопротивление изоляции
вплоть до возникновения поверхностных разрядов. Последнее
особенно часто имеет место в приморских городах иа троллей-
бусных линиях, проходящих вдоль набережных (например, в
г. Новороссийске). Особенно неблагоприятное воздействие
оказывают па изоляцию контактной сети атмосферные осадки.
Увлажнение поверхности изол,чтора происходит при выпаде-
нии дождя, таяньи снега, появлении росы или тумана. В
этих случаях образуется сплошная пленка влаги между кре-
пящими изолятор металлическими элементами, по которой
протекает ток утечки изолятора, обусловленной внешней со-
ставляющей электропроводности, т. е. его поверхностным со-
противлением.
При относительной влажности 40% начинается процесс
адсорбции (конденсации воды) на поверхности изоляционно-
го материала, процесс протекает особенно сильно при влаж-
ности 80% и выше. Адсорбция паров воды зависит от свойств
21
поверхности материала. По этим свойствам диэлектрики делят-
ся па два класса:
гидрофильные или смачиваемые (текстолит, стекло,
кварц), при высокой влажности иа поверхности которых обра-
зуется сплошная полимолекулярная пленка воды;
гидрофобные или песмачиваемые (фторопласт); вода, ад-
сорбируемая на поверхности таких диэлектриков, образует от-
дельные шарообразные скопления, не связанные между собой.
Объемное сопротивление диэлектриков обычно начинает
заметно понижаться при влажности 85—90% — это критичес-
кая влажность.
Поверхностное сопротивление гидрофильного изоляцион-
ного материала с увеличением относительной влажности воз-
духа резко надает из-за образования пленки влаги, толщина
которой и ее электропроводность зависят от свойств поверхно-
сти материала (шероховатостей, контактного угла, наличия
солей и загрязнений). Подогрев изоляционного материала, в
том числе и токами утечки, ведет к увеличению поверхностно-
го сопротивления в связи с подсыханием пленки влаги. По-
верхностное сопротивление гидрофобных, не загрязненных ди-
электриков с увеличением относительной влажности воздуха
меняется незначительно.
Сет.> троллейбуса питается выпрямленным током, поэтому
в изоляции контактной сети активно происходят электрохими-
ческие реакции. Значительную роль при этом играет матери-
ал анода, который, окисляясь, может перейти в раствор и, пе-
реносясь но изоляции, выделиться на катоде пли вблизи
его з виде солей. Этот процесс ускоряется озоном, возникаю-
щим от поверхностных и внутренних разрядов, и под действи-
ем света :[8].
Г-ольшиэ морозы тоже неблагоприятно действуют иа изо-
ляционные материалы, у большого числа органических изоля-
ционных материалов ухудшаются механические свойства. Под
действием одновременных механических нагрузок возникают
значительные внутренние напряжения, что может привести к
трещинам в материале изолятора.
Перечисленные выше факторы в разной степени влияют и
па внутреннюю и на внешнюю составляющие проводимости
изолятора. Общее суммарное сопротивление изолятора
где ?,. --поверхностная составляющая сопротивления изоля-
тора;
Rv— объемная составляющая сопротивления материала
изолятора.
Применительно к контактным сетям именно поверхностная
проводимость 1/RS и определяет сопротивление изоляции кон-
тактной сети троллейбуса.
22
Схема замещения изоляции контактной сети троллейбуса
состоит из двух последовательно соединенных изоляторов
(требование двойной изоляции от земли), включенных в ряд
параллельных ветвей. При этом на общее сопротивление изо-
ляции полюсов большее влияние оказывают повреждения
шунтирующего характера (т. е. повреждения одной парал-
лельной ветви), чем последовательного, которое является пов-
реждением одного из изоляторов, составляющих одну ветвь
двойной изоляции.
Неоднократные измерения сопротивлений изоляции систе-
мы питания троллейбусов как в «холодном» состоянии, так и
под напряжением свидетельствуют о различии сопротивления
изоляции положительного и отрицательного полюсов относи-
тельно земли. Эта весимметпня изоляции системы электро-
снабжения троллейбусов обусловлена типом подвески контак-
тного провода, особенностями ее конкретного выполнения. На
весимметрию оказывают влияние неравномерное увлажнение
изоляции, случайные механические повреждения изоляции в
процессе эксплуатации, качество изготовления, монтажа и
ремонта электрооборудования и кабелей и т. д. Степень не-
симмстрнн сопротивлений изоляции полюсов может быть оце-
жена коэффициентом асимметрии изоляции отдельных полюсов
относительно земли, равным отношению сопротивлений изоля-
ции полюсов с наибольшим и наименьшим сопротивлениями,
зарегистрированными на данном полюсе.
4.	Особенности и условия применения различных систем
электроснабжения троллейбусов
Оценка различных систем электроснабжения троллейбусов
с точки зрения качества обслуживания пассажиров троллей-
бусов (безопасности контакта с системой и бесперебойности
обеспечения электроэнергией подвижного состава) показала
основные преимущества системы е изолированными полюса-
ми. Во-первых, снижение в нормальном режиме напряжения
каждого из полюсов но отношению к земле до 300 В и ис-
пользование имеющейся двухступенчатой изоляции контакт-
ной сети для защиты от токов утечки, что резко улучшает за-
щиту от электропоражепия всех лиц, имеющих контакт с си-
стемой электроснабжения. Во-вторых, однополюсное замыка-
ние па землю в кабельной сети нс приводит в ней к аварий-
ной ситуации со всеми вытекающими последствиями. В-треть-
их, характерное для системы одинаковое напряжение каждого
полюса относительно земли улучшает условия работы обору-
дования.
Применение изолированной системы на городском электри-
ческом транспорте, как и в промышленности, повышает общий
Уровень эксплуатации, поскольку в этой системе легче обн-а-
23
руживаются предаварийные состояния, вызываемые однопо-
люсными замыканиями кабелей на землю, и практически
очень редко эти замыкания в отличие от заземленной систе-
мы могут привести к тяжелым последствиям для электрообо-
рудования [16]. По этим причинам следует подчеркнуть целе-
сообразность использования системы питания с изолирован-
ными полюсами, так как несмотря на несомненные ппеимуще-
ства этой системы, она в троллейбусных предприятиях еще не
нашла широкого применения.
Рассмотрим возможные сочетания различных систем пита-
ния, которые встречаются в городах, имеющих наземный элек-
трический транспорт, и особенности изолированных систем.
При наличии в городе трамвайного и троллейбусного
трапспопта могут возникнуть следующие варианты схем пи-
тания участков контактных сетей трамвая и троллейбуса:
1—трамвайные и троллейбусные линии питаются раздель-
но от различных тяговых подстанций, при этом сами линии
нигде не пересекаются и не имеют общих подвешивающих
гросов;
2 — часть троллейбусных линий питается от совмещенных
(питающих трамвай и троллейбус) подстанций:
3 — питание трамвая п троллейбуса осуществляется от раз-
дельных тяговых подстанций, по контактные сети гмсЛг общие
специальные части (пересечения) и подвешивающие тросы.
Для первого варианта, очевидно, никаких технических за-
труднений при переводе на питание по системе с пзолироваи-
ныхми полюсами не встречается. Но с точки зрения организа-
ции эксплуатации желательно иметь тяговые подстанции, на
которых линии отрицательного полюса работают в одинако-
вом режиме на всех подстанциях города. Это стремление к
единообразию, особенно в небольших электрохозяйствах, ког-
да одна и та же бригада обслуживает трамвайные и троллей-
бусные подстанции, паояду с другими трудностями, очевидно,
объясняет использование в таких предприятиях системы с за-
земленным полюсом для троллейбусов, В крупных электрохо-
зяйствах (например, в г. Москве) приведенный довод отсту-
пает перед несомненными преимуществами питания по систе-
ме е изолированными полюсами. При этом еще раз отметим,
что поп любой системе электроснабжения следует считать,
что линии положительного и отрицательного полюсов системы
являются потенциально опасными для персонала (и пассажи-
ров'», хотя степень и вероятность некоторых видов поражения
отличаются между собой.
п'гоеой ваоиаит не позволяет питать участок троллейбуса
от ..олмещеиной трамвайно-троллейбусной подстанции по изо-
лппованной системе, питание же различных участков одного
маршрута троллейбуса по разным системам (заземленной и
изолированной) принципиально возможно, однако потребует
21
решения таких технических вопросов, как: учет влияния замы-
кания на землю в одной из систем на условия электробезопас-
ности и работы защит в другой; создание схем контроля изо-
ляции троллейбуса относительно корпуса, обеспечивающих
оптимальные условия эксплуатации троллейбуса при двух
различных системах питания и др.
Третий вариант существенно легче второго в техническом
исполнении, так как при этом в основном требуется поддер-
жание изоляции контактной сети на высоком уровне, особенно
изоляторов между контактными проводами различных систем
питания.
В РСФСР имеется много городов, питание троллейбуса в
которых может быть переведено с системы с заземленным по-
люсом на режим работы с изолированными полюсами. Пре-
имущества системы с изолированными от земли полюсами и
значительная область возможного ее применения позволяют
предположить, что в ближайшем будущем эта система будет
использована не только на вновь строящихся троллейбусных
линиях, но и при реконструкции существующих линий. Опыт
таких городов, как Москва, Симферополь, Ижевск, свидетель-
ствует об успешной эксплуатации изолированных систем, ра-
ботавших ранее с заземленным полюсом.
Переход на систему электроснабжения троллейбуса с изо-
лированными от земли полюсами в хозяйствах, где питание
осуществляется по системе с заземленным полюсом, должен
сопровождаться выполнением мероприятий как технического,
чак и организационного порядка.
К техническим мероприятиям относятся:
проведение измерений параметров изоляции контактной
сети троллейбуса при отключенном питании, что позволит оце-
нить общий уровень изоляции сети как защитного средства;
установка секционных изоляторов с дугогашением на от-
рицательном контактном проводе в месте стыковки систем с
заземленным и изолированным полюсами;
выполнение работ на контактной сети с целью устранения
асимметрии изоляции полюсов сети относительно земли, заяв-
ленных по результатам измерений;
переустройство защиты с учетом особенностей сетей, изо-
лированных от земли, если имеются участки контактной сети,
подверженные электрическому влиянию со стороны высоко-
вольтных сетей;
установка дополнительных средств защиты на тяговых под-
станциях (пробивных предохранителей, устройств контроля
изоляции, кабельных сигнализаторов, предназначенных для
работы в системе с изолированными полюсами);
замена средств контроля токов утечки при выходе трол-
лейбуса на линию на сигнализаторы, работающие в изолиро-
ванной системе;
25
установка в троллейбусном депо дополнительного разъеди-
нителя на отрицательном проводе для схем подачи напряже-
ния 600 В на осмотровые канавы;
измерение параметров контактной сети под рабочим на-
пряжением;
проверка работы средств защиты.
1\ организационным мероприятиям относится
внесение изменений и дополнений в местные инструкции ио
организации работ и технике безопасности. После выполнения
перечисленных технических и организационных мероприятий
осуществляют переключение системы на работу с изолирован-
ными полюсами.
В системе с изолированными полюсами особое внимание
уделяют поддержанию на достаточно высоком уровне сопро-
тивления изоляции полюсов относительно земли. Это значение
может оказаться в отдельных частных случаях относительно
малым (приморские города, промышленные центры). Для
обеспечения падежной работы изоляции в условиях влажной
или силыю загрязненной атмосферы, помимо применения изо-
ляторов с увеличенной длиной пути тока утечки (что нс везде
возможно), следует использовать различные типы гидрофоб-
ных (водоотталкивающих) паст, действие которых основано
на том, что на покрытом пастой изоляторе проводящая плен-
ка нс создается, так как проводящие частицы загрязнения по-
гружаются в пасту, а влага собирается в отдельные капли.
Для этих целей наибольшее распространение получили
нефтяные желе и силиконовые пасты. Нефтяное желе состоит
из углеводородных масел, смешанных с нефтяными и синте-
тическими восками. Силиконовая паста состоит из силиконо-
вого масла и кремниевого заполнителя. Продолжительность
действия защитного слоя составляет по опыту промышленной
электроэнергетики от года до пяти лет и определяется кон-
кретными условиями (вид загрязнений, их интенсивность, тип
пасты, толщина защитного слоя).
Обрабатывают изоляторы пастой вручную с помощью ки-
сти, ветоши или распылением под давлением. Рекомендуемая
толщина слоя покрытия составляет от 0,25 до 1,6 мм. Замену
пасты осуществляют в плановом порядке с соблюдением не-
обходимых мер по технике безопасности. Периодичность за-
мены определяется старением пасты, в результате которого
в темное время суток могут появляться видимые частичные
дуги перекрытия изоляторов.
В условиях загрязнения эффективно также проводить про-
филактические обмывы изоляторов водяными струями, однако
этот способ требует создания специального оборудования.
Накопленный опыт эксплуатации показывает, что электро-
хозяйство, эксплуатирующее систему питания с изолирован-
ными от земли полюсами, должно иметь данные о пересечение
26
5ix контактной сети троллейбуса с другими контактными се-
тями, с линиями электропередачи, связи, электроосвещения, а
также о режиме работы этих сетей по отношению к земле.
Упомянутые пересечения должны быть на учете как наиболее
вероятные места повреждений при срабатывании установлен-
ных на тяговой подстанции устройств контроля сопротивления
изоляции сети.
Перед началом грозового сезона на контактной сети, ра-
ботающей в системе питания с изолированными полюсами и
проходящей по открытой местности, выборочно проверяют ис-
правность заземления установленных на линии разрядников.
Действующие в системе Министерства жилищно-комму-
нального хозяйства РСФСР (МЖКХ) нормативные докумен-
ты не освещают вопрос совместной эксплуатации в одном го-
роде двух различных систем питания троллейбусов (зазем-
ленной и изолированной). Принципиальных схемных затруд-
нений при совместном использовании двух различных систем,
в том числе и на одном троллейбусном маршруте, не встреча-
ется, что подтверждается опытом эксплуатации в г. Москве и
Симферополе. Но необходимо иметь в виду некоторые осо-
бенности обслуживания секционных изоляторов, возникающие
при совместной эксплуатации двух систем или, что еще более
важно, двух участков контактной сети, принадлежащих к
разным системам.
В случае использования в городе только изолированной
системы замыкание любого из полюсов на землю практически
по условиям электробезонасности равноценно. При этом на-
пряжение на проводе по обе стороны от секционного изо-
лятора (для любого из контактных проводов) в месте сты-
ковки двух изолированных систем питания составляет неболь-
шое значение. Это значение определяется разностью падений
напряжения в данный момент времени до места установки
секционного изолятора (аналогичным образом определяется
разность потенциалов между проводами по обе стороны от
секционного изолятора при стыковке двух систем с заземлен-
ным полюсом).
При эксплуатации различных систем (заземленной и изо-
лированной) необходимо в отдельности рассматривать места
стыкования систем по каждому из полюсов.
Анализ возможных состояний систем указывает па наличие
на секционном изоляторе положительного провода контактной
сети большей опасности (с точки зрения электробезопасности)
при замыкании на землю положительного полюса со стороны
изолированной системы. Это объясняется тем, что после пере-
распределения напряжений на изоляции полюсов изолирован-
ной системы, происшедшего в результате замыкания на зем-
лю, положительный провод окажется под небольшим по-
тенциалом по отношению к земле, а со стороны заземленной
27
системы положительный провод будет по-прежнему находить-
ся под полным потенциалом по отношению к земле.
Замыкание отрицательного полюса на землю в изолиро-
ванной системе также вызовет перераспределение напряже-
ний контактных проводов обоих полюсов относительно земли
и значения напряжений изменятся в соответствии с вновь об-
разовавшимися сопротивлениями изоляции полюсов относи-
тельно земли. В результате напряжение положительного по-
люса по отношению к земле (со стороны изолированной сис-
темы) в месте установки секционного изолятора резко возра-
стет и приблизится к напряжению положительного полюса
дю отношению к земле (со стороны заземленной системы) на
секционном изоляторе. Таким образом, разность потенциалов
по обе стороны от секционного изолятора будет значительно
меньше, чем в ранее рассмотренном случае.
Напряжение на секционном изоляторе в цепи отрицатель-
ного контактного провода при различных системах питания
определится как разность потенциалов по отношению к земле
в местах подключения проводов систем к секционному изоля-
тору. Со стороны заземленной системы эта разность подвер-
жена значительным колебаниям, достигающим по исследова-
ниям АКХ им. К. Д. Памфилова 200 В. Со стороны изоли-
рованной системы напряжение на секционном изоляторе по
отношению к земле при нормальном состоянии изоляции рав-
но половине напряжения сети в данной точке. При замыкании
одного из полюсов на землю происходит соответственно пере-
распределение значений напряжения полюсов по отношению
к земле, и установившийся потенциал в совокупности с по-
тенциалом со стороны заземленной системы определит раз-
ность потенциалов на секционном изоляторе.
В редких случаях на контактной сети возникает необходи-
мость изменения полярности проводов, что допускается Пра-
вилами технической эксплуатации троллейбусов. В таких слу-
чаях замыкание на землю положительного полюса системы с
изолированными полюсами приводит к тому, что секционный
изолятор между двумя проводами разноименной полярности
окажется под двойным напряжением.
Сход штанг троллейбуса в определенных условиях на уча-
стке стыковки двух различных систем питания может приве-
сти к короткому замыканию при двойном напряжении сети,
если на стороне изолированной системы уже имеется замыка-
ние положительного полюса на землю. В этом случае возника-
ет замыкание двух систем питания, условия отключения кото-
рого определяются значением протекающего тока.
При подвешивании на одних и тех же поперечинах трам-
вайного контактного провода и контактных проводов троллей-
буса (системы с изолированными полюсами) в случае замы-
каний на землю положительного полюса троллейбусной сети
28
па разделяющих изоляторах также возможно появление двой-
ного напряжения. В отношении уровня электробезопасности
пассажира троллейбуса случаи замыкания системы на систе-
му через «землю» повышенной опасности не представляют и
по своим характеристикам близки к ранее рассмотренному
варианту трехпроводной системы питания.
Приведенные схемы стыковки систем и случаи короткого
замыкания подтверждают вывод о необходимости тщательно-
го контроля сопротивления изоляции контактной сети отно-
сительно земли.
Глава II
ЗАЩИТА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
5. Условия применения дополнительных защит
от малых токов короткого замыкания
Основным средством защиты тяговых сетей троллейбуса
остается максимальная токовая защита. Однако анализ дан-
ных эксплуатации показывает, что требуемые для защиты тя-
говых сетей уставки по току при этом часто нс могут быть
выдержаны. Более того, это не только относится к действую-
щим, но и к проектируемым линиям. Если на вновь строящих-
ся линиях зачастую и имеется возможность выдержать рас-
четные по току уставки, то это является следствием нс столь-
ко улучшения соотношения между токами к. з. и максималь-
ными нагрузками, сколько тем, что в пусковой период не реа-
лизуются проектные частоты движения. По мере роста интен-
сивности движения трудности в отстройке защиты возрастают.
Условия выбора уставки токовой отсечки /у для надежно-
го отключения токов к. з. представлены следующим выраже-
нием:
/у</(з/к.зпнп;	(3;
j де 7<з — коэффициент запаса;
/кзш1п — минимальное значение тока к. з., А;
/max — максимальное (пиковое) значение нагрузки, А.
Минимальный ток к. з.
/кз min
ц.(1 - ^)(1
27?по -г 2гк /к
(4)
где UH — номинальное напряжение на шинах постоянного то-
ка тяговой подстанции. В;
ад—отношение потери напряжения в агрегате при номи-
нальной нагрузке к номинальному напряжению;
к2 — коэффициент, учитывающий колебание напряжения
в высоковольтных линиях питания подстанции, кото-
рый согласно ПТЭ принимают равным 0,05;
30
\£/д — падение напряжения в дуге при нсглухом коротком
замыкании, которое принимают равным 100 В;
RUi) — сопротивление питающих и отсасывающих линий
при одинаковых площадях сечения и длинах;
гк — сопротивление 1 км контактной сети;
ZK— расстояние до точки короткого замыкания, км;
— внутреннее сопротивление преобразовательного аг-
регата, Ом, которое определяется из формулы
Л % -1 иДб'н
В последней формуле приняты такие обозначения:
Д[/к%	—напряжение к. з. силового трансформатора, кото-
рое принимают равным 5,5—10%;
Д£/н --номинальное напряжение преобразователя, равное
0,6 кВ;
п — число работающих преобразователей;
PVt = Unhi — номинальная мощность преобразователя, кВт.
С переходом на более энергоемкий подвижной состав воз-
никла необходимость в значительном повышении токов устав-
ки. Широко применявшаяся эмпирическая зависимость устав-
ки тока от среднего тока (аналог выражения /у = 2/ср+ С) ра-
нее имела постоянную С порядка 300 А. Применительно к
опыту эксплуатации, например троллейбусов ЗИУ-9, значение
этой постоянной возросло до 600—800 А.
Доказано [9], что и эти столь высокие соотношения в сов-
ременных условиях не обеспечивают надежной защиты тяго-
вой сети. Для определения токов уставки предложены номо-
граммы, которые рекомендованы [13] в качестве обязательных
при выборе уставок по току для подвижного состава трол-
лейбуса. Максимальное значение тока нагрузки =
(здесь /<т — коэффициент максимума определяется по номо-
грамме и зависит от количества единиц подвижного состава
на участке, а также от допустимой частоты отключений на-
грузки л. Для средних условий можно принять Хн = 5-10-2ч-1,
что соответствует рекомендованным 10—15 отключениям в
.месяц).
Параметры проектируемых и эксплуатируемых устройств
электроснабжения должны обеспечивать нормируемые техни-
ческие показатели работы системы. Задачи технических
норм—гарантировать надежное, бесперебойное и высококаче-
ственное электропитание подвижного состава. Основными
нормируемыми показателями работы системы электроснабже-
ния являются: максимально допустимое падение напряжения
в тяговой сети; предельные нагрузки контактных проводов и
кабелей; допустимые нагрузки преобразовательных агрегатов.
В последние годы применяют две принципиально различ-
31
ные системы электроснабжения: централизованную и децент-
рализованную. Показатели работы централизованной систе-
мы определяются как для нормального, так и вынужденного
режима работы. Параметры децентрализованной системы оп-
ределяются кратковременным вынужденным режимом, вызы-
ваемым выводом из работы отдельных элементов системы, ча-
ще всей подстанции.
Технические нормы накладывают ограничения в основном
на длины участков питания: они должны выбираться таким
образом, чтобы выдерживались все нормируемые показатели
работы системы электроснабжения. Наибольшие ограничения
на длины участков накладывают суммарное падение напря-
жения в тяговой сети ДУ и плотность тока в контактных про-
водах /. Известно, что основные параметры системы электро-
снабжения должны выбираться по наименьшим суммарным
приведенным затратам для сравниваемых вариантов питания
с последующей проверкой соответствия оптимального вариан-
та всем техническим нормативам. Как правило, однако, для
децентрализованных систем предельная по техническим нор-
мативам протяженность участка принимается равной
Ln — Ад и при	Lj;
£к — Lj при	-
Аналогично может быть определена максимально допусти-
мая длина участка по условиям обеспечения надежной токо-
вой защиты тяговой сети без применения дополнительных
специальных средств защиты. Для сопоставления длин участ-
ков, допустимых по условиям надежной токовой защиты А3 и
предельных по техническим нормативам LHt проведены расче-
ты для систем централизованного и децентрализованного эле-
ктроснабжения. Расчеты выполнены для современного подвиж-
ного состава ЗИУ-5 и ЗИУ-9.
Рассмотрим зависимости отношения L3/LH от частот дви-
жения (рис. 5). Для троллейбуса как при децентрализован-,
ном, так и централизованном питании для диапазона частот
движения от 20 до 80 пар машин в час это соотношение ко-
леблется от 0,6 до 0,85. Последнее означает, что если длина
О 2D цо 60 N п.ар мзшич’ч
О 20 ЦО Ь'О Nynap чаши и/ч
Рис. 5. Зависимость ЛэДн от частот движения троллейбуса при децентра-
лизованной (а) и централизованной (б) системах питания
32
Рис. 6. Уставка токовой защиты по максимальны?! нагрузкам и мини-
мальным токам к. з. при децентрализованной (а) в централизованной (б.)
системах питания троллейбуса
участка будет предельной по техническим нормативам, то от
40 до 15% длины участков окажутся незащищенными. Условие
падежной токовой защиты требует сокращения длины участка
либо применения дополнительных средств защиты.
Увеличение площади сечения контактной сети облегчает,
но не снимает проблемы защиты. Исследования показывают,
что при больших частотах движения основные ограничения на
предельную длину проектируемого участка накладывает плот-
ность тока в контактных проводах. При заданной частоте до-
пустимая по плотности тока длина участка прямо пропорцио-
нальна площади сечения контактной сети. Следовательно, с
увеличением площади сечения сети соотношение L3/Lj = L3/L}1
остается примерно одинаковым.
11одвешиванпе па эксплуатируемых линиях контактных
проводов большей площади или усиливающих проводов при
неизменных частотах движения, естественно, позволяет повы-
сить уставки по току защиты и, возможно, временно решить
задачу защиты сети. Однако при увеличении частот движения
проблема защиты неизбежно возникает вновь. Если сократить
протяженность участков питания, то можно обеспечить надеж-
ную токовую защиту сети, при этом, разумеется, нормируе-
мые показатели работы системы электроснабжения не только
не превзойдут предельные значения, но будут ниже их. Воз-
никает вопрос об экономической целесообразности такого ре-
шения. Доказано, что при сложившихся ценах на строитель-
ные работы, электрооборудование и электроэнергию экономи-
чески оптимальные расстояния между подстанциями (соот-
ветствующие наименьшим приведенным затратам на систему
электроснабжения), как правило, превосходят допустимые по
техническим нормативам. Система электроснабжения оказы-
вается тем экономически эффективнее, чем лучше реализуют-
ся технические нормативы.
Из показанных на рис. 6 требуемых токов уставки токовой
защиты по максимальным нагрузкам /ун и минимальным то-
кам к. з. /Укз для предельных длин участков L и различных
частот движения видим, что разрыв между уставками по току
в широком диапазоне частот движения велик.
3—740	33
Рис. 7. Ожидаемая частота отключения линейных выключателей при де-
централизованной (а) и централизованной (б) системах питания троллей-
буса
Рассмотрим технические возможности увеличения длин
участков до предельных. При выборе уставок по минимально-
му току к. з. частота отключений питающих линий в диапазо-
не разрыва уставок должна возрастать, но при этом не обра-
зуется так называемая «мертвая» зона. Целесообразно оце-
нить, в какой мерс ожидается возрастание частоты отключе-
ний. В работах АКХ им. К. Д. Памфилова выведены формулы,
позволяющие выполнить такую оценку. Рассмотрим расчетные
ожидаемые частоты отключений линейных выключателей для
случая выбора уставок по минимальному току к. з. (рис. 7).
Зависимость числа отключений построена в логарифмическом
масштабе. На кривых отмечена частота ли = 0,05 ч-1 (10 от-
ключений в месяц), принимаемая за верхний допустимый пре-
дел.
Средняя частота отключений при выборе уставки по токам
к. з. превосходит более чем в 200 раз допустимую лп (для
централизованного электроснабжения) и в 2000 раз (для де-
централизованного) при размерах движения примерно 20 пар
машин в час.
При выборе же уставки по максимальным нагрузкам воз-
растает вероятность неотключепия малых токов к. з., т. е.
меньших токов уставки выключателя, и как следствие — от-
жига контактного провода. Оцепим эту вероятность. При про-
чих равных условиях короткое замыкание в контактной сети
возможно в любой точке участка с одинаковой вероятностью.
Следовательно, случайная величина «точка короткого замыка-
ния» равномерно распределена на участке, т. е. в интервале
0—L. Плотность распределения f(l) имеет вид
/(0 =
при 0 < I < £;
,0 при 0 > Z; 1>L.
Ток к. з. связан с расстоянием до точки короткого замыка-
ния следующим соотношением, полученным из [9]:
34
___IM_____
tfs + Rol'
Используя известные преобразования для определения за-
кона распределения функции случайного аргумента, получим
Л'кз) = и™  -у— НЛП /(/хз) =
Ral 4
1~ ПрИ 1кз min ^кз Ло |11ах >
—
___. <	КЗ
О При /кз jujn ^*кз» 4з	/кз max*
Интегральная функция распределения
J ।	______Uкз	1   । । 1________Iкз max 1
7?о	Р Ь<з	а & ^кз
Лкз =
При 1 кз min \ Л<з \ * кз гпах 5
. О ПрП /Кз min /<з? ^кз > /кз шах \
Вероятность неотключения тока к. з.
Р — Pi кз I _	? еСЛИ 1кз min /у»
I 'кз min
Рассчитанная вероятность неотключения тока к. з. при вы-
боре уставок выключателя по максимальным нагрузкам (рис.
8) для троллейбуса достигает 0,5—0,1 в зависимости от час-
тоты движения. Практически это равносильно тому, что в
среднем каждое одно из двух — десяти коротких замыканий
может приводить к отжигу провода.
Полученные результаты по выбору уставок по току по
каждому из условий хорошо согласуются с статистическими
данными. Па практике уставки по току линейных выключате-
лей в основном выбирают по условию /У = 2/Ср + С. При этом
не всегда соблюдается необходимое значение постоянной С,
так как при выборе уставки по току преобладает опасение
появления «мертвых» зон, а следовательно, отжига контакт-
0 Z0 40 60 N,nap машин/ч О ZO 40 60 М,пар лшшин/ч }
Рис. 8. Вероятность неотключения тока к. з. при децентрализованной (а)
и централизованной (б) системах питания троллейбуса
3*
35
кого провода. По этой причине коэффициент С занижают и
как результат уставки выбирают с большей ориентацией на
минимальные токи к. з.
Рассмотрим гистограммы распределения количества от-
ключений линейного выключателя в год для подстанций Мо-
сквы (рис. 9,а), Количество отключений, принятое за гранич-
ное лн (10 отключений в месяц или 120 в год, а точнее « 100
в год, так как зимой отключений больше, чем летом, а нормы,
как следует из [13], должны выдерживаться для наиболее тя-
желых зимних условий), превышается примерно на 35%
участков. Среднее число (математическое ожидание) от-
ключений составляет 170 в год. Эти закономерности подтвер-
ждаются и в других городах. Для примера приведены анало-
гичные гистограммы для городов Киева и Харькова (рис. 9,
б, в).
Поиски выхода из создавшегося положения привели к по-
вышению токов уставки линейных выключателей, а следова-
тельно, к росту вероятности иеотключенпя тока к. з. и отжига
контактного провода. Так, например, но Москве за последнее
время насчитывается в среднем около 20 отжигов в год. /Хна-
лиз показывает, что в основном отжиги являются следствием
яеотключепия тока к. з. (причем, например, в Москве это
главным образом отжиги одиночных проводов на концевых
петлях маршрутов). Имеются лишь отдельные случаи отжи-
га контактного провода при перегрузках, при аварии в раз-
грузочных режимах.
Из изложенного следует, что экономически оправданное
решение проблемы защиты тяговых сетей от малых токов к. з.
требует обязательного применения дополнительных к выклю-
чателю средств защиты.
Опыт работы токовремениой защиты показывает ее эффек-
тивность. На основании гистограмм распределения участков
сети троллейбуса Москвы, защищаемых в «мертвой» зоне то-
ковременнбй защитой, по частотам отключения (рис. 10,(2)
можно сделать вывод, что токовременная защита позволяет
примерно в 1 7 раза сократить количество отключений по

Рис. 9. Гистограммы распределения участков по числу отключений в год
в Москве (а), Киеве (6) и Харькове (б)
pL
0,5
0,0
0,3
0,Z
0,1
гпд ^.ООпткпючении^
ООО 600 W00Я/шпщсшй/го? 6,. 000600 ^откнючений/гой
36
Нис. 10. Гистограммы частот отключений для участков с ТВЗ (а); количе-
ство повторных включений, приходящихся па одно блокнровпие АПВ (б)
сравнению с участками, нс имеющими такой защиты. Однако
к токовременная защита даст частоту отключений, превышаю-
щую принятую граничную на большей половине защищаемых
участков.
Опыт работы токовременных защит лишь подтвержда-
ет перспективность защит теплового тина. Необходима разра-
ботка более современных защитных устройств, позволяющих
снизить частоту отключений максимальной нагрузки и пере-
ходящих коротких замыканий.
Обследование подстанций Москвы, на которых ведется
учет блокирования автоматического повторного включения
(АПВ) выключателей, показывает, что в среднем каждое пя-
юс-шестое отключение, закапчивается блокированием, а на
некоторых участках каждое первое-второе. Распределение
участков но числу повторных отключений, приходящихся на
одну блокировку ЛПВ, показано па рис. 10,6. Конкретные
причины блокирования выключателей можно получить лишь
для отдельных случаев, так как причины многих блокировок
остаются невыясненными. Естественно предположить, что бло-
кирование является результатом как «неудачных» повторных
выключений, вызванных низким током уставки, так и следстви-
ем включений на короткое замыкание. Если блокирования от
перегрузки позволяет избежать (или, во всяком случае, со-
кратить их количество) дополнительная защита, то включения
на короткое замыкание можно исключить только при наличии
в системе ЛПВ испытателей коротких замыканий (И1\3).
Тяговые сети троллейбуса характерны быстропроходящи-
мп «скользящими» короткими замыканиями (не случайно ра-
нее делались попытки применения штанг из изоляционного
материала, а также штангоуловителей. В настоящее время
37
эти средства также разрабатываются). Блокирование повтор-
ных включений при таких замыканиях даже при заведомо ко-
ротком замыкании нецелесообразно. Необходимо с помощью
ИКЗ следить за состоянием изоляции сети после отключения
линейного выключателя и включать его как только устранит-
ся короткое замыкание.
Таким образом, условия надежной токовой защиты сети
требуют либо сокращения длин участков, либо применения
дополнительных средств защиты. С целью оценки наиболее
экономичного решения проведены исследования защит, в
них учитывались капитальные затраты по подстанциям (вклю-
чая кабельные прокладки постоянного тока), амортизацион-
ные отчисления и эксплуатационные расходы по подстанциям,
стоимость потерь электроэнергии в контактной и кабельной
сетях. Суммарные приведенные затраты Д па 1 км сети за год
рассматривались по нормативному коэффициенту эффектив-
ности Еи. Из зависимости разности АД=Д3—Дн удельных за-
трат па 1 км сети в стоимостном выражении при предельных
длинах участков питания Ек и допустимых длинах по услови-
ям падежной токовой защиты Е3 для различных частот дви-
жения (рис. 11) видно, что реализация предельных расстоя-
ний дает значительный экономический эффект, однако стано-
вится возможной лишь при наличии дополнительных видов за-
щит, отключающих токи при коротком замыкании в «мертвой >
зоне .
Такие устройства требуют затрат как единовременных, так
и текущих, и экономический анализ был бы незавершенным,
если бы эти затраты остались неучтенными. Условием эконо-
мической эффективности применения таких устройств явля-
ется:
Экономический эффект от их применения: Э = \Д—Ду —
= (Д3—Ди)—Ду (здесь Ду — условные приведенные затраты
па устройства). Последние находят по формуле
уу _ £п £ц ~1~ (^ам ~ Д'э)
где Сп — первоначальная стоимость устройства, тыс. руб.;
Лам — амортизационные отчисления, %;
аэ — эксплуатационные расходы, %;
L — длина участка питания, км;
Ен — нормативный коэффициент эффективности, равны!
0,125.
Стоимость дополнительных устройств защиты, как показы-
вает практика, не превосходит 0,5 тыс. руб., аам=6,3%, при-
мерно такие же (в процентах) и эксплуатационные расходы.
38
J 20 40 60 NjTiap машин(ч 0 ZO 40 60 N,nap машин [ч «
Рис. 11. Зависимость разности затрат от частоты движения при децен-
трализованной (ц) и централизованной (б) системах питания троллейбуса
Длина участка питания зависит от частоты движения и может
быть принята равной не менее 1 'км. Отсюда Ду не превзойдет
0,12 тыс. руб /км в год.
С учетом затрат на дополнительные виды защит реализа-
ция предельных по техническим нормам длин участков при
децентрализованном питании троллейбуса (см. рис. И) даст
экономический эффект от 2.5 до 3,5 тыс. руб. в год на 1 км
сети. В случае централизованного электроснабжения экономи-
ческий эффект достигается лишь в диапазоне частот до 90 пар
машин в час, причем экономия оказывается несколько мень-
шей — от 0 до 2,5 тыс. руб/км в год (длина питающих кабе-
лей постоянного тока в расчетах принималась равной 300 м).
При большей длине кабелей диапазон частот эффективного
применения дополнительных видов защит расширяется.
Расчеты доказывают экономическую эффективность защи-
ты тяговых сетей троллейбуса посредством установки допол-
нительной защиты от малых токов к. з. и испытателя корот-
ких замыканий в системе управления линейным выключате-
лем. Рабочие характеристики дополнительных защит выбира-
ют исходя из условия, что система электроснабжения строит-
ся с соблюдением предельных нормативных показателей рабо-
системы, что обеспечивает системе наивысшие технико-эко-
номические показатели.
Расчеты показывают (см. рис. 6), что минимальные токи
к. з. в «разрыве» токов уставки для сетей троллейбуса лежат
в диапазоне от 1,0 —1,2 до 3,5—4,0 кА. Другие характеристики
определяются в зависимости от принципа работы защиты.
Для защит теплового типа включая п токовременную защиту
наиболее важная характеристика — выдержка времени на от-
отключение тока — должна определяться по перегрузочным
возможностям контактного провода. Из этих соображений мо-
жет быть повышена нижняя граница диапазона до 1,2 кА.
Следует отметить, что хотя диапазон «разрыва» тока уста-
вок в зависимости от частот движения для конкретных слу-
чаев (см. рис. 6) оказывается и меньшим, диапазон работы
39
тепловой защиты 4—1,2 кА целесообразно сохранить. Так
из-за разброса токов уставки отсечки п неточности ее уста-
новки отключение возможно при большем значении тока, чем
расчетное. Тепловая защита в этом случае позволит избежать
повреждения контактной сети. С другой стороны, при случай-
ном стечении обстоятельств, которое приведет к снижению то-
ка к. з., защита исключит отжиг контактного провода. В этом
главные преимущества тепловых защит перед другими ви-
дами.
При наличии дополнительной защиты ток уставки отсечки
должен выбираться по максимальным токам нагрузки, в диа-
пазоне же «разрыва» уставок тяговую сеть защищает допол-
нительная защита.
Характеристики испытателя коротких замыканий также
должны определяться исходя из соображений соблюдения
предельных нормативных показателей работы системы. Наи-
большая предельная длина участка питания троллейбуса не
ревосходит 2,5—3,0 км и уменьшается до 0,7—1,0 км при
больших частотах. Нижняя граница (0,7—1,0 км) особого зна-
чения не имеет, поскольку при любой длине участка короткое
замыкание может быть в начале участка. Следовательно, диа-
пазон работоспособности испытателя должен охватывать
длину троллейбусной липин от 0 до 2,5—3 км.
6. Схемы защиты
от коротких замыканий и малых токов замыкания на землю
в заземленных системах питания
Для защиты питающих линий постоянного тока троллейбу-
са разработано несколько схем, в том числе токовременная
защита, интегратор токоврсменнбй защиты, тепловая защита,
испытатель коротких замыканий, кабельная защита [2, 15].
Наиболее распространенной из-за простоты регулировки,
эксплуатации к небольшой стоимости является схема токо-
временной защиты ТВЗ (рис. 12). Она служит для
предотвращения отжига контактного провода. Принцип рабо-
ты такой защиты следующий.
При протекании в линии тока, равного току уставки реле
РТ, последнее срабатывает и замыкает свой контакт в цепи
реле времени РВ. Если реле РТ остается включенным, то по
истечении заданной уставки времени реле РВ срабатывает и
отключает линейный выключатель Л В. Такая защита имеет
независимую характеристику. Наиболее полно отвечающей
требованиям была бы защита, имеющая зависимую характе-
ристику ^ср (I), аналогичную характеристике термической
стойкости контактного провода, однако реле с такими харак-
теристиками нет. Для получения некоторого приближения к
зависимой характеристике необходимо на каждой линии с
40
Рис. 12. Принципиальная схема токовременибн защиты:
1В — линейный выключатель; Ш — шунт 1500 А, 75 мВ (2000 А, 75 мВ); РТ — реле тока
?Т-40/10 (ЭТ-520); РВ — реле времени ВЛ-17; Тр — трансформатор изолировочный: ПЗШ —
переключатель запасной шины
«мертвой» зоной применять несколько комплектов реле тока
л времени. При одном комплекте ТВЗ уставка токового реле
(в амперах) выбирается из условия:
де /K3min — наименьший ток к. з. липин, А;
1,3 — коэффициент надежности.
Значение тока /у должно быть не менее 1000 А, так как на
меньший ток невозможно настроить реле тока без изменений
его конструкции.
Выдержку времени (уставку по времени /Утвз) ТВЗ нахо-
дят по кривым термической стойкости провода в зависимо-
сти от уставки по току автоматического выключателя защи-
щаемой линии /уЕ (рис. 13). Данные рис. 13 получены при
предварительном прогреве провода током 400 А до устано-
вившейся температуры 85°С. Температура окружающей среды
2ГС, начальное натяжение 8,4 кН, номинальное натяжение
-яияопвхэХ у 009 = / ИСЦ1 ’V 00^ кончитиикон iidu j_jm б‘/
шаяся температура 150°С, скорость охлаждающего воздуха
0,6 м/с. Уставки ТВЗ по времени следующие:
Д.в, А 2000 и мопсе 2500 3000, 35.00 4000
G0 30 40/20 : 30,15 20 10
^утвз» С llj/5-)
*В числителе — для участков контактной сети с двусторонним движением; в зна-
монателг — при одностороннем.
41
При двух комплектах ТВЗ уставки по времени выбирают
по кривой нагрева контактного провода до 150эС. Уставка по-
току первого комплекта, А
•	I у в / кз min 1 »'1
Выдержку времени (уставку по времени) находят в зави-
симости от тока уставки выключателя. Уставка по току второ-
го комплекта. А
кз min. КЗ.
Выдержку времени (уставку по времени) второго комп-
лекта находят по кривой термической стойкости в зависимо-
СТП ОТ Чтвэ-
Практически два комплекта ТВЗ на одну питающую ли-
нию необходимо устанавливать, если ток уставки выключате-
ля больше наименьшего тока к. з. на 25%, в остальных слу-
чаях достаточен один комплект.
Поскольку источником тока для токового реле РТ являет-
ся шунт на 1500 или 2000 А с напряжением 75 мВ, то следует
учесть следующие особенности при комплектовании защиты.
При небольших уставках (до 1200 А) реле тока берется с
номинальным током 20 А (тип РТ-40/20); при уставках вы-
ше 1200 А — реле РТ-40/10 с током 10 А. Длина проводников
от реле тока до шунта должна быть примерно 0,5 м, медь
площадью сечения 4 мм2, концы должны быть облужены.
Рис. 13. Кривые нагрева контактно-
го провода МФ85 соответственно до
132СС (1); 150°С (2) и 170°С (3)
Проектной конторой Мос-
гортрапспроект разработана
защита от малых токов к. з.,
имеющая зависимую характе-
ристику.
Интегратор токовре-
менной защиты И Т В 3
(рис. 14) состоит из двухоснов-
ных элементов — магнитного
усилителя МУ и реле времени
РВ. В основу ИТВЗ положен
принцип косвенного слежения
за тепловым состоянием кон-
тактного провода. Основным
элементом, моделирующим на-
гревание п остывание контакт-
ного провода, является цепоч-
ка У? С. С помощью регулиро-
вочных резисторов в цепях МУ
п подбором параметров це-
42
Рис. 11. Принципиальная схема интегратора токовремешюй защиты
дочки RC можно добиться довольно близкого расположения
гоковрсменнбй характеристики интегратора и кривой нагрева
контактного провода.
При отсутствии нагрузки на питающем кабеле +600 В на
обмотку управления Н1—К1 магнитного усилителя управля-
ющий сигнал не подается. Усилитель закрыт, так как намаг-
ничивающие потоки обмоток смещения Н2—К2, НЗ—КЗ нап-
равлены противоположно потоку самонасыщснпя нагрузочных
обмоток А1—XI, А2—Х2, У/—В1, У2—В2 и полностью его
компенсируют. В момент появления нагрузки на кабеле
+ 600 В управляющий сигнал, снимаемый с шунта, подается
на обмотку управления Н1—К1 магнитного усилителя, соз-
43
дает намагничивающий поток, совпадающий с потоком само-
насыщения, и действует в направлении открывания усилите-
ля. Степень открывания усилителя, а следовательно, и вы-
ходное напряжение па резисторе R7 зависят от входного сиг-
нала. Выходное напряжение через фильтр С1—R8 подается
на цепочку RC полупроводникового реле времени ВЛ-17.
Если напряжение, подаваемое на конденсатор реле време-
ни, достаточно для опрокидывания триггера, то он, срабаты-
вая, приводит в действие выходное реле ИТВ30 (Р2), кото-
рое выдаст команду на отключение линейного выключателя.
При возрастании тока в линии напряжением +600 В увели-
чивается выходное напряжение магнитного усилителя, время
заряда конденсатора уменьшается, т. е. сокращается выдерж-
ка времени ВЛ-17, а следовательно, уменьшается время от-
ключения линейного выключателя. Зависимости времени сра-
батывания ИТВЗ от тока в линии напряжением +600 В при
неизменном токе и при реальной тяговой нагрузке приведены
на рис. 15.
Тепловая защита (ТЗ), разработанная в АКХ им.
К. Д. Памфилова, построена на принципе определения темпе-
ратуры эталонного участка контактного провода, нагреваемо-
го рабочим током. В качестве эталона служат два отрезка
контактного провода длиной 1 м, вмонтированные в отходя-
щую от линейного выключателя шинную сборку. Датчиком
температуры служит терморезистор КТМ-176 (6,8 кОм), ук-
репленный в середине отрезка одного из проводов.
Тепловая защита ТЗ собрана по схеме триггера Шмитта
(рис. 16). Порог опрокидывания триггера устанавливают пе-
ременным резистором R2. Смещение подбирают таким обра-
зом, чтобы транзистор Т1 был открыт. При увеличении темпе-
ратуры терморезистора сверх заданной транзистор Т1 закры-
вается, открывается транзистор Т2. Коллекторный ток проте-
кает через обмотку реле Р1, которое своими контактами
включает через промежуточное реле Р2 световой индикатор
и отключает линейный выключатель.
При снижении температуры контактного провода транзис-
тор Т1 открывается, а Т2 закрывается, реле Р1 отключается,
гаснет лампа, линейный выключатель может быть включен.
чс. 15. Динамическая токоврсмен-
иая характеристика ИТВЗ
Питание ТЗ осуществляет-
ся от понижающего изолиро-
вочного трансформатора
220/24 В через выпрямитель,
собранный по мостовой схеме
на диодах Д5—Д8. Конденсато-
ры Cl, С2 сглаживают пуль-
сации выпрямленного тока, а
стабилитроны Д1—Д4 стаби-
лизируют выпрямленное на-
44
Рпс. 16. Принципиальная схема тепловой защиты
пряжение. В схеме применены реле РЭС-10 и РЭС-9. Опи-
санная схема применима для подстанций с постоянно присут-
ствующим обслуживающим персоналом, так как она не
включает линейный выключатель после остывания контактно-
го провода.
Разработаны две схемы, обеспечивающие включение вы-
ключателя после остывания провода: релейная и схема на
транзисторах. Рассмотрим релейную схему управления.
При срабатывании ТЗ (см. рис. 16, реле Р2) происходит
отключение линейного выключателя, и включается промежу-
точное реле РП, которое становится па самоподпитку через
контакты отключившегося выключателя. Промежуточное реле
размыкает цепь отключения линейного выключателя и подго-
тавливает цепь включения. При остывании термодатчика ре-
ле Р2 выключается и замыкает цепь включения линейного
выключателя. Включившийся линейный выключатель отклю-
чает промежуточное реле, которое своими контактами разры-
вает цепь включения линейного выключателя и подготавлива-
ет цепь отключения. Промежуточное реле вентилятора ПРВ
служит для включения линейного выключателя при сработав-
шей ТЗ. Реле включения схемы выключателя поставит па са-
моподпитку через замкнутый контакт РП реле ПРВ, которое
разомкнет цепь включения линейного выключателя. Реле
ПРВ будет удерживаться на самоподпптке до отключения ре-
ле РП, после чего схема придет в исходное состояние.
Назначение испытателя коротких замыканий
(И КЗ) — обнаруживать короткие замыкания на линии пос-
ле автоматического отключения линейного выключателя и оп-
ределять состояние линии перед оперативным включением
выключателя.
При коротком замыкании на линии ИКЗ запрещает авто-
матическое повторное включение (АПВ) линейного выключа-
теля и разрешает его после ликвидации короткого замыкания.
45
Рис. 17. Принципиальная схема испытателя коротких замыканий
Испытание линии осуществляется от мощного источника
низкого напряжения Тр 220/36 В (рис. 17). Падение испыта-
тельного напряжения на эталонном резисторе R8—R12 фик-
сирует измерительная часть схемы, которая в зависимости от
заданного напряжения дает разрешение (запрещение) па сра-
батывание выходного реле РИкз-
В силовые цепи входят понижающий трансформатор
ОСР-0,7 220/36 В, кремниевые диоды Д13, Д14 с лавинной
характеристикой 8-го кл. на 220 А, предохранитель Пр^
1IK-3/200, эталонные резисторы R8—R12 типа ПЭ-150-200.
В измерительные цепи входят магнитный усилитель ТУМ-
-А-1-16, регулировочные резисторы R2. R3 типа ППЗ, Rl, R4
типа МЛТ, выходные реле РИк3 типа МКУ-48, выпрямитель-
ные диоды Д4—Д12 типа Д-226Б, фильтрующая цепь из кон-
денсатора С1 п нагрузочных резисторов. Питание измеритель-
ных цепей осуществляется от понижающего трансформатора
ТПБ-50 220/36 В.
Магнитный усилитель работает в режиме ключа. В исход-
ном режиме усилитель закрыт намагничивающим потоком об-
мотки смещения 112—К2, направленным противоположно по-
току самонасыщения нагрузочных обмоток А1—XI, А2—Х2,
У1—В1, У2—В2.
При включении И КЗ на линию ток первичной обмотки ис-
пытательного трансформатора будет зависеть от нагрузки
вторичной обмотки, т. е. от сопротивления линии.
Напряжение с эталонных резисторов выпрямляется диода-
ми Д9—ДГ2 и через R—С фильтр подается па управляющую
обмотку Н4—К4 усилителя, которая создает магнитный поток,
направленный против потока обмотки смещения. Если поток
46
управляющей обмотки больше потока обмотки смещения, то
магнитный усилитель начинает открываться. Обмотка К/ —
Н1 (обмотка обратной связи) ускоряет процесс открытия маг-
нитного усилителя, переводя его в режим ключа. При сраба-
тывании усилителя включается реле Рикз, которое своими кон-
тактами дает сигнал короткого замыкания и запрещает вклю-
чение линейного выключателя.
Ток смещения устанавливают переменным резистором R2.
Измененном тока можно добиться срабатывания Р„кз при оп-
ределенном токе во вторичной обмотке испытательного транс-
форматора е. при заданном сопротивлении испытуемой ли-
нии.
Для одноагрегатных подстанций разработан упрощенный
вариант испытателя — ИКЗД (рис. 18), в котором магнитный
усилитель заменен релейной схемой. Падение напряжения на
эталонном резисторе R9 подается через выпрямительный
мост ДЗ—Д6 на обмотку реле напряжения PH типа РН-53/60
с уставкой 30 В. Для повышения коэффициента возврата ре-
ле PH включено через ограничивающий резистор R2, зашун-
тированный размыкающим контактом этого реле. При дости-
жении на эталонном резисторе напряжения срабатывания ре-
ле своими контактами включает Рикз и размыкает контакт,
шунтирующий ограничивающий резистор. Обмотка реле PH
оказывается включенной через дополнительный резистор R2
и при снижении напряжения питания якорь реле PH отпа-
дает раньше, чем без ограничивающего резистора.
При повреждении питающего кабеля +600 В в системе с
заземленным отрицательным полюсом и замыкании основной
жилы па землю ток к. з., как правило, меньше уставок ли-
нейного выключателя и ТВЗ (ИТВЗ). Единственным источни-
Рис. 18. Принципиальная схема ИКЗД
8 сх ему /•/а прение Л8
сигнализации
47
ком информации о состоянии кабеля является кабельный сиг-
нализатор. Причем с телеуправляемой подстанции на район-
ный диспетчерский пункт приходит сигнал о срабатывании ка-
бельного сигнализатора без расшифровки вида повреждения
и номера кабеля: отсутствует также контроль нагрузки от-
дельно на каждом питающем кабеле +600 В. Поэтому более
конкретно состояние кабеля выявляется прибывшим па под-
станцию оперативным персоналом районного диспетчерского
пункта. За это время при замыкании основной жилы кабеля
на оболочку («землю») может произойти значительное пов-
реждение кабеля, также могут разрушиться другие кабели,
проложенные вблизи поврежденного.
Проектной конторой Мосгортранспроект совместно с Энер-
гохозяйством Управления пассажирского транспорта Мосгор-
исполкома разработана и испытана новая схема защиты ка-
белей + 600 В, позволяющая в некоторых случаях осущест-
влять автоматическое отключение кабеля при замыкании ос-
новной жилы на оболочку.
Кабельная защита (рис. 19) состоит из блока пита-
ния БП, блока сигнализации контрольными жилами БЗ и
блока потенциальной защиты БПЗ.
При обрыве контрольной жилы кабеля обмотка реле Р1
(РН-54/160) обесточится, замкнется контакт Р1 в цепи реле
РП1 (РП-25). Реле РП1 замкнет свои контакты в цепи свето-
вой сигнализации, телесигнализации и подготовит цепь на от-
ключение линейного выключателя. Отключение линейного вы-
ключателя не произойдет, так как контакты РК1 разомкнуты.
В случае замыкания контрольной жилы кабеля на основ-
ную реле Р1 с добавочным резистором R4 (ПЭВ-50, 15 кОм)
шунтируются цепочкой — основная жила, кремниевый выпря-
митель (шунтирующие резисторы вентилей), силовой транс-
форматор, шина 600 В, «земля», конденсатор С (4 мкФ,
2500 В). Обмотка реле Р1 обесточивается и далее схема ра-
ботает, как описано выше. При замыкании контрольной жи-
лы кабеля на оболочку («землю») обмотка реле Р1 с резис-
тором R4 шунтируется цепочкой — контрольная жила, обо-
лочка кабеля, «земля», конденсатор С.
Если одновременно с одним из названных повреждений
произойдет замыкание основной жилы па землю, то между
шиной 600 В и контуром заземления подстанции появится оп-
ределенный потенциал. Сработает реле РПЗ, замкнет свой
контакт в цепи реле времени РВПЗ. Реле времени подает пи-
тание на обмотки промежуточных реле РК1—РКЗ, которые
замкнут свои контакты в цепях отключения линейных выклю-
чателей, но отключится только поврежденный кабель (у кото-
рого замкнуты контакты реле РП1—РПп).
Реле времени необходимо для ликвидации ложных сигна-
лов от срабатывания потенциальной защиты при кратковре-
48
Рис. 19. Принципиальная схема кабельного сигнализатора
мепных повышениях напряжения между контуром заземления
и шиной свыше 600 В, нс связанных с повреждением кабеля.
Тем не менее защита не всегда работает селективно.
Повреждение изоляции оборудования распределительного
устройства постоянного тока тяговой подстанции, неразрыв
дуги быстродействующего выключателя постоянного тока и пе-
реход ее на контур заземления, а также неправильные дейст-
вия обслуживающего персонала (включение па закоротку, от-
ключение рабочего тока разъединителем) приводят к корот-
ким замыканиям на землю в распрелустройе; не постоянного
тока.
Значение тока к. з. при
этом зависит как от характера
замыкания на землю (метал-
тическос замыкание, замыка-
ние через электрическую ду-
гу), так и от режима работы
отрицательной шины подстан-
ции по отношению к земле
(заземленная, изолированная,
заземленная через резистор с
небольшим сопротивлением) и
достигает при напряжении по-
стоянного тока 600 В несколь-
ких килоампер.
Защита от замыкания на
землю в распредустройствах Рис. 20. Схема земляной защиты
4-740	'	49
постоянного тока осуществляется заземлением металлических
токоведущпх конструкций, на которых установлены аппара-
ты. При этом на подстанции имеются две разделительные за-
земляющие магистрали (одна — переменного, другая — по-
стоянного тока) и общее заземляющее устройство (рис. 20).
Заземляющая магистраль постоянного тока присоединяется к
общему заземляющему устройству через два заземляющих
проводника, проходящих через магнитопроводы двух токовых
реле. При срабатывании этих реле их контакты но цепям уп-
равления отключают все выключатели питающих линий нап-
ряжением 600 В и все выключатели выпрямительных агрега-
тов на стороне 6; 10 кВ.
7. Схемы защиты от коротких замыканий
и малых токов замыкания на землю в системах
с изолированными от земли полюсами
Отсутствие различий в характере двухполюсных замыка-
ний в системах электроснабжения с заземленными или с изо-
лированными полюсами и, следовательно, идентичность пара-
метров токов к. з. и малых токов к. з. позволяет для построе-
ния защит в обеих системах использовать одинаковые прин-
ципы и одни и те же схемные решения. Для системы с изоли-
рованными полюсами применяют схемы ТВЗ, ИТВЗ.
В то же время особенности режима работы отрицатель-
ной шины напряжением 600 В подстанции в изолированной
системе ио отношению к земле определяют специфичные усло-
вия работы некоторых защит (земляной защиты, защиты от
перехода высшего напряжения в силовом трансформаторе на
сеть низшего, кабельного сигнализатора и др.).
При системе электроснабжения с изолированными от зем-
ли полюсами в случае однополюсного замыкания на землю
любого из полюсов ток этого замыкания мал и недостаточен
для срабатывания реле земляной защиты, ток уставки ко-
торой выбирается равным 100—150 А. Реле земляной защиты
при этой системе будут срабатывать только в случае возник-
новения двойного (не обязательно одновременного) замыка-
ния на землю обоих полюсов системы. Но лаже в этом слу-
чае работа этой защиты в гораздо большей степени, чем при
системе с заземленным полюсом, обусловлена значениями пе-
реходных сопротивлений при замыкании на землю, так как
здесь их два. Учитывая особенности работы земляной защиты
и требования, предъявляемые к контролю состояния изоля-
ции полюсов относительно земли при изолированной системе,,
нормативными документами [13] наличие этой защиты иа тя-
говой подстанции не предусматривается. Одновременно сле-
дует отметить, что замена земляных реле па трансформаторы
тока, первичная обмотка которых включена в цепь контура
50
заземления, а ко вторичной подключен транзисторный (или
иной другой) усилитель с нагрузкой на реле, позволяет соз-
дать схему защиты, по своим выходным параметрам равную
широко распространенной земляной защите, и применить ее
при системе с изолированными полюсами. Но в этой схеме
потеряется простота и уменьшится надежность работы.
Кабельный сигнализатор, выпускаемый Люберецким элек-
тромеханическим заводом и входящий в комплект РУ-600,
из-за малого значения тока замыкаиия на землю также не
сможет полностью выполнять свои функции. Лучшие резуль-
таты дает применение ранее описанной кабельной защиты
(см. рис. 19), при этом блок потенциальной защиты в схеме
может быть исключен.
Опасность перехода высшего напряжения .на сеть низшего
напряжения трансформатора всегда сохраняется, так как не
исключена возможность образования электроконтакта между
обмотками или па его выводах вследствие пробоя или сопри-
косновения. Атмосферные и коммутационные перенапряжения
содействуют этому явлению. Комплексные исследования пе-
ренапряжений в системе городского электрического транспор-
та, проведенные АКХ им. К. Д. Памфилова, показывают, что
максимальные зарегистрированные в цепях переменного тока
перенапряжения не превышают допустимых напряжений изо-
ляции подстанционпого электрооборудования. Однако анализ
повреждений электрооборудования в процессе коммутаций по-
зволяет предполагать возможность появления более высоких
перенапряжений, от которых и происходят пробои изоляции.
В системе с заземленным отрицательным полюсом функ-
ции защиты от такого перехода возлагаются на заземляющий
контур тяговой преобразовательной подстанции.
В системе с изолированными полюсами эта защита имеет
специальное исполнение. Со стороны переменного тока тяго-
вая подстанция питается обы1
напряжением 6; 10 кВ. В слу
силовом трансформаторе, пу-
тевая точка которого со сто-
роны низшего напряжения
также изолирована от земли
(изолированная схема элект-
роснабжения троллейбуса,
рис. 21), в момент пробоя ну-
левая точка окажется под на-
пряжением, близким к фазово-
му обмотки в-ыстпего напря-
жения. Вся сеть относительно
->емли будет под большим на-
пряжением, на которое изоля-
ция ее не рассчитана.
•ню от изолированной системы
чае пробоя между обмотками в
Рис. 21. Схема перехода высшего
напряжения липин 10 кВ на сеть
низшего напряжения 0,6 кВ
А*
51
В сетях с изолированными полюсами согласно Правилам
устройства электроустановок одним из средств защиты от
перехода высшего напряжения на сторону низшего является
пробивной предохранитель. Выпускаются следующие испол-
нения пробивного предохранителя ПП-А/3:
Исполнение
Номинальное напряжение, В
Напряжение пробоя, В
Расстояние разрядного промежут-
ка (толщина прокладки), мм
I
220
о г 351
до 500
0,08 (—0,02)
II
500
от 701
до 1000
0, 21 (±0,03)
Пробивной предохранитель допускает прохождение тока в
200 А после пробоя в течение 30 мин без повреждений, вызы-
вающих разрыв цепи пробивного предохранителя; сопротивле-
ние его изоляции в нормальных условиях >4 МОм.
Прокладка пробивного предохранителя выполнена из слю-
ды диаметром 24 мм, в ней пробиты четыре отверстия диамет-
ром 3 мм, расположенные равномерно ио окружности диамет-
ром 15 мм, соосной габаритному диаметру прокладки. Пятое
отверстие находится в центре прокладки, его диаметр 3,5 мм.
В нормальных условиях система с защитой пробивным
предохранителем работает как система с изолированными по-
люсами. При переходе высшего напряжения на сторону низ-
шего, т. е. при появлении на диске пробивного предохраните-
ля напряжения выше напряжения его срабатывания, происхо-
дит пробой воздушного зазора между дисками через отвер-
стия в слюдяной прокладке. В этом случае сеть постоянного
тока окажется заземленной и произойдет или автоматическое
отключение сети со стороны высшего напряжения, или напря-
жение сети на стороне низшего напряжения ограничится отно-
сительно земли допустимым значением.
При использовании на подстанции выпрямительной схемы
две обратные звезды с уравнительным реактором, встроенным
в силовой трансформатор, пробивной предохранитель следует
присоединять между отрицательным полюсом выпрямительно-
го агрегата (до разъединителя, соединяющего полюс с отри-
цательной шиной напряжением 600 В) и подстанциоиной за-
земляющей магистралью постоянного тока, которая присоеди-
няется к общему заземляющему устройству через схему
земляной защиты. В случае использования на подстанции си-
лового трансформатора с отдельно стоящим уравнительным
реактором пробивной предохранитель следует присоединять
к цепи отрицательного полюса до уравнительного реактора и
далее, как указано ранее.
Пробивной предохранитель устанавливают так, чтобы про-
вод, проложенный от отрицательного полюса выпрямительно-
го агрегата, присоединялся к контактному винту, а провод,
отходящий к заземляющей магистрали, — к винтовой гильзе.
52
Во время установки про-
бивных предохранителей осо-
бое внимание уделяют тому,
чтобы ось симметрии пробив-
ного предохранителя была рас-
положена вертикально.
Пробивной предохранитель
устанавливают на тяговой под-
станции только с целью защи-
ты от перехода высшего на-
пряжения на сеть низшего и
поэтому он нс должен сраба-
тывать от перенапряжений как
атмосферных, так И коммута- Рис. 22. Схема распределения емко-
щюппых. Отсутствие ЛОЖНЫХ стой силового трансформатора
срабатываний одно из сущест-
веннейших требований, предъявляемых к нему. Рассмотрим ус-
ловия выбора напряжения срабатывания пробивного предохра-
нителя.
При неодновременном замыкании фаз масляного выключа-
теля или ином виде нарушения равновесия трехфазной систе-
мы со стороны высшего напряжения наблюдается емкост-
ный переход высшего напряжения па сеть низшего напря-
жения.
Упрощенно схема замещения трансформатора имеет вид
рис. 22. Напряжение t/Ib перешедшее па низшую сторону,
~ипкс,
Ьвн4 Ьпз
где UB — напряжение песимметрпи (может достигать фазного
напряжения со стороны высшего напряжения);
Свн — емкость между обмотками высшего и низшего на-
пряжения трансформатора;
Сиз — емкость обмотки низшего напряжения по отноше-
нию к земле;
кс — коэффициент, учитывающий емкость обмоток транс-
форматора.
Значение Uu в значительной степени определяется емко-
стью Снз.
При недостаточности емкости Снз для снижения напряже-
ния емкостного перехода t/H возможна защита с помощью ус-
танавливаемых на подстанции дополнительных конденсато-
ров, шунтирующих цепи обмотки низшего напряжения транс-
форматора на землю. При этом емкость шунтирующего кон-
денсатора
Сш
___ Срв ------- б’вн С|
ип
53
Напряжение срабатывания пробивного предохранителя
£7пр рассчитывают по следующим неравенствам:
^пр ^фазп вн
^пр	^ком»
и	илоп
где /сп— коэффициент, равный 0,8—0,9;
к3 — коэффициент запаса, равный 1,3;
С/КОм— коммутационные перенапряжения, кВ;
t/на" —наведенное напряжение (учитывается при на-
личии сближения контактной сети с высоковольт-
ными линиями), кВ.
Коммутационные перенапряжения UKQK = 2J5iccUlt
где U\ — напряжение питания трансформатора, равное 6 или
10 кВ;
кс— коэффициент для силового трансформатора преобра-
зовательного агрегата мощностью 685 кВ-А, равный
0,17.
По напряжению срабатывания пробивного предохранителя
определяется его пробивное расстояние, которое задается тол-
щиной слюдяной прокладки. Пробивное расстояние S, см, до
значений SCO, 1 см вычисляют по формуле
S = (t/lip — 1,35) 30,
где t/np — напряжение срабатывания, кВ.
Правилами устройства электроустановок (1-8-36) требует-
ся обязательная проверка состояния пробивных предохрани-
телей перед вводом их в эксплуатацию.
В процессе эксплуатации при пробое пробивные предохра-
нители приходят в негодность; возможны их повреждения и
по другим причинам. Правилами технической эксплуатации
(Э-П-13-24) предусмотрена проверка пробивных предохрани-
телей при каждом ремонте оборудования или его перестанов-
ке, а также при предположении о возможном их срабатыва-
нии. Кроме того, при осмотре трансформатора также проверя-
ют предохранители (осматривают их только с внешней стороны,
фарфоровая изоляция должна быть чистой, не иметь сколов,
трещин и других дефектов).
На рис. 23, 24, 25 представлены схемы, позволяющие осу-
ществлять постоянный контроль за состоянием пробивных
предохранителей. Схема на рис. 23 имеет газоразрядную ин-
дикаторную лампу Л, которая при «перекрытии» пробивного
предохранителя IIП нс горит. Работоспособность схемы зави-
сит также и от состояния изоляции сети. Схема на рис. 24 в
значительной мерс свободна от недостатков предыдущей.
54
Рис. 23. Схема контроля пробивного
предохранителя с газоразрядной
лампой
X ЯП
Рис. 24. Схема контроля пробивного
предохранителя с реле
Здесь использован трансформатор токов нулевой последовав
тельности типа ТЗР и реле PC типа ЭС-21. Ток срабатывания
реле составляет 13—15 А, далее увеличение чувствительности
реле ограничено возрастанием индуктивного сопротивления в
цепи пробивного предохранителя.
Наиболее совершенной является схема контроля с усили-
телем (рис. 25),которая фиксирует ток до 0,5 А [8]. В качестве
ДТ использован малогабаритный трансформатор тока с сер-
дечником из стали Э310 20X0,5 мм; 5—6 витков ленты ох-
ватывают цепь заземления пробивного предохранителя, вто-
ричной обмоткой служит катушка 4000 витков ПЭВ- 0,12»
Реле У типа РУ-21/0,015, ток срабатывания 0,015 А, рези-
сторы Р1 сопротивлением 91 КОм, Р2 сопротивлением
20 КОм, диод Д типа Д-808, конденсатор С 20,0X25 В, тран-
55
зисторы Tl, Т2 типа П16. От одного блока питания мощно-
стью 5—10 Вт питается несколько комплектов сигнализаторов.
Недостатки пробивного предохранителя в значительной
степени устраняются применением вентильных схем, напри-
мер, схемы, разработанной и испытанной в Крымском трол-
лейбусном управлении г. Симферополя (рис. 26). Схема со-
стоит из двух параллельных ветвей, содержащих диоды и ти-
ристоры включенные последовательно, при этом каждый из
вентилей зашуптирован конденсатором постоянной емкости.
На схеме Tl, Т2 — тиристоры типа ТВ-200; Д1> Д2 — диоды
типа ВЛ200; R — резистор сопротивлением 3 Ом; С1—С4
конденсаторы типа ПОВ-15 емкостью 399 пФ. Напряжение
срабатывания схемы 1,5 кВ.
Для работы схемы использована особенность вольт-ампер-
ной характеристики тиристора, благодаря которой он может
открываться без тока в цепи управления при большой скоро-
сти нарастания прямого напряжения. Конденсаторы, включен-
ные параллельно тиристорам, защищают их от ложного отпи-
рания, сглаживая возникающие перенапряжения.
8. Защита тяговых сетей от электрического
и магнитного влияния
В практике выполнения троллейбусных линий встречаются
участки контактных сетей, проходящие вдоль (пересекающие)
высоковольтных линий электропередачи или электрифициро-
ванных железных дорог, которые оказывают на контактные
сети троллейбуса электромагнитное влияние. Имеются трол-
лейбусные сети, проходящие по незастроенной территории в
черте города и за его пределами, где источники электромаг-
нитного влияния имеют естественное происхождение (молнии,
магнитные, песчаные и снежные бури).
По характеру воздействия это влияние подразделяется на
электрическое, магнитное и гальваническое. Расчет напряже-
ний, наведенных в контактной сети под воздействием этих
влияний, оценка опасности напряжений для системы и чело-
века, а также меры защиты определяются отдельно. Резуль-
тат одновременного воздействия всех влияний на контактную
сеть находят методом суперпозиции.
Степень электрического влияния высоковольтной линии па
контактную сеть троллейбуса зависит от напряжения воздей-
ствующей линии. Нод воздействием электрического поля в
цоптактной сети троллейбуса, а также в других сетях, прохо-
дящих вдоль влияющей линии, наводится потенциал по отно-
шению к земле.
Системы электроснабжения троллейбуса с изолированны-
ми от земли полюсами и системы с заземленным полюсом в
разной степени подвержены электрическому влиянию. В пер-
56
Рис. 27. Распределение
 i а веден 11 ого пап р я жени я
в контактной сети трол-
лейбуса при изолиро-
ванном (а) и заземлен-
ием (б) проводе
5) Влияющая Wi
сспуч	Конпалтнея сеть
вой из них электрический потенциал наводится как в поло-
жительном, так и в отрицательном контактном проводе.
При системе с заземленным полюсом наведенный потен-
циал отрицательного контактного провода, постоянно соеди-
ненного на тяговой подстанции через проводник с небольшим
сопротивлением с заземляющим контуром, равен потенциалу
земли, т. е. нулю. Положительный контактный провод в рабо-
чем режиме также гальванически связан с землей через внут-
реннее сопротивление преобразовательного агрегата тяговой
подстанции и вторичную обмотку силового трансформатора.
Одновременно следует учесть дополнительную связь положи-
тельного контактного провода с землей через сопротивление
нагрузки, поэтому в рабочем режиме наведенный потенциал
его также равен пулю. При отключенном питании в положи-
тельном контактном проводе будет наводиться напряжение от
влияющей линии [7].
Магнитное влияние на контактную сеть троллейбуса зави-
сит от тока влияющей линии, который создаст в окружающем
пространстве переменное магнитное поле. В проходящих
вдоль влияющей линии троллейбусных и иных сетях индукти-
руется продольная э. д. с., которая распределяется но длине
проводов этих сетей в зависимости от их расположения и ре-
жима работы относительно земли.
В проводе, изолированном от земли, при одинаковом его
расстоянии до влияющей линии наводятся в начале и в конце
участка, подверженного влиянию, равные и противоположные
но знаку напряжения по отношению к земле. Значения этих
напряжений вдоль липин по направлению к ее центру будут
уменьшаться до пуля (рис. 27,а). Наибольшее наведенное на-
пряжение будет иметь место по концам участка. Очевидно,
что такое напряжение будет и на всех других участках кон-
тактной сети и системы электроснабжения, гальванически свя-
занных с местами, подверженными влиянию.
В случае заземления одного из концов провода, подвер-
женного влиянию, на другом его конце наведенное напряже-
ние будет наибольшим (рис. 27,6).
Среди особенностей электромагнитного влияния необходи-
мо отметить возникновение вторичных электромагнитных по-
лей в проходящих вдоль влияющей, а также вдоль подвер-
женной влиянию линии рельсах, заземленных тросах, которые
57
уменьшают основное наведенное поле и способствуют сниже-
нию наведенных напряжений.
Магнитному влиянию подвергнуты также и кабельные ли-
нии. Применяемые на городском электрическом транспорте
для питания тяговых сетей бронированные марки кабелей за-
щищены от этого влияния ввиду экранирующего действия за-
земленной бронслепты.
Гальваническое влияние обусловливается значением блуж-
дающего тока влияющей линии. Для систем электроснабже-
ния троллейбусов вопросы защиты от этого влияния достаточ-
но подробно разработаны АКХ им. К. Д. Памфилова.
Значения напряжений, наведенных в контактных сетях
троллейбуса, зависят от характера влияющих электрических
и магнитных полей, напряженность которых в значительной
мере зависят от асимметрии цепей — как влияющих, так и вос-
принимающих это влияние.
Влияющие цепи высокого напряжения делятся па две
группы по степени симметрии. К полностью несимметричным
линиям высокого напряжения относятся:
контактная сеть электрифицированных железных дорог;
линия электропередачи однофазного тока с использовани-
ем земли в качестве обратного провода;
трехфазная линия электропередачи, работающая с исполь-
зованием земли в качестве одного из проводов.
Остальные электрические цепи относятся к группе частич-
но несимметричных цепей, так как в эксплуатации пет цепей
с абсолютно одинаковыми параметрами проводов.
Подверженные влиянию сети также подразделяются по
степени симметрии. Троллейбусные сети, работающие по изо-
лированной от земли системе питания, очевидно, можно отнес-
ти к более симметричным цепям, чем сети заземленной систе-
мы. Цепи с высокой симметрией менее подвержены влиянию
электрических и магнитных полей [14].
Рассмотрим составляющие электромагнитного влияния вы-
соковольтной линии на контактную сеть троллейбуса, оценим
опасность этих составляющих для человека, имеющего кон-
такт с системой электроснабжения троллейбуса, и способы
защиты от этого влияния.
Для любой длины контактной сети и сложности конфигу-
рации трассы: параллельное А—В и C—D и косое В—С сбли-
жения с высоковольтной линией (рис. 28) имеем напряжение
опасного магнитного влияния [12], В.
= VW/'V	(5)
7 — 1
где со — угловая частота, рад, <o = 2n/ (здесь f — основная ча-
стота влияющего тока. Гц, для линий электропереда-
чи и электротяги переменного тока f = 50 Гц);
58
гэ — коэффициент экранирования между высоковольтной
линией и контактной сетью;
MAj — коэффициент взаимной индукции;
lj — влияющий ток /-го участка, А;
lj — длина /-го участка сближения, км.
В случае параллельного сближения формула (5) упроща-
ется и напряжение опасного магнитного влияния
UH^r3I3MAil3i.	(6)
Приведенные выражения (5) и (6) верны для участка
сближения контактной сети протяженностью до 40 км.
Коэффициент экранирования г3 между высоковольтной ли-
пией и контактной сетью
э —	об.к’
где гр> Гт, /*об.к — коэффициенты экранирующего действия соот-
ветственно: рельсов железнодорожных пу-
тей; тросов, подвешенных на опорах ЛЭП
или проложенных в земле; оболочки ка-
беля.
Рис. 28. К определению параметров сближения высоковольтной линии к
контактной сети троллейбуса в горизонтальной (а) и вертикальной (б)
плоскостях
59
При расчетах в районах с удельным сопротивлением грун-
та р= 10ч-100 Ом-м значения коэффициента гр принимают
по табл. 2.
Таблица 2
Тип железнодорожной линии	Зщгн иня при расстоянии от железнодо- рожного полотна до копiаканон сети чроллейбгеа. м		
	до 5‘)	|	50-100	|	свыше 100
Неэлс-ктрифицированная линия			
однопутная	0,9	1,0	1,0
двухпутная	0,8	0,9	1,0
Электрифицированная линия			
однопутная	0,56	0,8	1,0
двухпутная	0,46	0,7	1,0
Коэффициент взаимной индукции может быть определен с
точностью до 20—15% (погрешность здесь допущена в сторо-
ну запаса), Гн/км:
MAi - 2- 10-!1п
с i-SQoKp '/i2
(7)
где a3 — расстояние между однородными цепями (по горизон-
тали), м;
Ъ — высота подвешивания влияющего провода, м;
с — высота подвешивания провода, подверженного влия-
нию, м;
р — удельное сопротивление земли, Ом-м;
f — частота влияющего тока, Гц.
Ориентировочные значения гт приведены в табл. 3.
Т а блица 3
р. Ом-'1	Значения /-г для троса с площадью сечения, мм’								
	ме.нюго алюми- ниевого		с та.lea л ю- мппиевого мешого		алюми- ниевого '	ста.юалю- МИ11ИРВОГО ме.нюго 1		алюми- ниевого	
	5>1		57,5		120	117		]5(>	117
-3—100 101—500	0,65 0,58	0,70 0,63	0,69 0,62	0,58 0,52	0,60 0,53	0.59 0,52	0,57 0,50	0,59 0,51	0,90 0,83
Формула (7) справедлива при параллельном расположе-
нии проводов. Для определения значения МЛ{ при косом уча-
стке сближения можно пользоваться также формулой (7), но
во
лргг этом а3 с погрешностью 5—10% следует заменить неко-
торым значением эквивалентной ширины сближения, опреде-
ляемым по формулам:
аэ = 0,5(а, -ф-а,} при условии ах
при условии	'Зя,;
а3 ~ Он _г 3 при условии ах
где а\ и По — расстояния сближения по концам участка.
Значение MAi можно с достаточной для инженерных рас-
четов точностью определить но номограмме (рис. 29). Номо-
грамма составлена для частоты 50 Гц. Прямая линия, соеди-
няющая точки па первой и третьей шкалах, даст значение а3
по второй шкале (точка Д). Пересечение линии АВ (см.
рис. 29) покажет значение но четвертой шкале. Удельная
проводимость земли задается на пятой шкале точкой В.
Обусловленное магнитным и электрическим влиянием на-
пряжение в контактной сети троллейбуса необходимо опреде-
лять с учетом режима работы влияющей линии. При этом сле-
дует различать нормальный режим работы влияющей линии,
когда время се воздействия па контактную сеть троллейбуса
длительное, и режим аварийный (например, короткое замыка-
ние), когда время воздействия определяется параметрами ее
защиты. Так, например, полное время отключения защиты от
«коротко-'о за мыкания па землю электрифицированных желез-
оы.х дорог в зависимости о г места повреждения колеблется в
широких пределах от 0,25 до 3 с.
Оценивают опасность напряжения, обусловленного магнит-
ным и электрическим влиянием, сравнением полученных рас-
четом значений напряжения и времени его возможного воз-
действия на человека с рекомендуемыми допустимыми значе-
ниями напряжения и тока через тело человека (см. с. 77).
Меры защиты от поражения электрическим током, обус-
ловленным магнитным и электрическим влиянием, выбирают
исходя из особенностей воздействия на человека каждой из
составляющих наведенного напряжения (от магнитного и от
электрического влияний).
При магнитном влиянии опасной является электродвижу-
щая сила (э. д. с.) в цепи контактный провод — земля, так
.как в данном случае прикосновение к троллейбусу с повреж-
денной изоляцией силовых цепей равносильно прикосновению
к зажимам генератора даже при отсутствии рабочего напря-
жения в контактной сети. При нормальной изоляции силовых
цепей троллейбуса относительно корпуса ток, вызванный маг-
нитным влиянием, будет проходить через емкость силовых це-
лей Су к относительно корпуса троллейбуса (па рис. 30 путь
61
Рис. 29. Номограмма для определения коэффициента взаимной ив-
дукции М в зависимости от эквивалентной ширины (аз) сближе-
ния между влияющей линией и линией, подверженной влиянию це-
пями и проводимостью земли а при частоте 50 Гц
62
о! or юшная лини я
Рис. 30 . К определению опасности
электрического и магнитного влия-
нии в случае прикосновения пасса-
жира. стоящего на земле, к корпусу
троллейбуса:
/< — корпус троллейбуса; A’j — сопротивле-
ние замещения пассажира
тока показал штриховой лини-
ей); Сг к в расчетах принима-
ют равной 0,1 мкФ.
Для снижения магнитного
и электрического влияния со
стороны высоковольтной ли-
нии на контактную сеть трол-
ле йбу с а н ео бх оди м о увеличи-
вать расстояние между ними.
Если невозможно выполнить
это требование ио тсхиико-
эко]'омическим соображениям,
используют варианты с уста-
новкой на троллейбусной ли-
нии защитны?; устройств.
Защита контактной сети от
ма: ннтиого влияния может
осуществляться, например,
компенсирующими ус тройства-
ми. Действие их основано на
гом. что они создают вторичные магнитные поля, которые
индуктируют в подверженных влиянию цепях э. д. с., направ-
ленные против э. д. с., индуктируемой влияющей линией. К
таким устройствам относятся: заземленные тросы, рельсы же-
лезнодорожных и трамвайных путей, оболочки кабелей и за-
'.с-м лепные трубопроводы, расположенные параллельно под-
чрженной влиянию контактно!! сети троллейбуса. Часто эти
устройства являются естественными спутниками контактных
сетей? и их защитное влияние необходимо учитывать. Для при-
.мепеиия их в качестве искусственных средств необходимо
иметь соответствующее технико-экономическое обоснование.
Для защиты могут применяться вилитовыс разрядники, ко-
торые подключают между контактным проводом и землей [14].
Напряжение опасного электрического влияния при слож-
ной конфигурации трассы сближения контактной сети с высо-
ковольтной линией рассчитывают на основании данных их
взаимного расположения по формуле
идо кэ— в зависимости от типа влияющей линии принимается
равным: 0,25 — для трехфазной ЛЭП с изолирован-
ной нейтралью при заземлении фазного провода;
0,2 — для однофазной двухпроводной ЛЭП при за-
землении одного провода;	0,32 — для трехфазной
ЛЭП системы два провода — земля; 0,24 — для
электрифицированной железной дороги однофазного
тока;
63
U\ — линейное напряжение проводов влияющей линии, В;
b и с — средняя высота подвешивания проводов соответст-
венно влияющей липин и контактной сети троллей-
буса, м;
ат — расстояние между влияющей линией и контактной
сетью на /;?-м участке сложной трассы сближения, м,
в слуаче, если угол а^=30° (см. рис. 28), это расстоя-
ние равно a/cosa;
/я— длина участка сближения, км;
/ — длина участка контактной сети, км;
— коэффициент экранирования деревьями; для сплош-
ного ряда ^д = 0,7;
qT — коэффициент экранирования заземления троса (для
высоковольтной линии q-r = 0,7).
При параллеьной трассе сближения высоковольтной линии
и троллейбусной контактной сети напряжение опасного элект-
рического влияния
(8-
а' -- Ь- с- I
где а — расстояние между влияющей линией и контактной се-
тью, м;
13 — длина участка сближения, км.
При расчете напряжения опасного электрического влияния
следует учитывать искажение формы кривой переменного тока
линий электропередачи. Например, однофазный ток контакт-
ной сети железных дорог выпрямляется на электровозах по
схемам мостовой или с нулевым выводом. Тяговые двигатели
питаются пульсирующим выпрямленным током. Высшие гар-
монические выпрямленного тока и постоянная э. д. с. тяговых
двигателей определяют’ искажение кривой переменного тока.
Каждая гармоника создаст в подверженной влиянию цепи
свою индуктированную э. д. с. с мгновенным значением
^2/2-11 ~ (2я -|- 1) Alzn--: isin [(2/z + 1) oj t cp2n+1 — tv/2] Z>)
где 2/2 4-1 — номер гармоники;
<P2n+i — фазовый угол гармоники;
—коэффициент взаимной индукции, Гн/км;
/лкгп+Р — амплитудное значение тока, А.
Мгновенное значение э. д. с.
е — К2 s ^гл+1 sin [(2/z 4- 1) + <p2rt+1 — ir/2],
n —0
,где Егп+i — действующее значение гармоники, В.
64
Действующее значение продольной э. д. с.
Е — I/	-1-1 !!-’Н1 E.-.Ejc^,
'	/2-1
где Е\ -действующее значение основной гармоники (50 Гц)
продольной э. д. с., В; 
л-ф — коэффициент искажения, равный |/ ] у v^Xi-i'-^i.
Значение коэффициента искажения было рассчитано и про-
верено экспериментально [14], что позволило для железнодо-
рожной влияющей сети принять его равным 1,11.
Оценка опасности наведенного напряжения в проводах
контактной сети определяется так же, как и в случае магнит-
ного влияния, сравнением двух значений напряжения — рас-
четного и допустимого с учетом времени их воздействия и ре-
жима работы влияющей линии.
Если невозможно уменьшить напряжение электрического
влияния увеличением расстояния между <1ЭП и контактной
сетью, то наиболее эффективным способом защиты от наве-
денного напряжения является шунтирование контактной сети
на землю защитными устройствами. Это позволяет в значи-
тельной степени ослабить электрическое влияние от ЛЭП на
сеть троллейбуса.
В качестве защитных устройств можно применять резисто-
ры, конденсаторы или индуктивные катушки. Однако в этих
устройствах будут иметь место дополнительные потери элект-
рической энергии, вызываемые выпрямленным током в кон-
тактной сети троллейбуса. Защитные устройства из резисто-
ров, кроме того, снижают сопротивление контактной сети по
отношению к земле, что понижает эффективность изолирован-
ной системы электроснабжения, ухудшая в ней условия по
электробезопасностп. Индуктивные катушки требуют индиви-
дуального изготовления, относительно дороги и громоздки.
Потери электрической энергии предъявляют требования к
значению мощности рассеяния защитного активного сопротив-
ления Р?„ которая должна удовлетворять неравенствам:
/’3>^/?3;	(9)
где Р3 — сопротивление защитного резистора, Ом;
(Зри — результирующее индуктированное напряжение по от-
ношению к земле от электрического и магнитного
влияний, В;
/р — разрядный ток, А.
Наиболее эффективны защитные конденсаторы, в которых
практически отсутствуют потери электроэнергии, кроме того,
5—740	65
они усиливают защит}- контактной сети от индуктированных
атмосферных перенапряжений. В этом случае емкость С3 за-
щитного конденсатора в фарадах
С3^(П -1)(C,JZ	(Ю)
где n = U3IUдоп — степень снижения индуктированного напря-
жения, В;
С2а —эквивалентная взаимная емкость, равная
взаимной емкости между контактным прово-
дом троллейбуса и влияющей линией, Ф/км;
Сл—емкость контактного провода троллейбуса но
отношению к земле, Ф/км.
В качестве защитных используют конденсаторы КБГ, рассчи-
танные па работу при температуре от —60° до +70° и влаж-
ности воздуха до 98%, что позволяет их устанавливать непо-
средственно иа опорах контактной сети. При выборе конден-
саторов КБГ следует учитывать допустимые значения напря-
жения переменного тока (табл. 4).	(
Таблица 4
Номинал’-ное напряжение постоянного юка. В		Допустимое значение напряжения п-. р. м. ююго тока • ля коп юса юрлв емкостью до 2 мкФ, В	
		при частоте "Ф Гц	при искажен!юн форме крнвин тока
400		250	191)
600		3U0	225
1000		400	300
1500		500	375
В случае необходимости можно вычислить суммарные по-
тери Рл в конденсаторе при несинусоидальной форме криво!
напряжения для п гармоник:
Рл — «, С3 £ k Ul tg О;.,	(11;
4--1
где cdi — круговая частота основной гармоники, равна*
314 с-1;
k — порядковый номер гармоники;
Uh— действующее значение напряжения для k-й гармони'
ки (табл. 5), В;
— тангенс угла потерь, соответствующий данной час-
тоте.
Суммарный потенциал Upe3 относительно земли в каждо!
точке троллейбусной контактной сети складывается из н4
66
in• = ного П'ка кснтактиий сети Uvz и переменных
:,с.— электромагнитной (Л (продольной) э. д. с. и по-
тенциала ОТ электрического ВЛИЯНИЯ Г.-. Сдвинутых ^ОДД’У со-
ГиГ, ;:<• угол 9СГ.
Ц . Г, 1 Uv ut	(12)
З’лдкпе i'i- , определяют для наиболее исбоагс яр :ятных
усоовпй. т. ю .-jpii совпадении фаз.
Т а б л и ц а 5
» rspw <: ”.!< /г		и. .1 ; i с - А ; С -j п;-u U(> - - CJJ	и г ‘ ле м.л.му. г ч;:::		U;.. 1:1».i / ’ . • UuC В 1	*• И
1 2 •3 4	<Ю0 12:»0 i	O.OoOl) и,0100 0,0042 0,0024 1	0,065 0, (>35 0,028 0,015	42 23 i3 8,5
П р л м счаи и е. V выпрямленное напря/кенне; у\ — частоia /с-н гармоники.
Пример расчета защиты участка контактной сети троллейбуса от элек-
трического и магнитного слияния В городе па одном из маршрутов трол-
лейбусная линия приходит ; I протяжении 580 м вдоль линии электропе-
редачи (рис. 31). Требуемся оценить опасность сближения линии троллей-
буса с ЛЭН для оборудования троллейбуса и человека, имеющего с ним
контакт, от электрического и магнитного влияния.
Zl а и и ы е д л я расчет а. ЛЭП—трехфазная, двухцепиая, переменного
тока, напряжением 110 кВ, с глухозаземленной нейтралью, опоры метал-
лические; взаимное расположение проводов ЛЭП на опоре представлено
на рис. 32; один стальной грозозащитный трос. Ток ЛЭП в нормальном
режиме 125 А. Ток ЛЭП при коротком замыкании фазы на землю 9660 А.
Аварийный режим ЛЭП длится 0,5 с.
Троллейбусная контактная сеть подключена к системе с изолированны-
ми полюсами, напряжение в сети 550 Б, высота подвески контактных про-
1 Выполнен в Гипрокоммундортрапсе
Рис. 31. План ЛЭП и контактной сети на участке сближения
67

Рис. 32. Взаимное расположение
проводов ЛЭП и контактной сети
троллейбуса
водов 5,8 м, тип подвески — цеп-
ная. Удельное сопротивление грунта
на всем протяжении сближения <)^
= 30 Ом м. Деревья вдоль трассы
между ЛЭП и контактной сетью от-
сутствуют.
При расчете напряжений, наве-
денных в контактных проводах трол-
лейбусной сети, каждую из двух
цепей ЛЭП рассматривают по от-
дельности в виде трех однофазных
линий с общим заземленным нуле-
вым проводом и со взаимным сдви-
гом фаз на 120 электрических граду-
сов.
Расчет выполняют независимо
для каждой из линий двух цепей, а
затем осуществляют векторное сло-
жение, которое дает результирую-
щую электродвижущую силу, наве-
денную в контактной сети троллей-
буса от магнитного влияния.
Аналогично находят результирующую электродвижущую силу, наведен-
ную в сети троллейбуса от электрического влияния.
Из анализа геометрических параметров сближения ЛЭП к контактной
сети можно сделать вывод о косом сближении двух линий с парамеч рами
сближения а\ и о2. При этом а} < а2 и а> < что позволяет воспользо-
ваться при расчетах более простыми формулами параллельного сближения
линии [6], замелив расстояние сближения П] и а2 соотвстсюующим эк-
вивалентным Яз = 0,5 (ai + tfs).
Высота подвеса влияющего провода ЛЭП также неодинакова на про-
тяжении пролета между опорами ЛЭП. Без существенной погрешности се
можно заменить эквивалентным значением 6Э-
Напряжение опасного магнитного влияния определяем по формуле (6)
- 2-ЗД4-50 0,9/э Л4л-0r5S,
где Л.— ток влияющей фазы ЛЭП для различных режимов работы, значе-
ние которого берется из исходных данных.
Коэффициент
МА - 2.10—1 In	^г+ U, Ч- 5,8 800]/'30 50 )2
/^ + (6, — 5,8)-
Данные расчета напряжения магнитного влияния сводятся в табл. 6.
Напряжение, обусловленное магнитным влиянием ЛЭП на контактную
сеть троллейбуса, достигнет для заданных условий максимального значе-
ния 520 В при коротком замыкании фазы Ф1 на землю. Длительность ава-
рийного состояния ЛЭП равна 0,5 с. Человек, стоящий на земле и прикос-
нувшийся к корпусу троллейбуса (см. рис. 30), который находится в точке
контактной сети с наибольшим наведенным потенциалом, включается в по-
следовательную электрическую цепь, состоящую из конденсатора С^к ем-
костью 0,1 мкФ и сопротивления тела человека (1000 Ом). Опасность на-
хождения для человека в этой цепи определяется из данных с. 77. При
этом опасность наведенного напряжения определялась в предположении,
что изоляция силовых цепей троллейбуса соответствует норме (200 кОм).
68
Таблица 6
.Прове'2 .’1ЭП (см. г it.. 32)	Геометрические характерно!ики сближения.\1		
		бЭ	с
Результирующее значе-
ние Ц в различных
режимах работы ЛЭП
после векторного
сложения
Первой цепи: Ф1 Ф2 ФЗ	25,5 24,0 23,2	15,9 20,7 25,1	ОО ОО со	6,3 6,24 6,12
Второй цепи: Ф1	28,7	15,9	5,8	6,1
Ф2	31,7	20,7	5,8	5,93
ФЗ	27,0	25,1	5,8	5,94
6,8	520	В нормальном режи-
6,75	521	ме работы ЛЭП при
6,6	512	/лэп = 125 А,
		^м-0,3 В.
6,6	510	При коротком замы-
6,4	495	кании фазы Ф1 на
6,4	496	землю /Лэп = 9660 А.
(Л,-520 В.
При отключении од-
ной фазы ЛЭП
б'м-14 В
На частоте 50 Гц емкостная составляющая электрического сопротивле-
ния СЧ/; составит 32 кОм, с учетом шунтирующего влияния R\k, Rn*. (см.
рис. 30) общее сопротивление уменьшено до 27,6 кОм, значение тока через
520
тело человека будет равно—----------=18.5 мА. Этот ток будет проходить
2/ ,6+1
в течение 0,5 с, что па много ниже допускаемого (см. с. 77).
Дополнительной защиты пассажира, стоящего па земле и прикоснув-
шегося к корпусу троллейбуса, не требуется, если изоляция троллейбуса
соответствует норме. Если повреждена изоляция троллейбуса и наведен-
ное напряжение попало из контактной сети па корпус, ток через тело
человека определяется исключительно его сопротивлением и составит
520 В/1000 Ом^520 мА, что превышает допустимое значение в 5 раз. С
учетом того, что сопротивление изоляции троллейбуса постоянно контроли-
руется. дополнительные защитные мероприятия нс требуются.
Напряжение опасного электрического влияния определяем по форму-
ле (8)
Т J	т j	be	__ (Л О 110	. . .
э —	\ Яд 9т о . Г, ’ ~~Г —	1 X
а-t Ь- -с-	/	-|/
X 0,7------В.
-j- 5,8- 2,4
Здесь значения коэффициентов кэ, 7т взяты из Гб]. Данные расчета
напряжения от электрического влияния сводятся в табл. 7.
Наибольшее напряжение электрического влияния составляет 278 В, что
соответствует случаю короткого замыкания фазы на землю, которое длит-
ся 0.5 с.
69
р я жеI: и я \ к? кт р и че-
Расчет результирующего
сксго к магии 1пого влиянии i
н.гчспия наведенного
ал? юн в табл. 8
Т а блица 8
Режим работы ЛЭП	Ток ЛЭП. А	Резу.р»: пру’окк'Г •;iiu4C’!;ie напряжения ст электрического и магии того влияния
1	1	
Н о р м а л ь и ы й р еж 1i м	123	Ц,„ р'о.Т 4- 76’= 76,01 В
Короткое замыкание фазы Ф1	9660	сри - V •г>201 • 27$-’ - 580 В
Отключение фазы Ф1 при отсутствии короткого замы-			
		Прп ] 14-	2782 =-- 27,85 В
кания		
С учетом имеющейся защиты наибольшее значение 6’ри (случай корот-
кого замыкания фазы Ф1):
{/рИ = Г'5202-I 2782 = 390 В.
Суммарный потенциал относительно земли для наиболее неблагоприят-
ных условий (совпадение фаз и время 0,5 с)
[/рсд и12 + £/ри з- 600 -• 590 = 1190 В.
Это значение с учетом продолжительности воздействия не превышает
уровень напряжения, допускаемый изоляцией системы питания.
70
9. Управляемые выпрямители.
Модульный принцип построения схем питания
Стремление повысить стабильность напряжения на шипах
подстанции для обеспечения повышенных скоростей движения
подвижного состава при экономичном расходовании электри-
ческой энергии п возможность за счет использования тиристо-
ров отказаться от применения на тяговых подстанциях быст-
родействующих выключателей (при децентрализованной си-
стеме питания) для отключения тока к. з. привели к созданию
управляемых выпрямительных агрегатов.
11лавное бесконтактное регулирование выпрямленного на-
пряжения может ос\ществляться с использованием тиристо-
ров пли управляемых реакторов. Наиболее перспективным для
подстанций городского электрического транспорта является
регулирование напряжения с помощью тиристоров. Напряже-
ние можно стабилизировать изменением угла управления ти-
ристорами, что позволяет изменять среднее выпрямленное на-
пряжение.
Бесконтактная коммутация выпрямленного тока с исполь-
зованием тиристоров основана на том, что при снятии управ-
ляющих импульсов с тиристоров они завираются, и ток в це-
пи прерывается.
Опытный образец управляемого преобразовательного агре-
гата был выполнен па базе существующего серийного неуп-
равляемого преобразователя с заменой части диодов,
тиристорам!!, усовершенствованием схемы их управления и
внесением частичных изменений в схемы автоматики агрегата
[1]. В соответствии со структурной схемой управляемого агре-
гата в цепи каждой части вторичной обмотки имеется по два
диода и два тиристора, параллельно выходу выпрямителя
включен диод, предназначенный для разряда энергии, которая
запасается в индуктивности нагрузки при отключении выпря-
мителя. В схеме имеется шесть блоков управления тиристо-
рами, получающих питание от специального трансформатора
системы питания, подключенного ко вторичной обмотке сило-
вого трансформатора; датчик короткого замыкания; блок за-
щиты, предназначенный для отключения тиристорным преоб-
разователем токов к. з.
Совершенствование по повышению надежности системы
электроснабжения трамвая и троллейбуса на вылетных лини-
ях осуществляется путем ее децентрализации. В сложных
транспортных узлах используют централизованные системы с
многоагрегатными подстанциями. Чтобы реализовать преиму-
щества децентрализованных систем в сложных транспортных
узлах применяют модульную схему питания.
Положительный опыт эксплуатации децентрализованной
системы электроснабжения показал повышенную надежность
71
и экономичность одноагрсгатпых тяговых подстанций. Так, пс
аналитическим расчетам, проведенным Мосгортранспроектом
иа основе статистики отказов элементов децентрализованной
системы, вероятность внезапного отказа подстанции (4,2Х
Х10 4) значительно ниже, чем вероятность простоя подстан-
ции иа профилактическом ремонте (10-2). Вероятность про-
стоя двух рядом стоящих подстанций, который вызывает обес^
точиваиие участка линии, по расчетам равна 10~4 (около 1 ч в
год).
За пять лет эксплуатации одной из московских линий
было отмечено всего четыре простоя транспорта, вызванного
этой причиной. Суммарное время простоя составило 55 мин.
В начальном периоде эксплуатации децентрализованной
системы электроснабжения считалось, что ее использование
возможно только на вылетных линиях электрического транс-
порта, а в сложных транспортных узлах с разветвленной се-
тью целесообразно сооружать многоагрегатпые тяговые под-
станции.
Мосгортранспроскт разработал проект многоагрегатной
тяговой подстанции с модульной схемой электрически?; соеди-
нений (рис. 33).
Аналогом модуля явилась схема идь’оагрсгатиой подстан-
ции: агрегат — две питающие линии и секционный выключа-
тель.
Рис. 33. Однолинейная схема модуля
(разработка Мосгортранспроскт):
Р — разъединители РВК-10-2С00; В — выклю-
чатели ВАТ-43-2000
Рис. 34. Модульная схе-
ма питания (вариант
МЭИ)
72
Преимуществами модульной схехмы являются:
повышенный уровень надежности по сравнению с обычной
схемой многоагрегатиой подстанции для централизованной си-
стемы питания;
снижение капитальных затрат па сооружение модульной
подстанции (строительная часть) по сравнению с затратами
на одноагрегатиыс подстанции, число которых равно количе-
ству модулей на модульной подстанции;
возможность использования принципов децентрализован-
ной системы питания для сложных транспортных сетей, осо-
бенно в центре города.
Модуль (агрегат — линия) на базе управляемого выпрями-
теля разработал Московский энергетический институт (МЭИ).
Этот модуль предполагает следующие особенности:
наличие управляемого выпрямительного агрегата, соеди-
ненного непосредственно с двумя (или одной) питающими ли-
ниями (рис. 34);
отсутствие системы сборных шин напряжением 600 В:
возможность уменьшения габаритных размеров ячеек 600 В;
применение полностью бесконтактных схем защиты, авто-
матики и управления (датчики коротких замыканий, перегру-
зок, испытатель линий постоянного тока, максимальная токо-
вая и максимальная токовая направленная защиты).
На модульной подстанции со стороны переменного тока в
ближайшее время изменений не предусматривается. В даль-
нейшем при разработке промышленного типа тиристорного
выключателя и комплекса защит на бесконтактных элементах
будет создана возможность для осуществления промышлен-
ного комплектного выпуска всего оборудования тяговых под-
станций [5].
Глава III
УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
ПРИ ЕГО КОНТАКТЕ С ЭЛЕМЕНТАМИ
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
10. Виды поражений человека электрическим током
Во время работы любой системы электроснабжения в том
числе и иа городском электротранспорте должна быть исклю-
чена возможность попадания человека, имеющего контакт с
электроустановками, под напряжение. Чтобы определить тре-
бования к защите от электрического тока в системе электро-
снабжения, необходимо ознакомиться с его действием на ор-
ганизм человека, определить допустимые значения тока через
человека и опасные значения напряжения с учетом зависимо-
сти этих основных параметров электроустановки от рода тока,
его частоты и т. и.
Электрический ток, проходящий через тело человека, мо-
жет оказывать термическое, электролитическое и биологичес-
кое действие.
Термическое воздействие сопровождается главным образом
ожогами тела, нагревом и повреждением кровеносных сосу-
дов, сердца, мозга и других органов, что вызывает в них
серьезные функциональные расстройства. Электролитическое
воздействие сопровождается разложением органической жид-
кости, в том числе крови, что приводят к значительным нару-
шениям се физико-химических составов, а также к разрушению
ткани. Биологическое воздействие электрического тока выра-
жается в нарушении биоэлектрических процессов организма
человека, следствием чего могут быть судорожное сокращение
мышц, расстройство дыхания или нарушение сердечной дея-
тельности.
Результаты перечисленных действий электрического тока
на живой организм зависят от многих факторов, среди кото-
рых основными являются род, частота и значение тока, дли-
тельность его воздействия, сопротивление тела человека п па-
раметры окружающей среды.
74
11СС..Ж‘ .I? Я!; ЖГИПОВЛСНО, ЧК? ПОСТОЯННЫЙ ТОК П |)! I ПЯ-
чряж;a .. • .•' ’(‘О В мсиео опасны для <.слсвска, чем
псрсгж :шыи. i;o эта pa.пища умен. шается с повышением
наирж ;е:.чя л при 300 В очасиосзз сбоих па пряжений урав-
нивав i-.л. При виздсйсгвпп постоя иного на и ряжения вы-
ше 500 3 значение постоянного тиха становится опаснее равно-
го с?Ч'' '.'еремепиого ток::. Следует отмолить также, что посто-
янный кт; даст ичель резкие удары при быстром разрыве це-
пи. Так, при токе ниже порога ощущения разрыв цени вызы-
вает с^рясенио с резким судореши.-м сокращением мышц
рук (111.
> сгагн'влспо, чю степень опасности постоянного тока
завяслз от взаимного расположения полюсов источника.
Ток восходящего направления ст йог к голове более опасен.
Нет основании считать переменный ток повышенной часто-
ты в пределах 100 - 1000 Гц менее опасным. Исследования по-
казали, что опасность переменного тока в диапазоне частот
50—500 Гц с увеличением частоты тока, начиная с 50 Гц, не
только не падает, по даже несколько повышается. Объясняет-
ся это тем, что хотя физиологическая активность тока с по-
вышением частоты и уменьшается, но увеличение тока вслед-
ствие снижения общего сопротивления тела человека, наблю-
даемое при небольших напряжениях, может сделать его не
менее опасным.
Эти положения необходимо учитывать при определении
допустимых пара метро»: изоляции системы электроснабжения
троллейбуса, имея в виду шестую гармоническую составляю-
щую выпрямленного тока, частота которой равна 300 Гц, а
значение достигает 45 В.
Как отмечают многие исследователи, одновременное дей-
ствие постоянного н переменного тока значительно сильнее,
чем каждого в отдельности. Этим положением объясняется
сильное воздействие на организм человека выпрямленного
тока.
Данные лаборатории охраны труда МЭИ показывают, что
порог ощущения выпрямленного однополупериодиого тока ча-
стотен 60 Гц в 1,3—1,5 раза ниже, чем для переменного иевы-
прямлешки о с той же частотой.
Выпрямленный ток содержит постоянную составляющую
и, следовательно, его действие на организм зависит от направ-
ления протекания. Установлено, что пульсирующий ток нис-
ходящего направления, т. е. ток, протекающий в направлении
от рук к ногам, имеет значительно меньшую поражающую
способность, чем восходящий ток. В [11] указано, что мини-
мальное фибрилл янноннос значение нисходящего тока в 1,5 ра-
за выше минимального значения восходящего тока. По этим
причинам пробой цепей отрицательного полюса на корпус
троллейбуса будет представлять для пассажиров, стоя-
75
Рис. 36. Изменение электрического
сопротивления тела человека в за-
висимости от вида раздражителя:
1 — укол; 2 — звук; 3 — у;;гр
Рис. 35. Зависимость тока через те-
ло человека от переменной состав-
ляющей выпрямленного тока
щих па земле, большую опасность, чем пробой цепей положи-
тельного полюса при одном и том же значении тока в обоих
случаях.
Сопротивление тела человека зависит от рода тока, напря-
жения, частоты тока, площади соприкосновения с электроус-
тановкой, состояния поверхности кожи, пути тока и биоэлект-
рических факторов.
Сопротивление тела человека постоянному току выше, чем
переменному, в 1,5—2 раза. Но при совместном воздействии
обоих токов сопротивление тела человека постоянному току
зависит от значения переменного тока, и с увеличением пос-
леднего, как отмечено в работе Шппунова Н. В. (МЭИ), со-
противление постоянному току падает (рис. 35). При одно-
временном воздействии постоянного и переменного тока и воз-
растании переменной составляющей напряжения сопротивле-
ние постоянному току R= приближается к сопротивлению пе-
ременному току R~, т. е. R^~ стремится к и при зна-
чении переменного тока через тело человека, равном 10 мА и
выше, можно считать, что они равны.
В. Е. Мапойлов [11] приводит результаты исследования из-
менения электрического сопротивления тела человека в зави-
симости от различных раздражителей (рис. 36). Так, при не-
ожиданном для испытуемого человека звуке электрическое
сопротивление его тела падает в течение первых 5 мин после
раздражения в несколько раз и в последующие 25 мнн мед-
ленно восстанавливается до начального значения.
Этот факт необходимо учитывать при определении пара-
метров электробезопасности пассажиров, водителей и пешехо-
дов, так как современная транспортная ситуация с тенденци-
ей к интенсификации движения на городских магистралях мо-
жет повлиять на снижение электрического сопротивления тела
человека.
Сопротивление тела человека меняется в зависимости от
многих факторов в широких пределах.
76
честве минимального для расчетов принимать это значение
равным 1000 Ом. В дальнейших расчетах будет также исполь-
зовано это значение.
Относительно значения напряжения, при котором происхо-
дит поражение, необходимо помнить, что между поражающи-
ми напряжениями и исходом поражения не существует пря-
мой зависимости: поражение со смертельным исходом может
наступить и при 5—6 В.
При проектировании, расчете и эксплуатационном контро-
ле защитного оборудования и устройств необходимо исходить
из безопасных для человека значений тока и напряжения в
зависимости от длительности контакта человека с установкой
и в зависимости от пути тока через тело человека.
В СССР и в других странах сделана попытка определить
значения безопасных токов и напряжений. С учетом значитель-
ного экспериментального и статистического материала о дей-
ствии электрического тока на живой организм и проведенных
исследований Всесоюзная комиссия по электробезопасности
при центральном научно-техническом обществе электропро-
мышленности (ЦЕПТОЭП) рекомендовала следующие допу-
стимые для человека (путь тока ладонь — ступня) значения
напряжения и синусоидального тока промышленной частоты
50 Гц и постоянного тока:
Переменный ток в сетях.		напряжением до 1000 В				
Длительность	3—10 3,0	1,0	0,7	0,5	0,2	0,1
протекания, с Допустимое	36	36	50	75	100	250	500
напряжение, В Допустимый	б 6	50	75	100	250	500
ток, мЛ
Постоянный ток
Допустимое	100	100	150	200	2'0 400	.'00
напряжение, В						
Допустимый	50	50	150	200	250 400	.'>00
ток, мА						
Наиболее тяжелым является случай поражения электриче-
ским током при прикосновении человека непосредственно к
двум различным полюсам электросети. В этих условиях исход
поражения нс зависит от параметров изоляции сети: ток, про-
текающий через организм человека, определяется только на-
пряжением между полюсами и сопротивлением тела в данный
момент времени.
При любой системе электроснабжения, принятой на город-
ском электрическом транспорте, одновременное прикосновение
к двум полюсам представляет смертельную опасность. Одна-
ко этот случай не является определяющим — большинство
(до 80%) поражений электрическим током происходит при
77
прикосновения к одной фазе (полюсу). Далее будут рассмот-
рены именно эти случаи поражения.
Контакт с элементами системы электроснабжения троллей-
буса и самим троллейбусом может пжы пассажир, пешеход
и работник, обслуживающий систему (водитель троллейбуса,
MOinep тяговой подстанции или кот актно-кабельной сеги).
Режим однополюсного замыкания на землю через тело чело-
века может возникнуть в случае прикосновения человека, сто-
ящего на земле, к токоведущим элементам системы, оборвав-
шемуся контактному проводу, либо при прикосновении к кор-
пусу подвижного состава или опоре контактной сети, оказав-
шимися код напряжением.
Отдельного рассмотрения требует случай поражения ем-
костным разрядом.
При стекании электрического тока с заземленных элемен-
тов электрооборудования, с упавшего контактного провода
или с опоры контактной сети в землю на поверхности земли
возникают электрические потенциалы, значение которых
уменьшается по мере удаления от места заземления (зазем-
лителя).
Человек, находящийся в это время вблизи заземлителя,
может оказаться под воздействием разности электрических
потенциалов и через него пройдет электрический ток. Раз-
ность потенциалов между двумя точками на поверхности зем-
ли (или пола тяговой подстанции, а также других помеще-
ний), отстоящими друг от друга на расстоянии шага (0,8 м),
принято называть напряжением шага.
Рассмотрение особенностей стекания тока с заземлителя в
землю показывает, что вблизи него напряжение шага выше и
опасность поражения возрастает, при удалении человека от
заземлителя напряжение шага уменьшается. Напряжение ша-
га UUJ характеризуется коэффициентом напряжения шага а-и,
т. е. отношением напряжения шага к полному напряжению
заземлителя U3\
U„,	* U3 — Л #з »
(13)
где /3 - - ток, стекающий с заземлителя;
R?, — сопротивление растеканию заземлителя.
Опасность напряжения шага увеличивается, если человек,
подвергшийся его воздействию, падает (что в большинстве
случаев и происходит), вследствие чего напряжение шага воз-
растет, так как при этом путь тока проходит через все тело,
Значение напряжения прикосновения существенно зависит
от расстояния между местом нахождения человека и заземли-
телем. Чем это расстояние больше, тем выше напряжение при-
косновения, так как из-за особенностей стекания тока с зазем-
лителя в землю электрический потенциал участка поверхности
78
земли, расположенного непосредственно у заземлителя, незна-
чптслыю отличается от потенциала самого заземлителя. По-
этому разность потенциалов заземлителя и этого участка по-
верхности будет невелика. При удалении от заземлителя по-
тенциал поверхности земля будет ухМсиьшаться, следователь-
но, разность потенциалов между заземлителем п этим участ-
ком земли возрастает. Па расстоянии 30—35 м от заземлите-
ля потецпал поверхности земли практически равен нулю.
Напряжение прикосновения
£4р ~ 2.,|> С. - - Яир Л	,	И 4)
где апр — коэффициент напряжения прикосновения.
Измерения значений напряжения шага и прикосновения,
проведенные различными авторами, в том числе и авторами
книги, показали, что в условиях городского электрического
транспорта эти напряжения в значительной степени определя-
ются вариантом исполнения системы электроснабжения и ре-
жимом ее работы по отношению к земле. Конкретные значе-
ния напряжения шага и прикосновения приведены при рас-
смотрении особенностей систем электроснабжения (см. п. 11).
В системе электроснабжения троллейбуса особенно с изо-
лированными от земли полюсами при отключении источников
питания может возникнуть условие (если отсутствует само-
разряд) поражения емкостным разрядом системы человека,
который может прикоснуться к одному или двум полюсам.
Этот случай наиболее опасен при наличии протяженной ка-
бельной сети 600 В постоянного тока. При контакте человека
с системой электроснабжения через него проходит разрядный
ток.
t
U ~
ic ------е
Rd
где U — напряжение в системе в момент прикосновения чело-
века, В;
Rd — сопротивление тела человека;
/--время момента прикосновения, с;
С — емкость, заряд которой разряжается на сопротивле-
ние утечки, Ф.
В сети, находящейся под рабочим напряжением, имеет
место разрядная составляющая тока через тело человека при
его контакте с системой. Рассмотрим схему замещения для
данного случая: здесь нс учтены сопротивления полюсов
системы питания относительно земли (рис. 37). До прикосно-
вения человека к одному из полюсов напряжение на емкостях
79
полюсов схемы замещения системы относительно земли рас-
прсделено обратно пропорционально этим емкостям:
Go/Go Go Go *
В реальных сетях часто значения емкостей полюсов отно-
сительно земли близки, тогда Go —Go = O,5t/i2 (здесь U\2—
напряжение между полюсами). После прикосновения челове-
ка к одному из полюсов, например к отрицательному (см.
рис. 37), происходит разряд емкости С20 через сопротивление
утечки тела человека, и напряжение t/20 уменьшается от
0.5t7i2 до нуля, одновременно с этим процессом происходит
увеличение заряда емкости Сю и повышение напряжения на
ней от 0,5£712 до t/i2. Суммарный ток разряда емкости С20 и
заряда емкости Сю через одно и то же сопротивление утечки
Rd на протяжении одного и того же времени t, очевидно, ра-
вен суммарному току разряда двух параллельных емкостей
Go, Go н определяется по формуле
В случае неравенства емкостей положительных и отрицатель-
ных цепей относительно земли ток разряда через тело чело-
века
____________________________t
j__________________________<'12	С 20
а “ Rd ’ (с10 с,0)
На практике бывает необходимо учесть влияние значения
сопротивления изоляции полюсов относительно земли /?ю и
/?20 на разрядный ток (рис. 38). До прикосновения человека
Д элементам системы имело место следующее распределение
напряжений полюсов относительно земли: С7ю =Go =
= ^2о^2о (здесь /ю и /2о — токи утечки па землю, соответству-
ющие /?10 и /?20). Заряды емкостей нс равны между собой. По-
сле прикосновения человека к одному из полюсов, например
отрицательному, суммарное сопротивление отрицательного по-
люса относительно земли будет равно
/?20 =	+ Go)
и соответственно то.к утечки возрастает до величины /10*, на-
пряжение отрицательного полюса относительно земли умень-
шится и будет равно Go* =Ло*-/?2о* при неизменном напряже-
нии питания системы t/i2 = Go* + Go*. Перераспределение на-
пряжения на величину At/ = Go—Go* = Go—Go* является
80
Рис. 38. Схема замещения
прикосновения человека к се-
ти с учетом сопротивления
изоляции
Рис. 37. Схема замещения
прикосновения человека к ecru:
I и 2 —цепи соответственно ноло-
.к ягельной и отрицательной поляр-
ности
причиной соответствующего перераспределения зарядов емко-
стей С10 и С20: С20 частично разряжается через сопротивление
утечки Rd, а емкость Сю одновременно дозаряжастся через
это же сопротивление.
При равенстве емкостей Сю и С2о ток определится по фор-
мулам 15 и 16, где
Кроме кратковременного тока, обусловленного разрядом
(зарядом) емкостей полюсов сети относительно земли, через
человека будет протекать ток утечки, определяемый системой
электроснабжения, режимом ее работы относительно земли и
состоянием изоляции ее полюсов относительно земли. Выше
эти токи утечки не учитывались, их расчет рассмотрен в
н. И, 13.
Здесь же следует подчеркнуть обязательность суммирова-
ния двух токов: разрядного и тока утечк:: при определении
опасности прикосновения человека к элементам системы элек-
троснабжения.
На металлическом корпусе троллейбуса в результате
скольжения резиновых шип ио асфальтовому покрытию доро-
ги могут возникнуть электрические заряды.
Анализ результатов исследований возникновения электро-
статических зарядов на кузовах экипажей с резиновыми ши-
нами позволяет сделать вывод, что при существующих допу-
стимых в черте города скоростях движения троллейбуса (до
60 км/ч) не следует ожидать случаев поражения человека
электрическим ударом.
Зафиксированные в экспериментах максимальные значения
потенциала вследствие появления на корпусе троллейбуса
электростатических зарядов ниже допустимых по условиям
электробезопасности.
Кроме того, всякое электрическое соединение кузова даже
через высокоомные резисторы с землей полностью отводит
эти заряды.
.6—740	81
11, Факторы, влияющие на безопасность человека
при контакте с элементами заземленной
системы электроснабжения
Всех лиц, имеющих контакт с троллейбусом и системой
электроснабжения, можно разделить на четыре основные груп-
пы по условиям электропоражепия: пассажиры троллейбусов;
пешеходы; водители троллейбусов; монтеры подстанции и кон-
тактной сети.
Система питания троллейбусов состоит из тяговы?: подстан-
ций, кабельной сети и контактной сети. Сопротивление изоля-
ции полюсов относительно земли распределено по всей длине
кабельной и контактной сети участков питания троллейбусов.
Гаки?л образом, необходимо рассматривать линию с распреде-
ленными параметрами участков питания, включаемы:: парал-
лельно на шипы тяговой подстанции.
В таких коротких (с точки зрения волновых процессов)
электрических сетях, к которым относятся тяговые сети, со-
противление изоляции каждого отдельного участка цени по
отношению к земле можно представить сосредоточенными ак-
тивными сопротивлениями, эквивалентными сумме распреде-
ленных и сосредоточенных активных сопротивлений участка
цени.
При рассмотрении электробезоиасности пассажиров, пеше-
ходов п обслуживающего персонала все сопротивления тока
утечки параллельно включенных изоляторов каждого полюса
заменяются одним эквивалентным; так же поступают и с со-
противлениями тока утечки цепей напряжением 600 В относи-
тельно корпуса троллейбуса (3, 4].
Рассмотрим условия электробезоиасности для каждой из
перечисленных групп лиц, имеющих контакт с троллейбусом
при системе питания с заземленным отрицательным полюсом.
Для пассажиров троллейбуса, стоящих на земле и касаю-
щихся корпуса троллейбуса, схема замещения примет вид
рис. 39. В момент прикосновения пассажира, стоящего па зем-
Рнс. 39. Схема замещения контак-
та пассажира с корпусом трол-
лейбуса
82
Рис. 40. Упрощенный вид схемы за-
мещения контакта пассажира с кор-
пусом троллейбуса
ле, к корпусу троллейбуса по образованной цепи начинает
протека'!ток утечки 1.:, который можно определить, пользуясь
представленной на рис. 39 схемой. Па этой схеме все электри-
ческие цени троллейбуса представлены хвнвалептиым дчух-
полюс’Ьлсм 7\ который под ключей к контактной сети в точке
с напряжением СД/. Напряженно иа шинах тяговой преобра-
зовательной подстанции равно fJ-2. Разность иапряжений
Z7i2z и (712 образуется за счет падения напряжения ACzi п \U2
в положительных и отрицательных питающих линиях и кон-
тактных проводах от шии подстанции до точки, определяющей
местонахождение троллейбуса.
Любой элемент электрической схемы троллейбуса, нахо-
дящийся под потенциалом относительно земли, имеет опре-
деленное сопротивление изоляции Rn относительно корпуса
троллейбуса /С. Цепи токов утечки относительно корпуса всех
эквипотенциальных участков схемы троллейбуса можно пред-
ставши в виде т параллельно соединенных ветвей. При этом
потенциалы относительно земли всех участков электрической
схемы лежат между значениями потенциалов положительного
ф! и отрицательного <р2 проводов относительно земли в точке
сети с напряжением Uv>', т. е.
После упрощения методом преобразопапня параллельного
соединения ветвей схема замещения примет вид, показанный
на рис. 40. Здесь группа параллельно соединенных ветвей, по-
тенциал которых выше потенциала отрицательного провода,
заменена одной ветвью с эквивалентным сопротивлением R3
и эквивалентным потенциалом фэ, ветвь же с сопротивлением
изоляции /?2к, равном сопротивлению изоляции цепей находя-
щихся иод потенциалом отрицательного провода ф2к, выделим
отдельно. При этом получаем, что
3	т 1	1	’	‘ J t,i i 1
V —	V ——
R	R
Нетрудно убедиться, что эквивалентное сопротивление /?э
представляет собой суммарное сопротивление изоляции цепей,
потенциал которых выше потенциала отрицательного провода,
т. е. сопротивления изоляции положительных цепей R\.
Эквивалентный потенциал фэ в общем случае меньше по-
тенциала положительного провода фЬ так как фп^фЬ Эту ве-
личину практически трудно рассчитать и измерить, поэтому
оперировать эквивалентным потенциалом нецелесообразно.
Однако представляется возможным значение фэ в расчетах
принять равным потенциалу положительного провода системы
Ф1. Это допущение оправдано, так как при этом расчетное
6*	83
значение тока утечки будет несколько завышено, что соответ-
ствует наиболее опасному случаю, когда большинство участ-
ков электрической цепи троллейбуса может оказаться под по-
тенциалом положительного провода (например, случай отклю-
чения отрицательного полюса). Физическая картина явлений
при этом допущении не меняется и поэтому полученный в ре-
зультате анализа характер зависимостей будет соответство-
вать действительному. Отметим, что здесь нс учитывалось
шунтирующее действие сопротивления шин троллейбуса, так
как значение суммарного сопротивления шин и дорожного ас-
фальтового покрытия не бывает ниже сотен килоом, а поэтому
значительно превосходит расчетное сопротивление человека.
В соответствии со схемой замещения, пользуясь методом
узловых потенциалов при условии равенства нулю потенциа-
ла земли, для узла К можно записать следующее уравнение
(рис. 41):
<рк (—— + Д-. -: —') - Ь,	</; >') -!-Д— Х_ О,
\	R<i I	R„<	"
где Z?ik — сопротивление положительных силовых цепей трол-
лейбуса относительно его корпуса;
/?2к — сопротивление отрицательных силовых цепей трол-
лейбуса относительно его корпуса;
U12' — напряжение контактной сети в точке нахождения
троллейбуса;
ф2 — потенциал отрицательного контактного провода отно-
сительно земли в этой же точке;
(рк — потенциал корпуса троллейбуса относительно земли.
Решение этого уравнения относительно <рк и подстановка
результата в соотношение = (pK//?ci дает окончательный ре-
зультат
^12^-К ‘	(*1К Ь ^2к)
(17)
С учетом того, что практически значение Rd значительно
меньше /?1К, /?2к, можно, сохранив достаточную точность ре-
зультатов, формулу (17) упрощенно записать так:
Я1К Я1К *,к
(W
Как видно из выражения (18), ток утечки зависит не
только от состояния изоляции полюсов цепей питания трол-
лейбуса относительно корпуса, но и от значения напряжения
в контактной сети и потенциала отрицательного провода кон-
тактной сети в точке местонахождения троллейбуса.
84
Значения потенциала отрица-
тельного провода контактной сети р-	*1
и напряжения контактной сети в j _[— * 1 ; 1
данной точке сети взаимосвязаны.	। Л
В работе .[4] зависимость cp2(^i2/)	| I I Rd
была выведена теоретически п пс-	-X
следована в реальных условиях на
контактной CCTH. Наличие устойчв-Рис. И. Схема замещения для уз-
вой взаимосвязи между ср2 и пап-	ла К
ряжением в данной точке контакт-
ной сети t/]9Z позволит, на основании данных измерений пос-
леднего, получить достоверную информацию о величине (р2.
Анализ расчетной зависимости тока утечки через человека
от сопротивления изоляции полюсов троллейбуса относитель-
но корпуса показал, что ток утечки возрастает не только при
снижении сопротивления изоляции положительных цепей трол-
лейбуса, ио и с ухудшением состояния изоляции отрицатель-
ных цепей, при этом тем значительнее, чем выше потенциал
отрицательного провода. Это обстоятельство необходимо учи-
тывать при анализе схем, контролирующих токи утечки, и при
разработке новых схем сигнализации.
Для пешеходов опасность поражения электрическим током
возникает при контакте с оборудованием, сооружениями, спе-
циальными частями городского электрического транспорта,
попавшими под напряжение. К основным случаям поражения
можно отнести:
1)	прикосновение к опоре контактной сети, на которую
произошло короткое замыкание;
2)	случайное прикосновение к оборванному контактному
проводу, находящемуся под потенциалом по отношению к
земле;
3)	попадание пешехода под напряжение шага.
На рис. 42 приведены схемы замещения пешехода в элек-
трической цепи системы электроснабжения. Напряжение при-
косновения и шага для этих случаев определяется по форму-
лам (13 и 14).
Значения напряжения шага и прикосновения в основном
зависят от сопротивления растеканию опоры (упавшего кон-
тактного провода) и при прочих равных условиях (сопротив-
ление тела человека, сопротивление дорожного покрытия) —
от режима работы отрицательного полюса системы электро-
снабжения но отношению к земле.
Измерения сопротивления растеканию опор контактной се-
ти, проведенные при различных метеорологических условиях,,
показывают, что в зависимости от типа опор оно колеблется
от 2—3 кОм до 80 Ом.
Сопротивление растеканию неизолированного (голого)
провода, упавшего на землю, измерялось во многих исследова-
85'
Рис. 42. Схема замещения контакта пешехода Л’/ с элементами системы
элемрпснабжеппя; воавтоля Rd" и обслуживающего персонала системы
питания R/" при их прикосновении к положительному полюсу оборудо-
вания
ния?; (Мапойловым В. Е., Кузнецовым А. И. и др.) и в
завпсп.мости от характера соприкосновения с грунтом или
дорожным покрытием оно составляет различное значение
(табл. 9).
В .заземленной системе электроснабжения при коротком за-
мыкании контактного провода положительной полярности на
опор?’ возникает большая опасность поражения напряжением
прикосновения и шага. Экспериментальные исследования АКХ
показали, что напряжение прикосновения на расстоянии 60 см
от опоры достигает 400 В. Напряжение шага вблизи опоры
также большое.
Подобное замыкание контактного провода отрицательной
полярности ранее считалось совершенно безопасным для пе-
шеходов. Но исследования [3, 4] показали, что потенциал от-
Таблица 9
Место падения провода1	Мстеоро.101 и'ц'с- кие условия	Среднее значение сопротивления растеканию. Ом
Суглинок, слегка покрытый травой	Очень сыро	101
Чернозем, пороеншй густой травой	Сыро	167
Утоптанная щебеночная порога	Сухо	690
Канава с водой, чернозем (суглинок)	Сухо	28
Асфальтированная дорога	Сыро	633
Снег при температуре — 12СС	Сухо	1000
Булыжная дорога при температуре 0°С	—	750*
’ Длина провода 30 м,
* Длина провода 45 м.
площадь сечения 16 мм2.
86
рпнательного провода относительно земли может достигать
200 В и, следовательно, такое замыкание нельзя считать без-
опасным.
Обрыв контактного провода положительной полярности (в
меньшей мере и отрицательной) с учетом данных исследований
[4] представляет опасность для пешеходов по напряжению
прикосновения и шага.
Ранее в работах, посвященных исследованию условий
электробезоиасности, водителей троллейбусов не выделяли в
отдельную категорию людей, имеющих контакт с элементами
системы питания троллейбусов. Но результаты исследований
последних лет в области электробезоиасности свидетельству-
ют о возможности возникновения для водителей пониженной
сопротивляемости электротоку [11].
Водитель, непосредственно соприкасаясь с корпусом трол-
лейбуса, выполняет различные манипуляции с приборами и
ручками управления, которые могут оказаться под напряже-
нием. Это он осуществляет при условии направленного вни-
мания па проезжую часть улицы л значительного нервного
напряжения, при этом сопротивление его тела значительно
понижается. Повышенная температура кабины водителя так-
<	же способствует понижению
сопротивления тела человека
электрическому току.
На рис. 42 дана схема за-
мещения электрических цепей
троллейбуса, когда сопротив-
ление тела человека оказыва-
ется подключенным к положи-
тельному полюсу сети. Если
считать, что сопротивление
шип троллейбуса относитель-
но земли велико и не учиты-
вать его при общем токорас-
пределении в схеме, то выра-
жение для тока через тело че-
ловека (водителя) будет
иметь вид:
/ = ________Ll-Д-Д_____ ,
d
где ак=-^1к//?2к — коэффици-
Рис. 43. Зависимости тока /., = /d че-
рез тело человека от ак = ап при со-
противлении равном соответст-
венно 300 кОм (/); 200 кОм (2);
50 кОм (3); 10 кОм (-7) и 1 кОм (5)
ент асимметрии сопротив-
ления изоляции полюсов
троллейбуса относительно
корпуса.
Рассмотрим, как влияют
87
iia значение тока через тело человека в этом случае парамет-
ры ак, /?2к при t/i2 = 600В (рис. 43).
Для эксплуатирующего персонала заземленной системы
электроснабжения, который состоит из монтеров подстанции
21 контактной сети, наибольшая опасность может возникнуть
при одновременном касании проводов разноименной полярно-
сти непосредственно или при касании цепей положительного
полюса и заземленных частей оборудования, что также равно-
пенно двухполюсному прикосновению. В этом случае человек
будет находиться под полным напряжением сети и через него
пройдет ток, определяемый лишь собственным сопротивлени-
ем тела человека.
Рассмотрение зависимостей тока, протекающего через те-
ло человека при его контакте с элементами заземленной сис-
темы питания, позволило выявить основные факторы опреде-
ляющие значение этого тока. Среди них главным является
сопротивление изоляции полюсов троллейбуса относительно
его корпуса. Именно контроль этой величины и сигнализацию
о ее снижении следует отнести к основным мероприятиям,
обеспечивающим безопасность пассажиров и водителей —
самых многочисленных групп лиц, имеющих контакт с эле-
ментами системы питания.
12. Схемы защиты от снижения сопротивления
изоляции троллейбусов при заземленной
системе электроснабжения
Имеется много схем сигнализации и защиты от токов утеч-
ки, которые можно классифицировать по принципу действия
на следующие четыре группы:
устройства со специальными заземлителями кузова;
устройства с присоединением кузова к отрицательному про-
воду;
устройства с компенсирующей аккумуляторной батареей;
мостовые схемы.
Устройства со специальными заземлителя-
ми кузова. Из всех устройств сигнализации устройства этой
группы являются по своему принципу действия наиболее про-
стыми.
В схемах предусматривается включение индикатора то-
ка утечки, обычно токового реле, между кузовом машины и
Дорожным покрытием посредством специальных заземлителей
,(рис. 44).
При достижении током утечки значения, равного току
уставки реле, последнее срабатывает и замыкает свои контак-
ты в цепи сигнальной лампочки или звонка.
Специальный заземлитель 3 опускается во время стоянки
машины непосредственно на дорогу. Между заземлителем и
*88
корпусом подсоединено реле.
Схема предусматривала про-
верку изоляции отдельных це-
пей троллейбуса и опробыва-
ння работы всей схемы. Следу-
ет отмстить, что токи уставки
реле были недопустимо боль-
Конгпактная сеть
Рис, 44. Сигнальное устройство сс
специальным заземлением
шпмп (30 и 75 мА).
В 1959 г. аналогичными уст-
ройства, ми оборудованы все
троллейбусы в г. Оснабрюке
(ФРГ) [3]. Контакт с дорож-
ных; покрытием здесь обеспе-
чивается в дождливое время четырьмя гибкими тросами, кото-
рые тянутся за троллейбусом по мостовой, а в сухую погоду —
стальными щетками, укрепленными иа специальном антивибра-
ционном устройстве. Между шасси и заземлением включено
чувствительное токовое реле, которое при возрастании тока
утечки свыше 1 мА срабатывает и включает световой и звуко-
вой сигналы.
Однако все эти простые ио своему принципу и исполнению
устройства обладают существенным недостатком: они мало
надежны в работе, ибо переходное сопротивление подвижного
контакта заземлителя изменяется в зависимости от состояния
дороги. Кроме того, сопротивление самого дорожного покры-
тия, особенно асфальтового, сравнительно велико и может ко-
лебаться в большом интервале: от 0,35 (мокрый, грязный ас-
фальт) до 100 МОм (сухой асфальт). Поэтому через токовое
реле может протекать ток, в десятки и даже сотни раз мень-
ший действительного тока утечки. А это означает, что при то-
ке уставки реле порядка 3 мА оно не будет срабатывать даже
при смертельно опасном для человека токе.
Следовательно, устройства с непосредственным заземлени-
ем кузова с помощью специальных заземлителей мало эффек-
тивны.
Устройства с присоединением кузова к отри-
цательному проводу. Схемы сигнализации с присоеди-
нением кузова к отрицательному проводу являются наиболее
распространенными. У всех схем этого типа указатель (инди-
катор) тока утечки включается между кузовом (шасси) ма-
шины и отрицательным токоприемником. Отличаются схемы
между собой способом подключения к отрицательному прово-
ду, подключением схемы при перемене полярности контактной
сети, а также типом индикатора тока утечки.
Из приведенных на рис. 45 принципиальных схем сигнали-
зации наиболее совершенной является схема, в которой ин-
дикатор тока утечки подключается к токоприемникам через
симметричную систему вентилей. При этом вентили включают-
89
Ряс. 45. Принципиальная схема сигнализации с присоединением индикато-
ра к отрицательному проводу непосредственно (а); через вентичь (г5); че-
рез вентиль и добавочный резистор (в); через симметричную систему вен-
тилей (г)
ся таким образом, что независимо от полярности контактной
сети ток через обмотку указательного реле протекает всегда
от корпуса к проводу отрицательной полярности.
Характерными устройствами этого типа являются схемы,
запатентованные в Японии (рис. 46) и Голландии (рис. 45,г).
Но конструктивному выполнению эти схемы почти анало-
гичны.
Недостатком второй схемы является то, что сигнальное
реле РУ подключено через лампу тлеющего разряда, которая
загорается при токе утечки порядка 10-4 А. При возрастании
тока до предельно допустимого значения реле РУ воздейству-
ет на световую и звуковую сигнализации.
Для предотвращения опасности пробоя вентилей в цепи
индикатор — положительный провод предусмотрена система
реле, разрывающая цепь индикатора. В схеме рис. 46 эти
функции выполняют реле Р1 и Р2, а в схеме рис. 45,г — диф-
ференциальное реле РД. При подборе вентилей в положи-
тельной ветви шунтируется обмотка соответствующего реле,
которое разрывает свой замыкающий контакт в цепи указа-
тельного реле. Эти же реле отключают схему от кузова трол-
лейбуса при исчезновении напряжения на токоприемниках.
Анализ работы этих схем [3] позволяет сделать следующие
выводы:
ток, регистрируемый индикатором, в общем случае меньше
действительного тока утечки;
90
гока.аиие прпоора индикатора зависит от потенциала от-
риц... i'.tht' г* > провода, т. с. ст места нахождения троллейбуса
на лишит;
на нота шьд; индикатора влияет отношение с- ’1 ’Лотивленпй
изоляции т’оложнтельпых и отрицательных щ--- ’У " тейбу-
ca сы, причем, чем выше это отношение, тем ме-п/гпй ток про-
теши-" индикатору;
протекатощий через индикатор, зависит также и ст со-
'Ш'тнидшгь н.олицнп шип п дерожкеди яипрытия д1И. С
У’ ' 'Э'с.м Н •• умскь?’астсл и ток нлднкатора.
индикатор схемы не сигнализирует об ухудшении пзоля-
iT'-i <.•.-p:iцатсдиных ценен, что можно отнести к существенным
недостаткам схем этого типа, поскольку потенциал отрица-
• слепого провода может достигать 150 200 В. Ио этой же
причине следует указать и на отсутствие в описанных схемах
защитил от пробоя вентилей в цени отрицательного провода,
шо прещ.’тавляет серьезную опасность для пассажиров.
У с т о о и ст в а с компе н с и р у ю щ е й а к к у м у л я т о р-
п о й батареек, В особую группу следует выделить устрой-
ства сигнализации, у которых индикатор тока \ гечки включа-
емся ан жду кузовом машины и отрицательным проводом через
компенсирующую аккумуляторную батарею. Такая схема бы-
ла разработана Ленинградским политехническим институтом
(ЛПИ). В 1950 г. схема проходила опытную проверку на мо-
сковском троллейбусе.
В качестве указателя тока утечки в этой схеме (рис. 47)
использовалась лампа накаливания Л на напряжение 48 В.
При токе утечки порядка 50—10 мА плавкий предохранитель
Пр перегорает, и лампа Л загорается. Для переключения це-
пи индикатора при перемене полярности контактной сети при-
менено поляризованное реле ПР—ЛПИ конструкции Ленин-
градского политехнического института.
Па основании анализа работы схем этого типа [3] можно
отметить следующее:
показания индикатора данной схемы зависят от потенциа-
Рис. 46. Сигнальная схема с присое-
динением кузова через реле и вен-
тили
Рис. 47. Сигнальная схема с ком-
пенс и р у ющей	аккуму л ято рн ой
батареей
91
ла отрицательного провода <р0, т. е. от места нахождения
троллейбуса. Ток индикатора равен току утечки только при
<р0 = Еа, т. с. э. д. с. батареи;
на чувствительность индикатора влияет и соотношение со-
противлений изоляции положительных и отрицательных це-
пей
характер зависимости тока индикатора от сопротивления
/?ш такой же, как и у предыдущей группы схем. Однако сте-
пень влияния 7?1П заметно меньшая, что видно по критическому
значению сопротивления 7?ш, которое у схемы с компенсирую-
щей аккумуляторной батареей в 1,5 раза меньше, чем у схем
с присоединением через вентили;
безопасная работа схемы может быть обеспечена на уча-
стках с потенциалом отрицательного провода не более 60 В.
Зто значительно сужает область применения схемы.
Вследствие вышеуказанных причин описанная схема ЛПИ
не нашла практического применения. Однако по сравнению с
устройством других групп схема с компенсирующей батареей
имеет более высокую чувствительность индикатора.
Мостовые схемы. iK схемам сигнализации этой груп-
пы можно отнести устройства, в которых контролируемое со-
противление изоляции троллейбуса является одним из плеч
измерительного моста или подключено параллельно одному
из плеч, а индикатор тока утечки или включается в цепь диа-
гонали, или подключается параллельно одному из резисторов
плеча схемы. При этом сопротивления резисторов мостовой
•схемы подбирают таким образом, чтобы в случае ухудшения
изоляции машины срабатывал сигнализатор утечки тока.
Наиболее исследованной и опробированной является схема
Академии коммунального хозяйства, которая была примене-
на в разработанном сигнализаторе тока утечки в 1952 г. (рис.
48). В качестве индикатора в схеме использованы две неоно-
ные лампочки Л1 и Л2 с напряжением зажигания 80 В. Лам-
пы подключены параллельно регулируемым резисторам с со-
противлением /?ni и /?п2. Индикатор Л2 сигнализирует о сни-
жении сопротивления изоляции положительных цепей. При
пробое изоляции отрицательных цепей загорается индикатор
Рис. 48. Схема сигнализатора тог.а
утечки АКХ им. К. Д. Памфилова
92
Л1. Наилучших результатов удалось добиться при таком со-
отношении сопротивлений плеч моста: (/?п2 + /?Д2) • №п +
+7?д,) = 1 : 10.
Для проверки действия индикатора Л2 предусмотрены
контрольные резисторы R^ которые подключаются средней
точкой к кузову при нажатии кнопки /(О. Опытный образец
-сигнализатора был смонтирован в карболитовом корпусе, на
передней крышке которого были вырезаны смотровые окна
для неоновых ламп. Теоретические и экспериментальные ис-
следования схемы АКХ выявили следующее:
сигнализатор тока утечки при подключении к схеме трол-
лейбуса не создает какой-либо дополнительной опасности
для пассажиров. Это объясняется тем, что значения сопро-
тивлений подключаемых резисторов весьма велики, и ток
утечки через пассажира практически нс увеличивается;
работа индикатора положительных цепей Л2 зависит от
напряжения в контактной сети. Индикатор настраивался на
-срабатывание при напряжении в сети 600 В и сопротивлении
изоляции положительных и отрицательных цепей, равном
Ю,4 МОм. Это означает, что на участках с напряжением выше
600 В будет зона ложных срабатываний, а на участках с на-
пряжением менее 600 В индикатор будет срабатывать только
при сопротивлении изоляции ниже 0,4 МОм. При снижении
напряжения в контактной сети ниже 41 В индикатор во-
обще прекращает работу. Попытка же уменьшить нижний
предел срабатывания привела к снижению верхнего предела;
индикатор отрицательных цепей Л1 срабатывает только
при полном пробое изоляции этих цепей и при напряжении
не ниже 550 В. О частичном снижении изоляции индикатор
не сигнализирует;
показания индикаторов зависят от соотношения сопротив-
лений изоляции обеих цепей ак. При увеличении этого отно-
шения погрешность прибора возрастает, что проявляется в
.увеличении нижнего предела срабатывания индикатора Л2 по
напряжению контактной сети;
еще большее влияние, чем у ранее описанных схем, на пре-
делы срабатывания индикаторов мостовых схем оказывает
суммарное сопротивление шип троллейбуса и дорожного по-
крытия /?ш.
Таким образом, сигнализатор при своей простоте обладал
существенными недостатками и не нашел применения.
Устройства защиты. Все рассмотренные схемы в той
или иной степени отводят ток утечки, ибо в каждой из них
имеется цепь, по которой кузов троллейбуса соединяется с
ртрицательной шиной тяговой подстанции. Рассмотрим эти
схемы с точки зрения их воздействия на значение тока утечки.
По принципу действия все устройства защиты можно разде-
93
л.чгь на такие же четыре группы, что и схемы; предназначен-
ные дчя сигнализации.
( р е д 11 с х е л 1 с и е) i с с j; с д ст г е и • ’ ы м i j з а о с м л • f т с.; i я ми к у з она,
2Д)о?.е зышсуказанных, е.и*дуег остановиться на ycTi ойстве,
разработанном в 1930 г. (рис. 49). По коиструк!ивному ис-
[[<}, .;кч:пю оно престо, оы-ыхi ь чрычложопия заключается в
тем, что i-лзов троллейбуса на осгаисЕках электрически сое-
диняют с заземленным участком верхнего покрытия пути. При
г ос/иьжчо ж-дежном контенте между заземлите.чем и мсоал-
ЛП!К CKii\l ИНЕТОМ. бса_, СЛОЕНО, будут ЕТЗОДИТЗСЯ ТОКИ с кузова
магни: ы. Однако чри кажущсйс51 простоте устройство облада-
ет кржяжппальнь.-мп недостатками.
Ео-пе^вых, деле । вне такой защиты локально, так как ме-
'н’.ллп д-енн.е листы раскол.лаются только на остановках. В
то же время человек моизет кося\ i зся н^ргдеа троллейбуса в
любом другом месте.
Во-вторых, обеспечите надежное электрическое соединение
кузова с заземленным листом практически затруднительно,
так как поверхность листа постоянно будет загрязнена и по-
крыта ржавчиной.
В-третьих, укладка металлических полос на каждой оста-
новке значительно удорожит стоимость сооружения троллей-
бусных линий. Соединение же кузова непосредственно с до-
рожным покрытием посредством специальных заземлителей
является мало эффективным из-за высокого сопротивления
усовершенствованных дорожных покрытий, что отмечалось
выше. Такие устройства могут отводить лишь емкостные заря-
ды с кузова.
Устройство с присоединением кузова к отрицательному
проводу можно разделить на два типа: схемы с непосредст-
венным присоединением кузова к проводу и схемы с присое-
динением кузова к проводу через вентиль.
Устройством первого типа является устройство, разрабо-
танное в Японии в 1955 г. (рис. 50). При подключении поля-
ризованным реле кузова машины к отрицательному токопри-
емнику через пассажира, касающегося троллейбуса, согласно
[3] протекает ток
4/ “= 'УОЛКИН + ^/)>
где /?Р1Н — сопротивление индикатора;
Rd— сопротивление тока утечки.
Как видно из этого выражения, ток утечки определяется
потенциалом отрицательного провода. При суммарном сопро-
тивлении индикатора и человека порядка даже 10 кОм наи-
больший допустимый потенциал провода, как показано выше,
равен 30 В. Поэтому настоящая схема может рассматривать-
ся как защитная только па участках сети с потенциалом отри-
цательного провода не более 30 В.
94
Рис. 49. Устройство для заземления
кузова иа остановочные пунктах
Рис 50 Схема отвода тока утечки с
•юпоередствепным присоединением
кузова к отрицательному проводу
Среди так называемых схем отвода тока утечки через вен-
тиль наиболее характерными являются схема, предложенная
ЛКХ в 1952 г. (рис. 51), и схема, разработанная в Японии. В
схеме А1\Х в качестве вентиля использовалась электронная
лампа (диод 6-Х-5). В анодную цепь лампы включалось реле
Р, воздействующее через промежуточное реле ПР при дости-
жении током утечки опасного значения на цепи линейных
контакторов троллейбуса или на цепь специально запломби-
рованного автоматического выключателя, а также на цепь
сигнальной лампы ЛС. Испытание схемы показало, что при
наличии падения напряжения в отрицательной линии, что
всегда имеет место в действительности, включение между ку-
зовом и землей резистора, соизмеримого с сопротивлени-
ем человека, вызывает Полное запирание лампы. Поэтому
данная схема может рассматриваться лишь как сигнальная,
а не как защитная.
В схеме, запатентованной
в 1955 г. в Японии, вместо
электронных вентилей ис-
пользованы полупроводнико-
вые диоды, через которые ку-
зов подключается к отрица-
тельному проводу. В принци-
пиальном отношении эта схе-
ма ничем не отличается от
схемы АКХ-
Схему с компенсирующей
аккумуляторной батареей на-
зывают схемой отвода тока
утечки. Анализ ее работы по
казал, что схема с присоеди-
нением кузова к отрицатель-
ному проводу через аккуму-
ляторную батарею может
Рис, 51. Схема отвода тока утечки
через электронный вентиль В (а) и
ее выходные контакты (б)
95
применяться только на участках сети, где потенциал провода
<рс не превышает 60 В. Причем если схема эксплуатируется как
сигнальная и сопротивление индикатора 7?^ достаточно мало,
то допустимое значение <р0 близко к 60 В. Если придать этой
схеме защитные функции, допустимый верхний предел ср0 соот-
ветственно снижается.
Рассматривая мостовые схемы с точки зрения защитных
свойств, можно отметить следующее: вследствие наличия ме-
таллического соединения кузова троллейбуса с отрицательной
шиной все статические заряды с корпуса будут отводиться
через отрицательный провод. Однако возникающий ток утеч-
ки при ухудшении изоляции по этой цепи отводиться не будет,
так как сопротивление между кузовом и отрицательным про-
водом значительно.
Анализ многочисленных устройств для сигнализации о токе
утечки, устанавливаемых иа троллейбусах, показывает, что ни
одно из этих устройств не удовлетворяет всем предъявляе-
мым к ним требованиям.
Одна группа устройств имеет слишком низкую чувстви-
тельность индикатора, другая — ограниченную зону действия,
на показания третьей влияет значение напряжения в контакт-
ной сети, т. е. место нахождения троллейбуса на линии, рабо-
та четвертой зависит от соотношения сопротивлений изоляции
положительных и отрицательных цепей машины или сопротив-
лений шип и дорожного покрытия. В большинстве случаев от
указанных факторов в той или иной мере зависит работа каж-
дого из предложенных устройств.
Исследование и критический анализ известных устройств
сигнализации и условий электроснабжения троллейбуса поз-
волили разработать новую схему сигнализации, которая яв-
ляется дальнейшим развитием существующих устройств. При
этом ставилась задача, чтобы сигнальное устройство удовле-
творяло следующим основным
требованиям:
постоянное и повсеместное
действие; безопасность для
пассажиров; наибольшая до-
стоверность показаний инди-
катора; надежность в работе.
Разработанное сигнальное
устройство [4] представляет со-
бой схему, в которой индика-
тор тока утечки включается
между кузовом и отрицатель-
ным проводом последователь-
но с компенсирующим источ-
ником постоянного тока. При
этом напряжение компенсиру-
96
Рис. 52. Расчетные схемы для
вычисления токов утечки (а) и ин-
дикатора (6)
ющего источника все время поддерживается приближенно рав-
ным потенциалу отрицательного провода относительно земли.
Для объяснения принципа работы устройства рассмотрим две
расчетные схемы замещения (рис, 52).
Ток утечки через человека, касающегося кузова машины,
при заземленной отрицательной шине тяговой подстанции
(рис. 52,а) вычисляют по формуле
у   U 12 #2К ~Г ?0 (Я1К ~Ь ^2к)
Я, к Я>к Rtf (Я1К ~ Я^к)
где U\2 — напряжение в контактной сети в точке нахождения
троллейбуса;
фо — потенциал отрицательного провода относительно
земли в той же точке;
/? 1К, /?2к — сопротивлеш
ложительных цепей тро
Rd — сопротивление тел
Учитывая, что Rd^Rw
Т _ ^12
/?
А1к
Ток, проходящий через
представленной на рис. 52,6
^12 Яок Ь t/к
Янн
Ящ
где UK — напряжение на к,
Яш — суммарное сопротивление изоляции шин и дорожно-
го покрытия;
Янн — общее сопротивление цепи индикаторного прибора и
компенсирующего источника.
Принимая во внимание, что Яин^СЯж, Язк и Яш, получим
/ - Лаг _Л_	----.	(20)
я1к Яш Я2К я„,
Сравнение формул (19) и (20) показывает, что при обес-
печении равенства между напряжением компенсирующего ис-
точника и потенциалом отрицательного провода относительно
земли ток индикатора будет равен действительному току утеч-
ки, т. е. Iw — Id при /7к = ф0. Таким образом, главной задачей
при разработке схемы сигнального устройства явилось созда-
ние такого источника постоянного тока, напряжение которого
7—740	97
не изоляции отрицательных
ллейбуса;
а человека.
и Ягк, можно записать
и по-
то
Я1К
то
Я,К
(19)
индикатор, включенный по
Я1К Я*>к
К -i- /?2к)-(т0-(/к)—
Кт
Я1К Я? к - ЯИц (Я) к + Я^к)
источнике;
схеме,
автоматически изменялось бы в зависимости от изменения по-
тенциала отрицательного провода, оставясь приближенно рав-
ным его значению.
Анализ и сравнение различных устройств автоматического
регулирования напряжения позволили выбрать наиболее ра-
циональный тип регулятора для компенсирующего источ-
ника i[4].
В качестве такого регулятора в схеме описываемого уст-
ройства применен однофазный подмагничиваемый трансфор-
маторный регулятор ПТР с двойным подмагничиванием, кото-
рый имеет достаточную глубину регулирования напряжения
для обеспечения устойчивой работы во всем практическом
диапазоне изменения напряжения в контактной сети (от 200
до 690 В).
Описываемое сигнальное устройство состоит из следующих
основных узлов (рис. 53): статического преобразователя на-
пряжения СПН, последовательного элемента подмагничивае-
мого трансформаторного регулятора Тр2; параллельного эле-
мента регулятора Тр1; выпрямителя В; реле-индикатора тока
утечки РИ; контрольных реле Р1 и Р2; сигнальных лампо-
чек — красной ЛК, белой ЛБ, неоновой ЛН; кнопки опробо-
вания КО; наладочных резисторов (/?у1, RK R2, R3, R6).
Статический преобразователь напряжения СПН служит
для преобразования постоянного напряжения низковольтного
Рис. 53. Компенсационная схема сигнализации о токе утечки
98
источника в переменное напряжение повышенной частоты (по-
рядка 400 Гц).
Параллельный элемент подмагничиваемого регулятора
Тр1 представляет собой трансформатор с Ш-образным сердеч-
ником, на главном стержне которого располагаются первич-
ная Z0nl и вторичная обмотки. Обмотка управления сС'у2
разбита на две встречно включенные половины, располагае-
мые на боковых стержнях.
Последовательный элемент регулятора Тр2 — это транс-
форматор с двумя Ш-образными сердечниками. Трансформа-
тор имеет первичную и вторичную ^С2 обмотки, охваты-
вающие оба сердечника, обмотку управления и обмотку
смещения шсм, каждая из которых разбита па две встречно
включенные половины, располагаемые на различных сердеч-
никах трансформатора для развязывания цепей управления и
смещения от переменной э. д. с. Вторичные' обмотки последо-
вательного и параллельного элементов включены встречно.
Поэтому выходное напряжение на резисторе R,', равно геомет-
рической разности между встречным напряжением параллель-
ного трансформатора и падением напряжения на вторичной
обмотке последовательного трансформатора. Обмотки управ-
ления Wyi и смещения а.’см также включены встречно.
В качестве индикатора тока утечки в схеме используется
высокочувствительное токовое реле РИ (тип РП-7). Конт-
рольное токовое реле Р1 (тип РСМ-2) включено в цепь об-
мотки смещения, а контрольное реле Р2 — в цепь обмоток
управления. Реле Р1 служит для контроля целостности цепи
обмотки смещения, при обрыве которой контакт реле Р1 в це-
пи индикатора отключает схему от кузова. Реле Р2 предна-
значено, во-первых, для контроля цени обмоток управления и,
во-вторых, для отключения схемы устройства от кузова при
перемене полярности контактной сети. Обмотка реле Р2 вклю-
чена в цепь обмоток управления через диод В1.
Красная сигнальная лампочка ЛК сигнализирует о сраба-
тывании индикатора тока утечки. Белая сигнальная лампочка
предназначена для сигнализации о нормальной работе схемы.
Она гаснет при обрыве цепей управления или смещения, при
перемене полярности или полном исчезновении напряжения в
контактной сети, а также при перегорании предохранителя
Пр1 в цепи питания.
Неоновая лампочка ИЛ зажигается при быстром ухудше-
нии или полном пробое изоляции положительных цепей, ког-
да перегорает предохранитель ПрЗ. При этом ток через цепь
реле РИ уменьшается до безопасного значения.
Проверяют работу схемы нажатием кнопки опробования
КО при отключенном выключателе +600. Ввиду отсутствия
тока в обмотках управления напряжение на выпрямителе бу-
дет наибольшим около 230 В. Так как сопротивление резисто-
7*	99
pa РЗ выбрано таким, чтобы ток через обмотку реле РИ по-
высил его ток уставки, то при исправной схеме должна заго-
реться лампочка ЛК. Такое опробование позволяет проверить:
целостность цени индикатора РИ, нормальную работу преоб-
разователя СПИ, Пр и регулятора напряжения, состояние ди-
одов выпрямителя В, так как при пробое одного из его плеч
напряжение на выходе снижается до 25 В.
Резисторы Rcm, Ry], Ry^ являются наладочными. Под-
бирая их сопротивление, получим требуемую характеристику
(7к(^’12). Сопротивление резистора выбирают из условия
обеспечения стабильности характеристики устройства во всем
диапазоне значений контролируемого тока утечки. Зажимом
F 600 схема подключается к положительному, зажимом
—600 — к отрицательному полюсу, а зажимом К — к кузову
троллейбуса.
Опытный образец сигнального устройства был всесторонне
испытан в условиях, близких к эксплуатационным. Испыта-
тельная схема, выполненная в соответствии с расчетной схе-
мой, приведенной на рис. 52, позволяет изменить в широких
пределах сопротивление изоляции положительных и отрица-
тельных цепей, сопротивление шин и дорожного покрытия, а
также задавать различные значения потенциалу отрицатель-
ного провода. Проведенные эксперименты позволили опреде-
лить влияние выше упомянутых факторов на чувствительность
устройства, под которой следует понимать отношение тока ин-
дикатора к действительному току утечки, выраженное в про-
центах.
Анализ кривых па рис. 54 и 55 показывает, что в зоне пре- ,
дельно допустимого тока утечки (около 3 мА) у компенсиру-
ющего устройства чувствительность снижается всего на 17%
(со 100 до 83%). При снижении сопротивления изоляции от-
Рис. 54. Зависимость чувствительности схем от снижения сопротив-
ления изоляции отрицательных цепей /?0 при 7?ц=230 кОм:
/ — для компенсационной схемы; II — для австрийского устройства (кривые
А. В, С святы при потенциале отрицательного полюса относительно земли
'?. . равном соответственно 20, 80 и 180 В. Кривые D, К, L— соответственно
яри 0; 85 и 185 В)
100
Рис. 55. Зависимости чувствительности схем от снижения сопро-
тивления изоляции положительных цепей /?п при /?о = 230 кОм:
/ — для компенсационной схемы; II— для австрийского устройства (кривые
Л, В, С сняты при потенциале	равном соответственно 20, 80 и 180 В;
кривые D, К, А —при потенциале <р0 , равном 0; 85; 185 В)
рицательных цепей троллейбуса до 26 кОм чувствительность
(компенсационого устройства уменьшается до 68%, т. е. только
на 32%, у наиболее близкого по принципу действия австрий-
ского устройства она достигает едва 2% (см. рис. 54), т. е.
уменьшается почти в 25 раз.
С целью определения влияния на условия электробезопас-
ности пассажиров троллейбуса включения компенсирующего
устройства были сняты кривые зависимости (рис. 56). Ток
утечки замерялся при самых различных значениях сопротив-
ления изоляции цепей обеих полярностей ,для всего возмож-
ного диапазона изменения потенциала отрицательного провода.
Рис. 56. Кривые, характеризующие влияние работы сигнального
устройства па значение тока утечки при снижении Ro (а);
при снижении /?п (б):
/—ток утечки при отсутствии устройства: 2 — ток утечки при работе уст-
ройства
7* — 740
101
Анализ всех кривых показывает, что ток утечки через пасса-
жира Ю00 Ом) при работе сигнальной схемы не только
не увеличивается, но, напротив, в среднем уменьшается на
30—50%. Для сравнения следует отмстить, что рассмотренное
австрийское устройство практически не влияет на значение
тока утечки.
Указанное достоинство сигнальной схемы полностью ком-
пенсирует любое возможное уменьшение чувствительности ин-
дикатора при самых неблагоприятных значениях параметров,
влияющих па его работу.
13. Защита от снижения сопротивления изоляции
электрических цепей в системе
с изолированными полюсами
Исследования, проведенные в АКХ, показали неработоспо-
собность или неэффективность схем контроля изоляции трол-
лейбусов, предназначенных для работы в условиях с заземлен-
ным полюсом, при переходе их на участки питания по системе
с изолированными полюсами.
Особенности условий электробезопасности человека при
контакте с системой с изолированными полюсами предъявля-
ют соответственно п другие требования к защите от пораже-
ния электротоком.
Рассмотрим схему замещения контакта человека с систе-
мой, изолированной от земли (рис. 57).
Падение напряжения в проводах контактной сети здесь не
учитывается, так как расчет условий электробезопасности
должен проводиться для наиболее тяжелого случая пораже-
ния электрическим током.
Задача определения тока через тело человека решается ме-
тодом контурных токов, при этом сопротивление тела челове-
ка замещено сопротивлением утечки Ra. Данные схемы объе-
диняются следующим образом:
(/?ю + /?2о)	—7?10	— R-20
— Rio +	— Rd
_ -R20 -Rd (R2o+Rd+R2K)
^11
?22
Искомый TOK Id = l33—/22,
где
T	—	p	1	^33	p	I ^33	p	,
Л	Д	Д
/	—	p	i	д22	p	f	*^32	p
“+ ~—^22 H——t33.
А	Д	Д
102
После решения уравнении получено выражение тока Ль про-
текающего через сопротивление утечки R(i,
[ __ *_______________Г-1	_______________/9 | \
(Rtu г Л,.,) («„</</	/?</+/?,,<'<!<) -	гЛ-.к) ’	“ '
где /?10 — сопротивление изоляции положительного полюса си-
стем ы питания относительно земли;
/?2о — сопротивление изоляции отрицательного полюса си-
стемы относительно земли.
Обозначив через а0 и ах коэффициенты асимметрии соот;
ветствеипо сопротивления изоляции полюсов контактной сети
относительно земли и сопротивления изоляции полюсов трол-
лейбуса относительно корпуса, после преобразований выраже-
ния (21) получим
/d =----------------------------------------,	(22)
(-'0+ 1)|(*к+ т^ад + ’»«Я(’к ' 1)
где 7.,.	7(1 - Ri0 R.>„.
Из выражения (22) для тока утечки, проходящего через
пассажира, были получены все возможные значения этого то-
ка для различных вариантов соотношения величин сск, «о, /?2о,
^2к, ^12, определяющих ток утечки и требования, предъявляе-
мые к защите от пего.
На основании измерений были определены граничные зна-
чения коэффициентов, асимметрии сопротивления изоляции
наибольшие и наименьшие значения Ui2- Была составлена
программа для решения выражения (22) па электронно-вы-
числительной машине Мпр-2 и получены значения токов через
тело пассажира, стоящего на земле и коснувшегося корпуса
троллейбуса, в зависимости от различных значений а0, ак, £20»
/?2к, £/12- При разных вариантах соотношений и значений этих
величин характер зависимостей сохраняется одинаковым. В.
качестве примера на рис. 58 приведена кривая из семейства
защитных характеристик, обеспечивающих достижение степе-
ни наибольшей безопасности
дующих значениях:
Z712 = 600 В, =62,5 кОм,
/?™'п =0,9 кОм для 1а = 3 мА.
Защита, обеспечивающая
наибольшую безопасность, ха-
рактеризуется полным исполь-
зованием защитных свойств
сопротивления изоляции изо-
лированной от земли системы
питания троллейбуса. Защит-
74:»	ЮЗ
человека, полученной при сле-
1
г
Рис. 57. Схема" замещения системы
с изолированными полюсами
Рис. 58. Одна из ветвей характеристики защиты (сплошная линия), обес-
печивающая максимальную безопасность человека в системе. Построена
для 3 мА и У?2к = 200 кОм (штриховая линия ограничивает область
значений восходящих токов утечки)
ная характеристика учитывает все возможные соотношения ве-
личин ао, ак, ^2к при заданных граничных условиях. В этом
случае необходимо, чтобы схемы контроля изоляции, установ-
ленные со стороны тяговой преобразовательной подстанции»
реагировали на общее снижение сопротивления изоляции уча-
стка питания относительно земли и на изменение коэффи-
циента асимметрии сопротивлений полюсов участка питания
относительно земли а0-
Схемы контроля сопротивления изоляции, которые уста-
навливаются на подвижном составе троллейбуса, должны реа-
гировать на общее снижение сопротивления изоляции полюсов
троллейбуса относительно корпуса /?гк и снижение коэффици-
ента асимметрии полюсов относительно корпуса ак: Но так
как ток через тело человека определяется еще и соотношени-
ем параметров изоляции сети и подвижного состава, то для
реализации степени наибольшей безопасности в изолирован-
ной системе необходимо координировать выходные сигналы
каждой из схем, установленных на троллейбусе, от состояния
изоляции участка питания, т. е. с выходным сигналом схемы»
которая установлена на подстанции.
В этой системе защиты, состоящей из двух схем, основной
является схема, установленная на троллейбусе, и она должна
104
выдавать сигнал о возможности возникновения опасных токов
утечки.
Разработка, а в дальнейшем, возможно, и эксплуатация
подобной системы защиты осложнены тем, что контролируе-
мые сопротивления /?1к, /?2к находятся па движущемся объек-
те (троллейбусе) и для получения данных о значениях других
параметров, влияющих на ток утечки, необходим канал связи.
Необходимо отметить наличие трудностей как технического
порядка (сложность аппаратуры связи, помехи, сложность
блока анализа информации), так и организационного порядка
(выделение каналов связи, дополнительные организационные
мероприятия по ремонтам). Однако такая система контроля
токов утечки обеспечивает наибольшую возможную степень
защиты человека в системе питания с изолированными от
земли полюсами. Следует также отметить, что в угольной
промышленности, для защиты от поражения током при ис-
пользовании электровозной откатки угля имеются подобные
по назначению системы защиты' с каналами связи.
Защитная характеристика (рис. 59), обеспечивающая пас-
сажиру троллейбуса, стоящему на земле, при его прикоснове-
нии к корпусу троллейбуса степень практической безопасно-
сти, была получена на основании вычислений, проведенных
по выражению (22), при условии, что ток утечки определяется
(с последующей сигнализацией о превышении его заданного
значения) без учета параметров соотношения сопротивления
изоляции контактной сети и подвижного состава. При этом
отпадает необходимость в каналах связи между схемами кон-
троля изоляции на подвижном составе и на подстанции. *
Для защиты, обеспечивающей практическую безопасность
человека, характерно использование упрощенных схем изоля-
ции участка питания, но защитные свойства сопротивления
изоляции участка питания используются не полностью. Схемы
контроля, изоляции со стороны подстанции реагируют в основ-
ном на снижение коэффициента асимметрии ао. Схемы конт-
роля изоляции на подвижном составе реагируют на изменение
суммарного сопротивления изоляции полюсов относительно
корпуса и изменение коэффициента асимметрии ак.
При коэффициенте асимметрии ао, близком к единице, и
отсутствии сигнала на выходе схем контроля сопротивления
изоляции на подвижном составе в системе будет иметь место
«перезащита». При и ао<^1 в системе контролируется
сопротивление изоляции полюсов троллейбуса относительно
корпуса и таким образом не допускаются аварийные с точки
зрения электробезопасности режимы.
Для реализации защиты со степенью практической без-
опасности требуется установка устройств контроля изоляции
со стороны тяговой преобразовательной подстанции (УКИП),
которые будут контролировать сопротивление изоляции полю-
105
опасность человека (семейство кривых получено при различных ак
от 0,01 до 100)
сов контактной сети относительно земли, а также устройств
контроля изоляции на подвижном составе троллейбуса
(УКИТ) с целью проверки сопротивления изоляции полюсов
троллейбуса относительно корпуса.
Обе схемы предназначены для работы в одной системе и
к ним предъявляются такие одинаковые требования:
106
контроль изоляции должен иыть непрерывен;
схема должна учитывать снижение активного сопротивле-
ния изоляции;
внутреннее сопротивление прибора должно оказывать на-
именьшее шунтирующее влияние на контролируемую сеть и
тем самым не снижать уровень ее электробезопасностн;
работа схемы не должна зависеть от емкости сети относи-
тельно земли (корпуса троллейбуса);
прибор должен обеспечивать точность измерений при коле-
баниях напряжения в контактной сети от 400 до 720 В;
отсутствие ложных срабатываний в условиях частых от-
ключений автоматических выключателей (на подстанции) или
коммутационных процессов на троллейбусах;
прибор должен осуществлять сигнализацию (звуковую или
световую), а при авто- пли телеуправляемой подстанции —•
также и передачу сигнала диспетчеру.
Устройства контроля изоляции должны обеспечивать:
стабильность характеристик во времени, т. е. уменьшение
таких явлений, как старение и утомляемость отдельных эле-
ментов;
наименьшее влияние внешних факторов (температуры,
влажности, атмосферного давления, ударов и вибраций, элект-
рических помех и т. и.):
наименьшее обратное влияние на объект защиты (при нор-
мальных значениях контролируемого параметра);
безотказность в условиях длительной непрерывной работы:
УКИ должно обладать более высокой надежностью, чем объ-
ект защиты (подстанция, троллейбус). Действительно, если
отказ объекта защиты обычно приводит лишь к кратковре-
менным перерывам функционирования транспорта, то отказ
УКИ может привести к электротравматизму;
высокую перегрузочную способность;
взаимозаменяемость (повторимость характеристик), обес-
печивающую возможность замены вышедших из строя элемен-
тов без существенной перенастройки системы защиты;
возможность использования стандартных и унифициро-
ванных элементов;
технологичность конструкции, удобство и простоту монта-
жа, настройки и обслуживания;
наименьшее потребление энергии в дежурном режиме.
Желательно, чтобы схема УКИП могла обеспечить селек-
тивную сигнализацию о поврежденном участке питания.
Схема УКИТ должна также отвечать дополнительным
требованиям;
быть работоспособной в условиях движения троллейбуса;
ее выходная характеристика должна соответствовать за-
щитной характеристике человека в изолированной системе
электроснабжения (т. е. «следящая уставка»);
107
Рис. 60. Контроль изоляции по принципу двух вольтметров:
а __ схема с реле; б — схема со стабилитронами; в — характеристика схемы с реле
реагировать как па несимметричное, так и симметричное
снижение изоляции полюсов.
Из всего многообразия известны^ схем контроля изоляции,
с учетом требований к системе защиты от токов утечки рас-
смотрим только схемы, позволяющие контролировать сопро-
тивление изоляции под рабочим напряжением. К ним отно-
сятся схемы с вольтметрами, мостовая, схема сравнения токов
в положительных и отрицательных цепях, схемы с источником
налаженного тока.
Схемы контроля сопротивления изоляции-
работающие по принципу двух вольтметров.
Рассмотрим схему контроля состояния изоляции сети постоян-
ного тока с помощью двух вольтметров, постоянно включен-
ных между полюсами и землей (рис. 60). В общем случае
различие в показаниях вольтметров является признаком того,
что сопротивления изоляции полюсов относительно земли не
равны.
В соответствии с обозначениями рис. 60,а напряжения, ко-
торые будут показывать вольтметры, можно определить пс *
формулам:
У - и-------------I- Rs-----------
Rio Rv (Rio - Ro) - Rv. (R?o + R?)
(Л>0 = t/J2---- R^R-vRR^^R^--------t 23J.
Rio RvURio 4 R„) - R-2o R-г. (Rzo Rv)
ще Ujo, U20— напряжение соответственно на первом и на вто-
ром вольтметрах;
Rv — внутреннее сопротивление вольтметров.
Введя в формулы (23) коэффициент асимметрии сопротив-
ления изоляции ос0, после простых преобразований получим
08
U ___ ^12 7<l (^20	5
2ао^о + Rv(an + 1)
у ___	^12 (^20 70 "Г- KJ #
-° — 2а0о+ /?.;,(!„-I- 1)
Достоинством схем контроля изоляции сети, основанных
на принципе двух вольтметров, является простота устройства
и низкая стоимость. К недостаткам схем следует отнести низ-
кую чувствительность, косвенность метода измерения (так
как контролируется лишь соотношение сопротивлений изоля-
ции, а не их абсолютное значение), отсутствие указаний на
симметричное снижение изоляции полюсов, зависимость пока-
заний от напряжения сети (рис. 60,в), необходимость иметь
вольтметры с очень высоким внутренним сопротивлением по
соображениям электробезопасности.
Применение вместо вольтметров с высоким внутренним со-
противлением ламп накаливания ввиду значительного шунти-
рования ими изоляции сети недопустимо. Условия безопасно-
сти могут быть обеспечены применением ламп тлеющего раз-
ряда. Недостатком такой схемы является зависимость сопро-
тивления лампы от приложенного напряжения (от 60 000 до
8000 Ом), поэтому расчет схем с ними осложнен необходимо-
стью учета Кл(и).
Одним из вариантов схемы двух вольтметров является схе-
ма рис. 60,6 со стабилитронами, разработанная В. И. Литва-
ком. Эта схема устраняет шунтирующее влияние на контро-
лируемую сеть до тех пор, пока соотношение сопротивлений
изоляции сети находится в допустимых пределах. Ввиду осо-
бенностей стабилитронов при напряжении на нем £7*, мень-
шем напряжения пробоя стабилитрона UVT, значение его со-
противления практически равно бесконечности: при U* < Uzr
контролируемая сеть не шунтируется. При возрастании [7*
происходит пробой стабилитрона, срабатывает соответствую-
щее реле, и сеть шунтируется индикатором.
Несмотря на приведенные недостатки, этот принцип конт-
роля изоляции сети все еще находит применение на некото-
рых подстанциях городского электрического транспорта (на-
пример, в г. Симферополе) и в промышленности.
Мостовая схема контроля изоляции. Наиболь-
шее распространение из всех известных схем контроля сопро-
тивления изоляции, применяемых на городском электротранс-
порте, имеет мостовая схема (КИС). Ее же в различных ва-
риантах часто применяют и в промышленности [17].
Схема КИС (рис. 61,а) представляет собой не полностью
уравновешенный четырехплечиый мост постоянного тока, од-
ной парой плеч которого являются постоянные резисторы 7?i
и второй — измеряемые сопротивления изоляции полюсов-
относительно земли 7?ю и Т?2о-
109;
5)

Рис. 61. Мостовая схема контроля изоляции:
а — принципиальная схема; б — схема замещения
Рассмотрим общую схему замещения четырехилечного мо-
ста (рис. 61,6), который питается от источника постоянного
тока с э. д. с., равной Е. Источником тока, питающим мосто-
вую схему является троллейбусная тяговая подстанция посто-
янного тока, мощность которой можно считать неограничен-
ной по сравнению с мощностью, потребляемой мостовой схе-
мой. Данную схему КИС можно рассматривать как частный
случай мостовой схемы с постоянным питающим напряжением.
Для вычисления основного параметра схемы тока /Р вос-
пользуемся методом холостого хода и короткого замыкания.
По этому методу режимом холостого хода будет случай, ког-
да сопротивление диагнопали реле равно бесконечности. Ре-
жимом короткого замыкания будет случай, когда сопротивле-
ние диагонали источника равно нулю, т. е. U = const, а в диа-
гонали реле действует э. д. с., равная напряжению на ее за-
жимах при холостом ходе схемы. Как известно, искомый ток
Л>к —
_________
£р + £кз
(24)
где t/xx — напряжение холостого хода;
/?Р — сопротивление нагрузки;
Екз — сопротивление короткого замыкания, т. е. сопротив-
ление схемы относительно зажимов нагрузки.
Вычисляя 7?кз, положим, что Rн = 0, тогда
/Л£ю \
£l Д- R2 R-20 Rw /
R[ £j
R\ -I- R-2 R^+Rin
Подставляя эти значения в (24) и приведя к
на тел ю, получим:
общему зндме-
U (R} R20 - R> Rw)
,р —----------------------------------:--------------. (25)
Р Rp(Rl - £,) (/<0 ~ £j0) + £1£2 №0Т	+ £•_0 £10 (/?i +£2)
Формула (25) упростится, если отношение сопротивлений
двух противоположных плеч мостовой схемы обозначить че-
рез коэффициент асимметрии а. Тогда ток реле
110
_________________и (*п - *о)	_______________
(*о+ 1)!(^	И),
(26)
где an = R\/R2 — коэффициент асимметрии сопротивлений из-
мерительной схемы.
В анализируемой схеме (см. рис. 61) сопротивления /?] и
равны (а?г = 1); после подстановки значений Rv, U и
преобразования формулы (26) ток реле (в миллиамперах)
г „__________Z7 (1 —	________
Р~ (А)+1)(2/?рН /?•.)+»0/?20
300(1 --ч)
7 /75 (1 + зм) + ао
Здесь в формулу подставлены сопротивления по данным УПТМ
г. Москвы для схемы КИС: /?Р = 4 кОм, /?о = 7,5 кОм, U =
= 600 В.
По формуле были получены основные зависимости тока
реле от значений Т?2о, ао, U.
Рассмотрим зависимость 7Р(осо) при различных значениях
сопротивления Т?20 (рис. 62). Зависимость отражает основной
с) П
недостаток схемы КИС: на ток
срабатывания реле влияют
одновременно величины а0 и
Т?2о- Выходной сигнал ввиду
принципа работы схемы не
может дать ответа на вопрос
о действительном состоянии
изоляции с точки зрения элек-
тробезопасности при изолиро-
ванной системе электроснаб-
жения. Он говорит лишь о том,
что в данный момент при
/р = /р величины /?2о и ц0 мо-
гут принять одно из значений
^20 70’ по какое
именно - ответа схема не
дает. Таким образом, здесь
возможны ложные сигналы
как при R-2Q=R>o > £Zo —СС'/
(когда значение сопротивле-
ния изоляции еще допускает
возможность безопасной экс-
плуатации системы), так и
при /?2О==/?2о,	= (когда
сопротивление изоляции сети
недопустимо низко).
Общим недостатком мо-
товых схем, в том числе и'
хемы КИС, является нечув-
Рис. 62. Характеристик.'] мостовой
схемы (кривые Л //, III сняты при
напряжении соответственно 400, 600
н 700 В)
111
ствителыюсть к симметричному снижению сопротивления*
изоляции. При ао=1 (случай полной симметрии сопротивле-
ний изоляции положительного и отрицательного, полюсов от-
носительно земли) ток через реле равен пулю.
Схемы контроля изоляции с источником тока
и а л о ж е н и я. Схемы, использующие источник тока наложе-
ния (ИТН), в сетях городского электрического транспорта
распространения не получили. В промышленности устройства*,
основанные на этом принципе, считаются наиболее перспектив-
ными и встречаются все чаще [8, 7].
Рассмотрим принцип работы схемы рис. 63. Между защи-
щаемой сетью и землей включается ИТН, напряжение которо-
го существует одновременно с рабочим напряжением сети.
Благодаря принципу независимости действия электродвижу-
щих сил можно, выделив ток наложения па реле, получить
сигнал о значении сопротивления изоляции. Ток наложения*
может быть как постоянный, так и переменный.
Если в качестве тока наложения используется тот же вид
тока, что и рабочий ток сети, то на реле защиты одновремен-
но будет действовать ток рабочей сети и ток наложения.
Рассмотрим принцип работы схемы для измерения абсо-
лютного значения суммарного сопротивления изоляции R с
помощью ИТН постоянного тока, включенного последователь-
но с испытуемой изоляцией и индикатором (см. рис. 63,а). Обо-
значив ток индикатора / и напряжение ИТН через f7n, сопро-
тивление /?1и=/?2и = ^11, получим
где	U п =— 7/?об1ц ’
Г) , п |	(^И 4~ *ю) (*И +	.
1=Un.
№1 + /?ю) (Rt - &»о)
+ (2/?„ 4 А>10 - R-Л
Но так как в качестве тока наложения используется тот же
род тока, что и рабочий ток сети, на индикатор будет одно-
временно действовать и рабочий ток сети. Это осложняет ра-
боту схемы контроля. Эти схемы далее нс рассматриваются.
Рассмотрим схему с ИТН переменного тока (рис. 63,6).
Рис. 63. Схема контроля изоляции с источником постоянного (а) и пере-
менного (б) тока наложения	'
112
IJa схеме обозначено:
J? j —сопротивление нагрузки, которое со-
стоит из сопротивлений генератора
и реле Р;
(Дф=2Сф —емкость, разделительных конденса-
торов;
Cso = Cio+Go —емкость контактной сети;
sR^^RioRzq/ (Riq+R2q) — суммарное сопротивление утечки
контактной сети.
Переменный ток поступает от ИТН (генератора) через
разделительные конденсаторы Сф, одна из фаз генератора
соединяется с заземляющим устройством. Ввиду наличия про-
водимостей утечки в контролируемой сети (активных 7?ю, R20
и емкостных Сю, С2о) через реле будет постоянно протекать
ток утечки. При снижении сопротивления изоляции сети ток
утечки увеличивается, и по достижении им определенного зна-
чения реле сигнализирует о неисправности.
Действующее значение тока в измерительной цепи схемы
контроля можно определить по формуле [17]
7 	U И
7н —	------------------------------------------------ *
V [ R -г	1)\ +[> <',СЧ+-,с-о^о
где UH — действующее значение напряжения генератора Г;
<о — угловая частота.
Действующее значение тока’, проходящего через реле Р,
является сложной функцией активных сопротивлений изоля-
ции и емкости сети относительно земли. Чем больше угловая
частота генератора, тем больше сказывается влияние емкости
сети относительно земли на ток /н. Ввиду этого Е. Ф. Цапен-
ко рекомендует использовать в качестве источника тока нало-
жения сеть переменного тока 50 Гц, указывая, однако, что и
в этом случае влияние емкости на работу схемы не устраня-
ется.
Несомненными преимуществами рассмотренной схемы яв-
ляется селективность ее работы, относительно высокая чувст-
вительность, реакция на все виды снижения сопротивления
изоляции сети, в том числе и на симметричное, возможность
с помощью токоиспытательных клещей находить конкретное
место утечки тока, если оно сосредоточенное.
К недостаткам схемы следует отнести зависимость надеж-
ности работы от емкости сети и частоты генератора, относи-
тельно высокую стоимость установки по сравнению с ранее
рассмотренными схемами контроля изоляции. Кроме того, не-
достатком схемы при ее применении в сетях троллейбуса яв-
ляется необходимость ограничения переменного тока наложе-
ния по условиям электробезопасности из-за того, что в сети
уже есть переменная составляющая 300 Гц. Это ограничение,
113
вероятно, несколько смягчится, если применить автоматическое
отключение источника тока наложения при обнаружении пов-
режденного участка.
, Схемы измерения сопротивления изоляции
относительно земли с использованием метода
сравнения токов (рис. 64). При контроле изоляции срав-
ниваются токи в положительном и отрицательном проводах
испытуемой сети по способу Каэьмана (рис. 64,в). При замыка-
нии па землю через резистор сопротивлением R ток в проводе
положительной полярности возрастет, что и покажет ампер-
метр А. Обычно для сравнения двух токов используют схему,
показанную па рис. 64,6. Согласно методу контурных токов
можно записать
7„ — Г - Г' = 	 = О А Г,	(27>
/' --  ]" = = IR
2г 4- /?„ 2г 4- /?п	’ 2г + /?и 2г +
где /] — ток в проводе положительной полярности;
/2 — ток в проводе отрицательной полярности;
г — сопротивление добавочного резистора;
. R—сопротивление шунта;
7?и — сопротивление индикатора;
А/ — ток, обусловленный наличием утечки в цени.
Выражение (27) показывает, что ток утечки в цепи связан
с током в индикаторе через коэффициент G, который постоя-
нен для данной схемы. С точки зрения экономичности схемы
значение R должно быть как можно меньше, а г возможно
больше. Чтобы схема была более чувствительна к малым то-
кам утечки, требования к величинам R и г обратны требова-
ниям экономичности.
Безусловным достоинством схемы является ее селектив-
ность. Недостатки схемы — это зависимость показаний от на-
пряжения контролируемой сети, отсутствие реакции на симмет-
Рис. 64. Схема контроля изоляции методом сравнения
114
ричное снижение изоляции, малая чувствительность. Область
применения этих схем ограничена токами нагрузки испытуе-
мого участка и находится в пределах до 50—100 А. Напри-
мер, защита тина Mezz—Price (рис. 64,г?).
Как показано выше, ни одна из рассмотренных известных
схем контроля изоляции сетей постоянного тока не удовлетво-
ряет полностью приведенным требованиям защиты от токов
утечки в системе электроснабжения троллейбуса с изолирован-
ными от земли полюсами.
Требованиям, предъявляемым к УКИП, наиболее близко
отвечает мостовая схема, однако ее низкая чувствительность,
зависимость тока индикатора от колебаний напряжения конт-
ролируемой сети, шунтирующее действие на сеть требуют зна-
чительной доработки схемы.
После устранения указанных недостатков она может быть
использована в системе с реализацией уровня практической
безопасности.
Одно из основных требований, предъявляемых к УКИТ,—
реакция па абсолютное и относительное снижение сопротивле-
ния изоляции полюсов троллейбуса относительно корпуса —
не может быть удовлетворено пи одной из рассмотренных
схем.
Чтобы полнее удовлетворить требования, связанные с за-
щитными характеристиками человека в системе с изолирован-
ными полюсами, можно воспользоваться известным принци-
пом «независимости действия токов» п, используя возможно-
сти реакции рассмотренных схем на изменение отдельных па-
раметров изоляции (таких, как и а), объединить эти схе-
мы в одну.
Именно отсутствие схемы, одновременно реагирующей на
изменение Аз и а с характеристикой, близкой к защитной ха-
рактеристике человека в изолированной системе электроснаб-
жения, вызвало необходимость синтезировать новую схему с
целью достижения соответствующих выходных характеристике
Рис. 65. Структурная схема УКИТ Рис. 66. Структурная схема УКИП
115
Структурная схема УКИТ (рис. 65) должна включать в
себя следующие основные элементы: измеритель 1 абсолютно-
го значения сопротивления изоляции обоих полюсов относи-
тельно корпуса троллейбуса; измеритель 2 коэффициента
асимметрии сопротивлений изоляции полюсов относительно
корпуса троллейбуса; анализатор 3 соотношения этих вели-
чии, позволяющий сравнивать это соотношение с защитной
характеристикой человека в изолированной системе; порого-
вое устройство 4; сигнализирующий (выходной) элемент 5.
Структурная схема УКИП (рис. 66) должна включать в
себя следующие основные элементы: измеритель коэффициен-
та асимметрии сопротивлений изоляции полюсов системы пи-
тания относительно земли 1; компенсатор колебания напря-
жения сети 2; анализатор соответствия защитной характе-
ристике человека в изолированной системе 3; индикаторный
(выходной) элемент 4, имеющий выход 5 в систему телеизме-
рения при теле- или автоуправляемой подстанции.
Принятая структурная схема устройства УКИТ почти пол-
ностью удовлетворяет требованиям, которые предъявляются
к данному устройству.
Устройство УКИП, выполненное по структурной схеме
рис. 66, полностью удовлетворяет требованиям, предъявлен-
ным к УКИП, за исключением требования селективности ра-
боты.
В последнее время в схемах контроля сопротивления изо-
ляции начинают использовать различные усилители. Рассмот-
рим положительные стороны применения усилителей.
Любая схема контроля изоляции предназначается для вы-
полнения следующей работы:
обеспечения визуального контроля сопротивления изоля-
ции;
сигнализации о недопустимом значении сопротивления изо-
ляции;
подача сигнала об аварийном состоянии контролируемого
объекта и обеспечения возможности применения в качестве
датчика для устройства защитного отключения;
дистанционной подачи сигнала о значении сопротивления
изоляции;
опережающего испытания изоляции контролируемого объ-
екта и при необходимости блокировки от включения послед-
него при неисправности изоляции.
Схемы с выходом на реле без усилителей позволяют осу-
ществлять одну или две из перечисленных функций. Для вы-
полнения всех требований, предъявляемых к схемё, она силь-
но усложняется из-за увеличения числа промежуточных реле.
Схемы, в которых используется усилитель, имеющий па вы-
ходе реле, позволяют полнее использовать возможности устрой-
ства.
116
Рис. 67. Принципиальная схема УКИТ
Вторым важным преимуществом схем контроля изоляции
с применением усилителей является то, что в них можно ис-
пользовать несколько принципов измерения сопротивления
изоляции. Очевидно, что введение в схему контроля изоляции
усилителя позволяет повысить чувствительность последней,
использовать бесконтактные выходные схемы и, таким обра-
зом, вообще отказаться от применения реле, что увеличивает
общую надежность такой схемы контроля изоляции.
В соответствии с принятыми структурными схемами были
разработаны принципиальные схемы устройств УКИТ и
УКИП (рис. 67, 68). Рассмотрим узел компенсации колеба-
Рис. 68. Принципиальная схема УКИП
11?
ния напряжения сети. Чтобы избавиться от «мертвых» зон и
ложных срабатываний в работе мостовой схемы, изменение
напряжения против номинального значения компенсируют до-
полнительным источником постоянного тока (рис. 69). С де-
лителя, состоящего из трех резисторов Rl, R2, R3, напряже-
ние подается на конденсатор С1. Емкостной сумматор, состо-
ит из двух конденсаторов С1 и С2. С резистора R2 берет-
ся напряжение, пропорциональное напряжению в контролируе-
емой сети U]2. На конденсатор С2 подается напряжение от
компенсирующего источника с напряжением UK. Значение на-
пряжения UK подбирается таким образом, чтобы при напря-
жении в контролируемой сети [/12, равном номинальному
600 В, напряжение на резисторе R2 было бы полностью ском-
пенсировано напряжением UK. В этом случае никакой поправ-
ки на колебание Ui2 напряжения сети не требуется, и на вы-
ходе емкостного сумматора напряжение равно нулю. Выход
емкостного сумматора соединен последовательно с выходом
мостовой схемы.
Приведенная схема компенсации требует дополнительного
источника тока. При использовании стабилитрона необходи-
мость в этом отпадает (рис. 70,а); напряжение Uax с резисто-
ра R2 делителя Rl, R2, R3 подается на делитель, состоящий
из последовательно включенных стабилитрона Д и резистора
R?, параллельно им включается потенциометр (7?д1+7?л2). По-
тенциометром (₽д1+Т?Д2) схема регулируется так, чтобы при
номинальном напряжении 600 В напряжение на выходе схемы
было бы равно нулю. Подбор остальных элементов схемы по-
зволяет получить приращение Д(7, равное приращению Д[7|2,
Рис. 69. Схема подачи напряжения
на емкостной сумматор напряжений
Рис. 70. Схема компенсации со ста-
билитроном (а) и проходная харак-
теристика схемы (б)
118
что соответствует рабочей характеристике мостовой схемы,
т. е. при [У12=^ноМ.
Проходная характеристика компенсирующего элемента со
стабилитроном имеет положительную и отрицательную ветви
(рис. 70,6).
При [7ВХ < t/CT (здесь UQy — напряжение стабилизации ста-
билизации стабилитрона) зависимость имеет вид
Ц>ых = U.M = - Кд Lrm,	(28)
Яд1 + #Г2
где ка — коэффициент передачи напряжения делителем
ЯпъЯлг—сопротивление делителя (плечи потенциометра).
При U вх > Uct и /'ст <С/?с напряжение
<Лых - - f/ст) D Rf— - ивх к. [UBX (1 - Кд - </„)!• (29)
АС '	/ СТ
Изменяя /<д в формулах (28, 29), можно подобрать необхо-
димый угол наклона характеристики.
Подбирая £7ВХ с помощью делителей Rl, R2, R3 (см. рис.
70,а), а также величину Ucr выбором соответствующего стаби-
литрона, определяем точку, где при номинальном значении
напряжения сети £/БХ будет полностью скомпенсировано.
Входные сопротивления элементов моста Rl, R2 (см. рис.
67, 68) выбирают на основании защитной характеристики пас-
сажира при его контакте с системой питания. На рис. 59 об-
ласть, ограниченная фигурой ABCDKLA, — область,в которой
совокупность параметров сс0, ак, Я2к, R<& не допускает превы-
шения тока через тело пассажира свыше 3 мА. Прямые АВ и
KL проведены по отметкам на оси абсцисс граничных значе-
ний, практически встречающихся в контактных сетях. Кри-
вые ВС и DR проведены по границе реальных значений ак.
Из рис. 59 следует, что при уменьшении ак ниже значения
0,2 и ак — значения 0,91 принятые условия электробезопасно-
сти не смогут быть обеспечены во всем диапазоне возможных
изменений сс0, заданных на рис. 59. Поэтому требуется, чтобы
УКИТ сигнализировало о значениях этих величин.
Для сигнализации об асимметричном изменении сопротив-
лений изоляции принят мостовой метод. При равенстве сопро-
тивлений измерительных полуплеч моста зависимость его вы-
ходного тока /и (ак) (кривая /, 3) будет иметь вид, показанный
на рис. 71, а. Из него видно, что, настраивая схему УКИТ на
срабатывание (ток /ср7), при понижении ак от 0,91—точка 4
(в эту цифру, естественно, входит и значение 0,2, поэтому это
будет случай «перезащиты»), получим одновременное срабаты-
вание и в случае превышения ак свыше 1,6 (точка 5), что не-
допустимо.
119
Рис. 71. Выходная характеристика схемы УКИТ
Воспользуемся особенностью мостовых схем, позволяющей
«сдвигать» их выходные характеристики изменением парамет-
ра ан. В данном случае задача сводится к подбору такого
значения аи, которое обеспечит равенство токов в диагонали
моста при ак = 0,91 и ак=50. Для этого при каждом значении
120
ак составляют соответствующие выражения /ц, которые затем
приравнивают друг другу. Нахождение искомого значения
приводит к решению квадратного уравнения. При подборе зна-
чения ак необходимо учитывать две составляющие сигнала
(7« и /л), одну из которых дает измерение ак, другую — изме-
рение RsK (см. кривые BLDN и АМСК на рис. 71,6).
Решение такого уравнения для значений ак=0,91, ак = 50,
/?2к = 200 кОм, £2и=100 кОм дало аи=2,05 (кривые 2, 4 рис.
71,а); с учетом 2?ак значение аи=4,8.
Подобная методика была использована для выбора сопро-
тивлений измерительных полуплеч моста в схеме УКИП. Схе-
мы УКИТ и УКИП были испытаны в лабораторных условиях.
Схема УКИТ была опробована также и при работе на трол-
лейбусе. Данные по результатам испытаний удовлетворитель-
ные.
8—740
Глава IV
ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ
СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
14. Испытания устройств защиты
Эффективность защитного действия схем и устройств за-
щиты зависит от соответствия их основных параметров в мо-
мент возникновения аварийной ситуации расчетным. Измене-
ния этих параметров в процессе эксплуатации устройств за-
щиты, а также повреждение их приводят к отказам в работе
защиты и как следствие этого к авариям в системе электро-
снабжения.
Заземляющее устройство во всех системах электроснабже-
ния относится к категории основных защитных устройств си-
стемы, обеспечивающих как сохранность оборудования систе-
мы, так и условия электробезопасности. Его защитное дейст-
вие в значительной степени определяется сопротивлением ра-
стеканию токов в земле и целостностью всего оборудования
заземляющего устройства. Поэтому перед вводом в эксплуа-
тацию тяговых подстанций, а также периодически в процессе
их работы проводят испытания заземляющих устройств. В
комплекс работ по испытанию заземляющих устройств входят
внешний осмотр устройства и измерения сопротивления его
отдельных элементов.
ПУЭ, ПТЭ и ПТБ определяют объем, нормы и периодич-
ность проведения испытаний заземляющих устройств.
Приемо-сдаточные и профилактические испытания зазем-
ляющих устройств выполняют в объеме и в сроки, показанные
в табл. 10. При внешнем осмотре надземной и подземной (при
вскрытии) частей заземляющего устройства подстанции про-
веряют соответствие конструкции, материала, числа электро-
дов соединительных шин, выводов, площади сечения и качест-
ва сварных соединений проекту и требованиям ПУЭ. При
этом особое внимание обращается на целостность соединений,
крепление проводников и окраску.
Наибольшая надежность контакта заземляющей проводки
с заземляемыми элементами обеспечивается сваркой; болто-
122
Таблица 10
Наименование испытания	Вид испытания	Примечание
Проверка состояния всех эле-	ПС, к,	Проводится одновременно с ос-
ментов заземляющего устрой- ства	т, м	мотром	электрооборудования РУ 6; 10 кВ и РУ 0,6 кВ тяговой подстанции. В случае резкого возрастания ( в 'несколько раз) сопротивления растеканию тока в земле выборочно \ осматриваются элементы заземления, находящие- ся в земле, со вскрытием грунта Выполняется, кроме'того, при каж- дой перестановке или установке оборудования на тяговой подстан- ции
Проверка сохранности цепи между заземлителями и за- земляемым оборудованием	ПС, к, т	
Проверка соответствия площа- ди сечения (или сопротивле- ния) заземляющих проводни- ков требуемым нормам	ПС, к	Осуществляется такжС при заме- не проводников в сети заземле- ния \ Проводится нс реже одного раза
Измерение переходного сопро-	ПС, к	
тивления заземляющих уст- ройств	ПС, к, т	в год, а также при замене про- водников в сети заземления
Измерения, сопротивления рас- теканию в земле		Выполняется нс реже одного ра- за в год
Проверка надежности соедине- ния естественных и искусст- венных заземлителей с зазем- ляющим устройством	ПС, к	
Проверка состояния пробивных предохранителей	ПС, к, т	О ществляется, кроме тоАр, пос- лс каждого предположения о I срабатывании
Примечание. ПС — приемо-сдаточное ;’:пытация; К — испытания после капи-
тального ремонта; Г — испытания после т.- -.^его ремонта; М—межремонтные испы-
тания.
вое соединение допускается только в тех местах, где при ре-
монтах или испытаниях необходимо отсоединять оборудова-
ние от заземляющей сети. Прочность сварных соединений
проверяют постукиванием молотком, а болтовых — осмотром
с подтягиванием гаек.
Сопротивление растеканию заземляющего устройства дол-
жно соответствовать требованиям ПУЭ, нормам и техничес-
ким условиям проектирования городского электрического
транспорта (ТУПЭГЭТ). Известно несколько способов, позво-
ляющих измерить это сопротивление. При каждом из них соз-
дается искусственная нагрузочная цепь через испытуемый за-
землитель. Для этого на некотором расстоянии от него в грунт
на глубину не менее 0,5 м забивают вспомогательный элект-
род и зонд. Сопротивление растеканию вспомогательного за-
землителя (электрода) должно быть не более 250 Ом при из-
мерениях в диапазоне 0—10 Ом; сопротивление растекание
зонда должно быть не более 1000 Ом. Через испытуемый и
вспомогательный заземлители пропускают нагрузочный ток.
**	123
Зонд служит для/измерения падения напряжения на заземли-
теле. Вспомогательный заземлитель и зонд забивают на рас-
стояние 5 Д от Заземляющего контура подстанции (здесь Д —
размер наибольшей диагонали контура).
При испытаниях оборудования перед включением, приемо-
сдаточных испытаниях и плановой проверке устройств защи-
ты необходимо/ провести осмотр всего проверяемого устройст-
ва защиты. Основным назначением осмотра является провер-
ка правильности прокладки и разделки кабелей и проверка
выполнения требований ПУЭ, ПТЭ и других правил и инст-
рукций. Особбе внимание обращают на выполнение различных
противоавар^йных решений и указаний как по отдельным ре-
ле, так и по/ всему устройству в целом. Одновременно с осмот-
ром осуществляют и чистку аппаратуры, приводов, ящиков
для сборок зажимов и кабельных каналов от строительных и
монтажных остатков, ржавчины, осыпавшейся краски и т. п.
При осмотре релейных панелей проверяют устойчивость и
надежность крепления самой панели и установленных реле,
наличие ii правильность всех необходимых надписей, обозна-
чений и . маркировки жил кабелей, проводов и реле, наличие
разделительных полос между отдельными комплектами, смон-
тированными иа общей панели.
Проверяют качество монтажа/ наличие простых и пружин-
ных ш^йб или других приспособлений против самоотвертыва-
иия винтовых соединений, правильность загибания колец (по
ходу расовой стрелки) для присоединений под винт, наличие
изолирующих прокладок, под выводами реле, изолирующих
трубок на полках. У всех шкафов и ящиков для вторичных
цепей и приводов выявляют качество окраски внутренней по-
верхности, отсутствие отверстий, наличие и качество уплотне-
ний дверок, исправность замков, правильность и надежность
крепления приходящих кабелей.
У всех реле контролируют соответствие их обмоток по току
и напряжению проекту, исправность кожухов, стекол и уплот-
нений, резьбы, головок винтов и гаек. При снятых крышках
удаляют прокладку и прочие закрепления движущихся дета-
лей, устанавливаемые для транспортировки, проверяют надеж-
ность гаек и затяжку всех винтовых креплений, отсутствие по-
сторонних предметов в зазорах, отсутствие опилок на постоян-
ных магнитах, исправность возвратных пружин и контактных
систем. Выявляют легкость хода всех движущих деталей, от-
сутствие перекосов и застреваний. Проверяют на слух чет-
кость хода часовых механизмов, надежность замыкания кон-
тактов, прогиб контактных пружин.
Приведенные требования по осмотру касаются всех уст-
ройств защиты системы электроснабжения. Останавливаясь
подробнее на особенностях проведения испытаний конкретных
устройств, отметим, что наличие одинаковых функциональных
124
элементов (например, магнитного усилителя) в принципиаль-
ных схемах интегратора токовременной защиты (ИТВЗ) и ис-
пытателя коротких замыканий (ИКЗ) упрощает задачу обслу-
живания, в частности — регулировки этих устройств.
Процесс регулировки ИТВЗ и ИКЗ заключается в основ-
ном в определении потока смещения магнитного усилителя,
обеспечивающего необходимые характеристики устройств, и
во взаимном согласовании характеристик усилителя и выход-
ных элементов. Проверка характеристик ИТВЗ и ИКЗ на со-
ответствие расчетным данным должна проводиться при но-
минальном напряжении питания, за исключением тех случаев,
когда контролируется степень независимости работы -уст-
ройств от колебаний питающего напряжения.
Настройка ИТВЗ сводится к подбору потока смещения, не-
обходимого для получения требуемой токовременной характе-
ристики (эта регулировка осуществляется в основном на за-
воде-изготовителе, стендовые измерения на подстанции долж-
ны подтвердить верность выполненной заводской регулировки).
Далее проверяют независимость работы устройства от колеба-
ний питающего напряжения. Затем снимают статическую то-
ковременную характеристику, несоответствие которой пас-
портной устраняют с помощью корректировки потока смеще-
ния резистором R5 (см. рис. 14). Динамическая характери-
стика соответствует паспортной при соответствии статических
характеристик.
При регулировке ИКЗ подбирают поток смещения обмот-
ки Н2—К2 (см. рис. 17) магнитного усилителя в измеритель-
ном блоке устройства и осуществляют настройку ИКЗ на сра-
батывание в заданных пределах измерения сопротивления ис-
пытуемой линии с учетом того, что ИКЗ имеет зону нечув-
ствительности и может давать ложные показания при наведе-
нии в отрицательном полюсе сети потенциалов от прохожде-
ния рабочих токов соседнего участка.
Для настройки ИТВЗ и ИКЗ в период наладки подстанции
и при ее обслуживании Мосгортранспроектом разработан
стенд (рис. 72); его размеры 460x330X215 мм, масса 15 кг.
Стенд позволяет быстро и точно выполнять наладочные опе-
рации.
Для наладки и периодической проверки ИТВЗ стенд со-
держит:
источник питания переменного тока частотой 50 Гц с на-
пряжением, регулируемым в пределах 180—250 В, собранный
на автотрансформаторе ЛАТР2М мощностью 500 В-А; источ-
ник регулируемого напряжения 29—45 В, питаемый от авто-
трансформатора через потенциальный трансформатор ТПБ-50;
источник постоянного тока (батарею) с регулировкой на-
пряжения в пределах 0—20 мВ, имитирующий сигнал шунта
(тяговую нагрузку);
125
Рис. 72. Принципиальная схема стенда для наладки ИТВЗ, ИКЗ
электросекундомер, в качестве которого использован счет»
чик импульсов СБ-1М, позволяющий осуществлять автомати-
ческий отсчет времени в пределах 10—500 С;
измерительные приборы — вольтметр V типа Э-421 и мил-
ливольтметр цГ типа М-4210;
тестер Ц-435.
Порядок работы со стендом следующий. Сначала все тумб-
леры ставят в положение «выключено» и питающий провод
подключают к сети 220 В, 50 Гц; соединяют зажимы стенда 9,
10 (180—250 В); 11, 12 (29—45 В); /, 2 (выход ИТВЗ); 7, 8
(вход ИТВЗ) с одноименными зажимами испытуемого инте-
гратора. Затем потенциометры интегратора R6, R1 (см. рис.
14) ставят в среднее положение, R5 — в крайнее левое, а па-
раллельно R7 включают тестер на пределе измерения посто-
янного тока 0—12 В; включают тумблер К1 стенда и уста-
навливают Тр1 па напряжение 220 В по вольтметру V, вклю-
чают К2, К9 и устанавливают £7ВХ равным 60 мВ.
Показания тестера записывают при отклонениях напряже-
ния 220^ В, добиваясь при необходимости их равенства из-
меняем потока смещения с помощью резистора R1. При на-
126
пряжении питания 220 В устанавливают поток смещения, соз-
даваемый обмоткой ЗН—ЗК, регулировкой резистора R5, до-
биваясь показаний тестера 3,7 В; при этом резистор R6 стоит
на отметке 2 Ом.
После этого снимают токовременную характеристику интег-
ратора, устанавливают счетчик на 0, закоротив выводы 1, 2
стенда (см. рис. 72) включают Kh, К2 и К9 и устанавливают
равным 60 мВ; выключают К2. а затем, подождав 3 мин,
вновь включают /С2, оставив включенными KI, К9, Kh. При
этом запускается счетчик h, после срабатывания интегратора
счетчик фиксирует выдержку времени при токе 1200 А.
Аналогично проверяют работу интегратора при нагрузках
1500, 1800, 2400, 3000, 3500, 4000 А, нагрузку задают регули-
ровкой R9 стенда, на вход поступает соответственно 75, 90,
120, 150, 175, 200 мВ. Для регулировки и периодической про-
верки ИКЗ (см. рис. 17) в стенде используют:
мощные источники переменного тока частотой 50 Гц с ре-
гулируемыми напряжениями 180—250 и 29—45 В. Следует учи-
тывать, что при замыкании накоротно выходных зажимов
ИКЗ ток в первичной цепи может достигать 7 А,'поэтому не-
обходимо оберегать цепь от случайных закорачиваний в про-
цессе работы с ИКЗ. При настройке ИКЗ автотрансформатор
может работать в режиме перегрузки. Так, на первой ступени
измерения сопротивление нагрузочного резистора находится в
пределах 0,6—1,5 Ом, ток автотрансформатора соответствен-
но равен 3—2 А, что ограничивает время работы на этой сту-
пени 5—10 мин. Здесь также возможно частое сгорание сете-
вого предохранителя. В остальных режимах работы стенда
перегрева автотрансформатора нет;
источник переменного тока частотой 50 Гц независимый от
основного питания с регулируемым напряжением в пределах
100—200 В, 50 Гц (делитель R1—R2), необходимый для пред-
варительной отладки измерительного блока ИКЗ;
блок резисторов сопротивлением от 0,6 до 2,7 Ом (R5—
/(Ю), позволяющий имитировать пять ступеней сопротивления
линии (от короткого замыкания до «чистой линии»).
Порядок работы со стендом при проверке ИКЗ следующий:
все тумблеры ставят в положение «выключено», подключа-
ют к сети 220 В, 50 Гц, а выводы стенда 11, 12 (29—45 В) и
3, 4 (вход ИКЗ) соединяют с соответствующими выводами ис-
пытуемого ИКЗ;
включают тумблер К1 стенда и устанавливают напряжение
220 В, включают КЗ;
регулировкой R6 по вольтметру устанавливают напряже-
ние 90 В (для настройки на 0,9—1,2 Ом) и 40 В (для наст-
ройки 2,1—2,4 Ом), включают К2;
регулировкой R2 ИКЗ добиваются срабатывания испыта-
теля, затем проверяют срабатывание при напряжении 95 и
127
45 В, причем четкость срабатывания в случае необходимости
корректируют регулировкой положительной обратной связи
(потенциометр R3 ИКЗ);
для осуществления регулировки ИКЗ на заданные пределы
сопротивлений зажимы стенда 5, 6 (нагрузка ИКЗ) соединя-
ют с выводами зондирующего трансформатора (в ячейке ли-
нейного выключателя), отсоединив их предварительно от ли-
нии 600 В;
подают питание (220 В, 36 В) на ИКЗ, включают КД К2
и устанавливают по вольтметру напряжение 220 В;
включают последовательно К4—К8 стенда, по срабатыва-
нию ИКЗ определяют сопротивление срабатывания и от-
пускания реле. Потенциометр R2 испытателя позволяет до-
биться срабатывания при необходимом сопротивлении линии.
В процессе эксплуатации ИКЗ на подстанциях УПТМ
г. Москвы возникли следующие неисправности: выход из
строя диодов Д9—Д12 (см. рис. 17), пробой изоляции магнит-
ного усилителя, перегорание предохранителя 77рИкз— все неис-
правности были вызваны перенаряжениями с питающей линии
600 В (за счет запасенной энергии). Для предотвращения по-
добных случаев резистор R7 был перенесен в цепь между вы-
прямительным мостом (диоды Д9—Д12) и эталонными резис-
торами R8—R12.
Наблюдалось также самопроизвольное изменение парамет-
ров ИКЗ как следствие нестабильности входящих в схему ре-
зисторов.
Отмечались случаи неправильной работы ИКЗ — разреше-
ние АПВ при коротком замыкании на линии с последующим
запрещением, что объясняется инерционностью магнитного
усилителя (перед отключением линейного выключателя ЛВ
магнитный усилитель находится в состоянии разрешения, пос-
ле отключения ЛВ и короткого замыкания на линии требует-
ся определенное время для перехода его в состояние запре-
щения). Для ликвидации этого недостатка было предложено
напряжение смещения подавать на магнитный усилитель с за-
держкой времени после автоматического отключения ЛВ.
Однако все принятые меры по улучшению работы ИКЗ
полностью желаемых результатов не дали, ИКЗ не всегда чет-
ко определяет состояние линии, особенно при параллельном
питании участка, что приводит к включению ЛВ на короткое
замыкание. Предполагается, что причинами нечеткого опреде-
ления состояния линии может являться довольно низкое испы-
тательное напряжение, а также наличие перетоков в отрица-
тельном проводе.
Для проверки и регулировки ТВЗ разработана переносная
установка (рис. 73). Принципы работы ее в основном ясны из
схемы, необходимо отметить только два положения. Перенос-
ный милливольтметр или прибор питающей линии кА присое-
Рис. 73. Принципиальная схема установки для проверки ТВЗ:
ATpl, АТр2 — автотрансформаторы ЛАТР2М.; Тр1— ТрЗ — трансформаторы ТПБ-50; Д1—
Д6 — диоды Д242 А; Рт—проверяемое реле; кА — переносной милливольтметр (или
килоамперметр питающей линии)
диняют вблизи выходных зажимов установки, но не под сило-
вые зажимы. Лабораторные автотрансформаторы ATpl, АТр2
монтируются па общую ось (т. е. механически сблокированы),
ролики передвигаются на одинаковый угол при повороте об-
щей рукоятки.
Недостаток переносной установки — ее довольно большая
масса. Достоинство установки — возможность плавной регу-
лировки тока от нуля до наибольшего значения и работа при
выпрямленном токе с шестифазными пульсациями, что значи-
тельно уменьшает погрешность в токах уставки по сравнению
с двухполупериодпой пульсацией.
Для проверки ТВЗ проводники отсоединяют от линейного
шунта в ячейке кабеля +600 В и присоединяют к переносной
установке. Перед подачей напряжения проверяют надежность
контактных соединений в цепи катушки реле (катушка — вы-
ходные зажимы — выводы провода к шунту). Уставку по току
ТВЗ проверяют 2—3 раза. Ток в процессе проверки изменя-
ется плавно регулированием напряжения ’автотрансформато-
рами.
В случае системы питания с изолированными от земли по-
люсами к пробивному предохранителю (ПП) как к основно-
му защитному средству от перехода высшего напряжения на
ееть низшего предъявляются жесткие требования при его пе-
риодической проверке. Измеряют основной параметр пробив-
ного предохранителя с помощью повышающего трансформа-
тора (рис. 74,а) или мегомметром (рис. 74,6).
Стенд рис. 74,а для испытания пробивного предохранителя
содержит автотрансформатор 3 с регулированием напряжения,
повышающий трансформатор 4, добавочный резистор 5, вольт-
метр 6 и сетевые выводы — 1, 2, 7, 8 для подключения про-
бивного предохранителя 9.
Порядок работы на стенде следующий: движок автотранс-
форматора ставят на нуль, после внешнего осмотра ПП и
вскрытия (с целью осмотра сохранности слюдяной пластинки)
ПП вновь собирают, присоединяют к выводам 7, 8 стенда,
129
Зис. 74. Схема испытания пробивного предохранителя с повышающим-
трансформатором (а) и с мегомметром (б)
включают стенд в сеть, постепенно выводят движок авто-
трансформатора, при этом наблюдают за показаниями вольт-
метра. В момент достижения пробивного напряжения на ПП
< его пробоя показания вольтметра V резко упадут, при этом
резистор 5 предохраняет высоковольтную обмотку повышаю-
дего трансформатора от включения на короткое замыкание.
Для испытания ПП постоянным напряжением собирают
:хему по рис. 74,6. Конденсатор 11 служит для сглаживания
пульсаций, возникающих при работе мегомметра с ручным
приводом. Как и в первом случае, после внешнего осмотра ПП
при целостности слюдяной прокладки его подключают к
зхеме, после чего подают напряжение на ПП (вращением руч-
ки мегомметра 10) и наблюдают за показаниями вольтметра
6. При достижении на ПП напряжения пробоя показания
вольтметра 6 резко упадут.
15. Эксплуатационная надежность защитных средств
Проблема надежности систем автоматики и устройств за-
щиты тяговых подстанций городского электрического транс-
порта отличается от подобных проблем для средств управле-
ния и защиты в других отраслях техники.
Первая важная особенность, относящаяся в большей мере
к защитным средствам, заключается в том, что все устройства
тяговой подстанции работают в условиях резко переменной
тяговой нагрузки, соизмеримой с малыми токами к. з. В свя-
зи с этим повышается вероятность сбоев в работе защиты.
Другой особенностью систем автоматики тяговых подстан-
ций является выполнение ими относительно редких и кратко-
временных операций управления. Причем лишь небольшая
часть отказов элементов автоматики немедленно проявляется
как нарушение работы всей системы. Большинство отказов
элементов автоматики вызывает нарушение работы системы
лишь для выполнения такой операции, при которой требуется
в данный момент правильная работа отдельных элементов.
По рекомендации МЭИ и с учетом особенностей работы
тяговых подстанций трамвая и троллейбуса в число основных
параметров надежности электрического оборудования под-
станций включены следующие:
130
1.	Вероятность безотказной работы P(t) в период между наработками
и t2.
При исследовании надежности электронных и электромеханических си-
стем, к которым относятся защитные средства, в основном используют экс-
поненциальный закон распределения времени безотказной работы, тогда
Р(Л,-^) = ехр
Если вероятность безотказной работы между техническими обслужи-
ваниями (6==^р> f=0) определяют за время /Р, то
Р(^р) - схр [-Z7(/p)],
где И (/р)—функция восстановления оборудования, равная среднему числу
отказов за время /р.
По завершению периода приработки
Р (£Р) = ехр [-оз Zp] = ехр — — ’
где со — параметр потока отказов;
Т—\/(г\ — наработка на отказ.
2.	Наработка на отказ для периода от наработки Ц до наработки t2
т _
Н(А2)-/7(6)
Наработка на отказ за время между двумя техническими обслужива-
вшими (6 = ^Р> 6 = 0)
А>
»
3.	Коэффициент готовности электрического оборудования Кг
КГ-Т1(Т +ГВ),
где Тв — среднее время восстановления.
4.	Среднее время восстановления
=	т,
о
где /(т)—плотность распределения времени восстановления.
5.	Назначенный ресурс Тн— число циклов до момента снижения веро-
ятности безотказной работы в цикле.
Вероятность безотказной работы в интервале (/, t +
Ptfi t + /р) = ехр {— [Н (t + tp) — Н </)]),
где tP — продолжительность цикла, время работы оборудования между
техническими обслуживаниями, равная i/п (здесь п— число циклов).
Назначенным ресурсом является число циклов п, определяемое из ус-
ловия
схр {— [н (ntp + Zp) — Н (n fp)]} > Ро.
где Ро — заданная вероятность безотказной работы.
9*	131
Для расчета назначенного ресурса необходимо вычислить вероятность
безотказной работы в цикле; по заданной вероятности определяют число
циклов, при котором вероятность безотказной работы в последнем цикле
не превосходит заданной. Указанное число циклов и является назначенным
ресурсом.
6.	Вероятность восстановления в заданное время
t
О
Если системы содержат i типов деталей то общая интенсивность отка-
зов системы
i
= 2
1
где (Di — интенсивность отказов деталей данного типа;
Гц — число однотипных деталей.
Используя данные по надежности отдельных элементов
защитных устройств, можно оценить общую интенсивность
отказов каждого защитного устройства и системы в целом.
Возможны два вида отказов защитных устройств: несраба-
тывание при наличии аварийной ситуации и срабатывание*
при отсутствии аварийной ситуации (ложное срабатывание).
Отказы первого вида опасны, так как могут привести к слу-
чаям электротравматизма на защищаемом троллейбусе или
подстанции; отказы второго типа не приводят к опасным по-
следствиям, однако являются причиной неоправданного простоя
подвижного состава, так как отыскание причин ложного
срабатывания требует определенных затрат времени и
средств.
При расчетах конкретных значений P(tp). Г и со в первую
очередь принимают во внимание отказы первого типа, а при
расчетах величины Тв — отказы обоих типов.	*
Для средств защиты характерно чередование периодов де-
журства и периодов сигнализации.
К моменту появления, например, недопустимых токов утеч-
ки, система защиты, находящаяся в дежурном режиме, долж-
на быть исправной и безотказно работать в период сигнали-
зации.
В период дежурства система работает в облегченном ре-
жиме.
При отказе одного из элементов системы, контролируе-
мого в процессе дежурства, неисправность может быть устра-
нена до наступления периода сигнализации. Но реальные воз-
можности контроля элементов системы обычно ограничивают-
ся сложностью самой контрольной аппаратуры.
В период сигнализации замена неисправных элементов без
ущерба для выполнения поставленной перед системой задачи
невозможна.
132
Следовательно, при оценке надежности системы защиты
необходимо учитывать как время дежурства tA, так и время
сигнализации tc. Предполагая, что время безотказной работы
в процессе дежурства не зависит от времени безотказной ра-
боты в период сигнализации и соответствующие интенсивно-
сти отказов (Од и (ос постоянны на всем протяжении времени
работы системы, вероятность безотказной работы системы бу-
дет представлена слёдующим выражением:
Q = Р{ (Q Р2 (fc) z_- exp (- ft	tc),
где Pi(t^)P2(tc)—вероятность безотказной работы в период
дежурства и сигнализации;
и'—доля аппаратуры, неконтролируемой в
период дежурства.
На основании исследований МЭИ и АКХ можно сделать
вывод, что длительность периода дежурства системы будет
составлять десятки и сотни часов, период же сигнализации
длится секунды, десятки секунд, т. е. на несколько порядков
ниже. И даже если интенсивность отказов в период сигнали-
зации будет в несколько раз выше, чем в период дежурства,
надежность системы определяется в основном величиной сод
и долей неконтролируемых элементов Ф (при условии опера-
тивной замены отказавших во время дежурства элементов).
При совершенствовании системы повышение ее эксплуата-
ционной надежности может быть достигнуто:
тщательным подбором стандартных элементов с учетом
опыта предшествующей эксплуатации;
созданием более благоприятных условий работы по темпе-
ратурному и загрузочному режимам для элементов и системы
в целом;
введением стабилизирующих элементов и резервированием
деталей и узлов;
широким использованием принципов самоконтроля защит-
ных схем, при котором о неисправности схемы подается сиг-
нал, аналогичный сигналу при отклонении контролируемого
параметра от нормы;
предварительной тренировкой узлов, деталей в условиях,
близких к эксплуатационным для выявления малонадежных
из них, что, кроме того, существенно сократит время прира-
ботки, в течение которого интенсивность отказов повышена,
16.	Методы и приборы для испытания изоляции
Систематическая проверка электрической изоляции обору-
дования является обязательной. Объем и нормы испытаний
регламентируются ПУЭ и Правилами технической эксплуата-
ции электроустановок потребителей. В этих правилах опреде-
133
лены нормативы испытаний электрических сетей, находящих-
ся в эксплуатации. При этом предусмотрены испытания изо-
ляции при капитальных ремонтах электрооборудования (К)»
испытания изоляции при текущих ремонтах (Т) и межремонт-
ные испытания (М), т. е. профилактические испытания, не
связанные с выводом оборудования в ремонт. Капитальный
ремонт электрооборудования проводят не реже одного раза в
три года, а текущий ремонт и межремонтное испытание — в
сроки, установленные лицом, ответственным за электрохозяй-
ство. Такие же сроки установлены и для электрической изоля-
ции.
Общий уровень изоляции системы питания относительно
земли определяется в основном состоянием изоляции питаю-
щих кабелей и изоляции контактных сетей. Жесткая регла-
ментация видов испытаний и норм для питающих кабельных
линий и изоляции контактных сетей позволяет поддерживать
на высоком уровне электробезопасность всей системы.
Регулярное наблюдение за состоянием изоляции системы
электроснабжения и своевременное обнаружение нарушений
является одной из основных мер, позволяющих снизить веро-
ятность внезапных повреждений изоляции и предотвратить по-
ражение электрическим током человека, а также поддержать
бесперебойное электропитание подвижного состава.
В числе приборов, применяемых для испытания кабелей
напряжением 1000 В и ниже, используют мегомметры, рас-
считанные на напряжение 1000—2500 В. Продолжительность
испытания составляет 1 мин. Действующие ПУЭ нс дают чет-
кого разграничения области применения мегомметров на на-
пряжение 1000 и 2500 В. В связи е этим Госэнергонадзором,
Министерством энергетики и электрификации СССР и Глав-
электромонтажем Минмонтажспецстроя СССР разъяснено,
что измерение сопротивления • изоляции силовых кабелей до
1000 В, отходящих от распределительных устройств перед
сдачей в эксплуатацию должно выполняться мегомметрем на
напряжение 1000 В. Сопротивление изоляции должно быть
не менее 0,5 МОм. Если сопротивление изоляции окажется
ниже указанной нормы, то необходимо провести дополнитель-
ное испытание на электрическую прочность от постороннего
источника тока промышленной частоты напряжением 1000 В
или мегомметром на напряжение 2500 В.
Кабельные линии напряжением до 1000 В, предназначен-
ные для передачи электроэнергии к распределительным уст-
ройствам и между ними и выполненные из\ одного или нес-
кольких кабелей с соединительными и концевыми муфтами,
перед сдачей в эксплуатацию подлежат испытанию мегоммет-
ром только на напряжение 2500 В или от постороннего источ-
ника тока промышленной частоты напряжение^ 1000 В (в по-
следнем случае применение мегомметра на напряжение 1000 В
не допускается).
134
При измерении сопротивления изоляции следует строго
соблюдать условия безопасности. Соединительные провода
должны иметь необходимую длину и хорошую изоляцию. Наи-
более удобны гибкие провода марки ПВЛ, при этом жела-
тельно проводники располагать так, чтобы исключить шунти-
рующее действие сопротивления изоляции соединительных
проводников на измеряемое сопротивление. Поверхность ме-
гомметра должна быть чистой и сухой.
Перед тем, как подсоединить провода к объекту измере-
ния, необходимо выполнить следующие требования техники
безопасности по подготовке рабочего места:
снять напряжение с установки и принять меры против по-
дачи его на объект.
Выполняющий измерения мегомметром должен сам убе-
диться в соблюдении этого требования, а также проверить ра-
бочее место;
при измерении сопротивления изоляции кабельной или воз-
душной линии, имеющей двустороннее питание, должны быть
приняты меры, исключающие подачу напряжения с противо-
положной стороны;
схема должна быть разряжена от емкостного тока с соблю-
дением правил безопасности (защитные заземления и зако-
ротил должны быть сняты).
Сопротивление изоляции должны измерять два человека,
одни из них должен иметь квалификационную группу не ниже
четвертой, а другой — не ниже третьей.
Неоперативный персонал может принимать участие в из-
мерении по наряду, оперативный — ио распоряжению выше-
стоящего лица, при этом должна быть соответствующая за-
вись в журнале.
\ При системе с изолированными полюсами изоляция полю-
сов системы электроснабжения относительно земли, как ’и
изоляция полюсов относительно корпуса троллейбуса, исполь-
зуется для защиты пассажира от токов утечки при его кон-
такте с троллейбусом. Это обстоятельство предъявляет к этой
системе более жесткие требования, чем к системе с заземлен-
пыД полюсом.
Цзоляция контактной сети относительно земли составляет
наиболее слабое звено, и в основном именно она определяет
общей сопротивление изоляции полюсов системы относитель-
но зешш.
Как было показано, важнейшими параметрами контактной
сети (а точки зрения электробезопасности) являются 7?ю, /?2о,
Rm, ал Cvfh Уровень электробезопасности определяется так-
же и аварийным состоянием сети.
Параметры изоляции можно измерять в двух различных
режимах^ при отключенном рабочем напряжении; при нор-
мальном рабочем напряжении сети.
135
При отключенном рабочем напряжении наибо-
лее распространенным является метод измерения сопротивле-
ния изоляции мегомметром (см. п. 16).
Рассмотрим три схемы подключения мегомметра к контак-
тной сети изолированной системы электроснабжения (рис. 75,
а, б, в). Результаты трех последовательных измерений обозна-
чим через гю, г2о, ^2- Из схемы измерений следует, что
*10 (*20 + Rw)
Rl9 + *20 + *12
*20 (*10 + *1?)
*ю 4' Rzu 4' R12
R~\2 (R\o 4- *op)
*10 + *20 “t *12
После преобразований получим сопротивления изоляции:
о _ г	+- п * 1) . О —г М™ I- П 4- ]) .
'Ио — 1 12	•	» ^<20 — Г12-----------;-------- »
т 4 п	т + п
^12 — Г12
т -ь п
где
Л — Г]() гго J ^12 .
Г20 “Н Г12	Г10
П1 _	+ г20 - г12
Г10 4" Г12 — Г20
Преимущества мегомметров общеизвестны: это — порта-
тивность и наличие собственного источника питания. К недо-
статкам мегомметра с ручным приводом следует отнести пульч
Сирующий характер напряжения на выходных зажимах. Пуль/
сации вызывают появление в изоляции добавочного (наложен-
ного на постоянный) переменного тока, под действием которо-
го увеличиваются потери в изоляции. Потери особенно вели-
ки, если измерения ведутся с подключенными кабельнь/ми
линиями напряжением 600 В, которые имеют значительную
емкость относительно земли.	/
Колебания напряжения, вызванные изменениями частоты
вращения привода мегомметра, вызовут колебания стрелки
индикатора (логометра) и могут сделать измерение невоз-
можным. Для исключения этого явления привод снабжается
центробежным регулятором, он вступает в действие; когда
ручка привода вращается с номинальной или несколько пре-
вышающей частотой.	/
Более существенным недостатком мегомметра является
уменьшение напряжения на его зажимах при малом сопро-
тивлении испытуемой изоляции, что особенно вероятно/для кон-
136
тактнои сети. Из рис. 7Ь, а,
видна зависимость напряже-
ния от измеряемого сопротив-
ления для мегомметра МС-08
и для двух пределов измере-
низ 1 и 2 мегомметра Ml 101.
Причиной резкого снижения
напряжения на зажимах ме-
гомметра является его боль-
шое внутреннее сопротивле-
ние.
Из нагрузочных характе-
ристик мегомметров следует,
что чем меньше сопротивление
испытуемой изоляции, тем
меньшее напряжение остается
па зажимах мегомметра и, сле-
довательно, тем труднее выя-
вить дефектную изоляцию.
Поэтому целесообразнее при-
менять мегомметр с относи-
тельно малым внутренним со-
противлением, учитывая, од-
a)
Рис, 75. Схема подключения мегом-
метра при измерениях на контактной
сети
иако, что сеть должна проверяться напряжением, значение
которого возможно более близко к значению рабочего напря-
жения.
Необходимо отметить, что в условиях городского электри-
ческого транспорта проведение измерений мегомметром не-
редко затруднено также блуждающими токами.
Методы измерения сопротивления изоляции с помощью из-
мерительных мостов, а также с помощью схем с вольтметром,
амперметром и источником тока [10] здесь не рассматривают-
ся,» так как их в практике сетевых измерений на городском
электрическом транспорте применяют сравнительно редко. От-
метим, однако, что показания измерительных мостов получа-
ются, как правило, при напряжении 30—40 В, сопротивление
же изоляции электрической сети, нс находящейся иод нор-
мальным рабочим напряжением, зависит от значения испыта-
тельного напряжения. И эта зависимость наблюдается до на-
пряжения 180—200 В постоянного тока, поэтому точность из-
мерительных мостов для условий контактных сетей не реали-
зуется.
В сети, находящейся под рабочим напряжением и с вклю-
ченными токоприемниками, возможно измерение изоляции
только относительно земли. В этом случае измеряется экви-
валентное сопротивление изоляции всех частей сети, электри-
чески соединенных между собой.
Измерение сопротивления изоляции участка питания си-
9—740	137
Рис. 76. Нагрузочные характеристики мегомметров
стекы электроснабжения троллейбуса, проводимое под рабо-
чим напряжением, дает наиболее полное и достоверное
представление о состоянии изоляции в момент измерения. С
точки зрения определения уровня электробезопасности систе-
мы измерения сопротивления изоляции под рабочим напряже-
нием являются наиболее желательными. И, что также важно,
такое измерение можно проводить в дневное время.
Имеются рекомендации.[9, 18] об использовании вольтмет-
ров для измерения сопротивления изоляции контактных сетей
трамвая и троллейбуса при заземленной системе питания
(рис. 77).
Целость каждой из ступеней изоляции между двумя
проводами сети проверяют по схеме рис. 77,а; измерение двух
ступеней изоляции каждого провода относительно земли — по
схеме рис. 77,6.
Поиск поврежденного изолятора осуществляют по схеме
рис. 77,в.
Рис. 77. Использование вольтметра для контроля изоляции троллейбусной
сети	.
138
При этом методе измерения можно лишь качественно
•оценить состояние контактной сети, что было допустимо при
заземленной системе электроснабжения. Для изолированной
системы с помощью этого метода полностью оценить состоя-
ние сети с точки зрения электробезопасности не представляет-
ся возможным.
Известные методы измерения сопротивления изоляции под
рабочим напряжением можно разделить на две группы: изме-
рения с использованием рабочего напряжения испытуемой се-
ти и измерения при введении в испытуемую контактную сеть
переменного или постоянного тока наложения. Вторая группа
методов здесь не рассматривается, так как ниже описывается
созданный авторами простой прибор, не требующий дополни-
тельного источника питания.
При разработке прибора рассматривались методы первой
группы, мостовой, двух вольтметров, вольтметра и ампермет-
ра, сравнения двух токов, вольтметра и шунта.
Основные требования к методу измерения следующие:
измерения необходимо проводить без нарушения нормаль-
ной эксплуатации сети;
метод измерения не должен повышать опасность эксплуа-
тации сети;
метод измерения должен обеспечить достаточную точность
как для практических, так и исследовательских целей;
измерительная аппаратура должна быть компактной и не
требовать дополнительного источника питания.
Наиболее приемлемым в данном случае является метод из-
мерения с помощью вольтметра и шунта. Его преимущества:
не требует замыкания полюса на землю, что для изолирован-
ной системы будет аварийной ситуацией; для измерений необ-
ходим один вольтметр, вычисления сопротивления изоляции
просты [10].
Рассмотрим схему измерений сопротивления изоляции по
методу вольтметра и шунта (рис. 78). На схеме замещения
обозначены /?ю, /?2о— сопротивления положительных и отри-
цательных цепей участка питания относительно земли; к по-
ложительному полюсу подключен вольтметр с шунтом.
Для этой цепи при разомкнутом переключателе П можно
составить следующее выражение:
Мо -J- + ^20	-I- и'10^~ = 0.
A1Q	Л.20	А и
После замыкания переключателя П показания вольтметра
изменяются:
t/ю —-------j- U20 —--------Ь U ю -т—
АЮ	/<20	/<У
R\n
9*
139
где ^10> Цо— показания вольтметра при замкнутом и разом-
кнутом переключателе для положительного по-
люса;
Цо, Цо—показания вольтметра при замкнутом и разом-
кнутом переключателе для отрицательного по-
люса;
Rv— внутреннее сопротивление вольтметра;
/?ш — сопротивление шунта.
Так как t/ю—t/2o=t/i2, то
Цо ------h “z—'j — Цз ------Ь Цо = 0;	(30)'
\ А10	А20 /	А20	Rv
+ тЯ L'- 7 + и‘°~1Г + и'т ПГ = °- <31)
\ Аю А20 /	А20	Лщ
Суммарное сопротивление изоляции обоих полюсов отно-
сительно земли подсчитывают как :1//?£0 = 1//?ю+ 1/^?2о. Под-
ставим это выражение в полученные уравнения (30) и (31).
Далее, разделив уравнение (30) на (31), имеем
Цо 1'^0 НИ//?г,-4-1/Я1Н
ц	17?,. + 1,Л,	’	(32)
Если принять внутреннее сопротивление вольтметра очень
большим, то выражение (32) упрощается. После преобразова-
ний можно определить суммарное сопротивление изоляции по-
люсов относительно земли
Л. - А7	
Цо
откуда при [7'0 = 2t/"0 .сопротивление /?ео=^ш-
Рис. 78. Схема измерений сопро-
тивления изоляции методом вольт-
метра и шунта
Упомянутый прибор был
выполнен по схеме, показан-
ной на рис. 79. В схеме прибо-
ра (сравнительно со схемой
рис. 78) добавлены два рези-
стора, образующие одну из пар
плеч моста, вторую лару обра-
зуют сопротивления испытуе-
мой сети. Измеритель И2 вклю-
ченный в диагональ моста, поз-
воляет определить коэффи-
циент асимметрии сопротивле-
ний изоляции полюсов относи-
тельно земли ао путем отсчета
140
.и
Рис. 79. Принципиальная схема прибора для измерения сопротивления
изоляции
по И2 с нулевой средней точкой шкалы. Для повышения точ-
ности измерения суммарного сопротивления изоляции (вольт-
метр с шунтом) подключают к полюсу с наибольшим напря-
жением относительно земли, т. е. при осо< 1 к отрицательному
полюсу, а при ао>1 — к положительному полюсу. Переключа-
тель П служит для подключения вольтметра к одному из по-
люсов контролируемой сети. Вольтметр на. режим с шунтом
.переводят тумблером Т1. Вольтметр имеет два предела изме-
рения (500 и 1000 В), их изменение осуществляется тумбле-
ром Т2. Тумблером ТЗ прибор переводится из режима измере-
ния напряжения на полюсах контролируемой сети в режим
измерения напряжения относительно земли.
Прибор выполнен в переносном корпусе с размерами 300Х
Х250Х120 мм, массой 5 кг. В качестве прибора И1 использо-
ван микроамперметр М-265 на 50 мкА. Добавочные резисто-
ры: 7?Д1 = 2О МОм, Т?д2=10 МОм. Для измерения коэффи-
циента асимметрии применяют микроамперметр М-24 на
200 мкА с нулевой средней точкой. Резисторы /?И1 и /?И2 сопро-
тивлением 3,426 /МОм. Сопротивление резистора составля-
ет 15 кОм; тип его ПЭВ, мощность 50 Вт. Переключатель П
изготовлен на базе галетного переключателя, в котором уве-
личено межконтактное расстояние до 50 мм во избежание его
перекрытия от напряжения контролируемой сети. Тумблеры
Tl, Т2, ТЗ, Т4 типа ТВ2-1.
Порядок работы с -прибором следующий.
В исходном состоянии переключатель П находится в поло-
жении 0, тумблер Т1 — в положении 2; Т2 — в положении /;
141
ТЗ — в положении 2. После подключения прибора к испытуе-
мой сети измеритель И2 покажет значение а. Если сс> 1, то
переключатель П переводят в положение 1; тумблер Т1 — в
положение 2; ТЗ — в положение 2; Т4 — в положение 1 и вы-
полняют отсчет напряжения по измерителю И1. Затем тумб-
лер Т1 переводят в положение 1 и осуществляют вторичный
отсчет напряжения при включенном резисторе по измери-
телю И1,
Когда а 1, переключатель П переводят в положение 2,
тумблер Т1 — в положение 2; ТЗ — в положение 2; Т4 — в по-
ложение 2 и отсчитывают напряжение по измерителю И1.
Затем тумблер Т1 переводят в положение 1 и проводят вто-
ричный отсчет напряжения при включенном резисторе по
измерителю И1.
По окончании измерений переключатель и тумблеры при-
водятся в исходное положение и прибор отключается от сети.
Испытания прибора проводились в лабораторных условиях
при одновременном контроле сопротивлений мостом постоянно-
го тока типа УМВ. Точность, достигнутая прибором, прибли-
жается к 5% при напряжении в испытуемой сети 600 В. При-
бор также испытывался в условиях эксплуатации в городах
Москве и Симферополе.
Прибор позволяет также определить сопротивление изоля-
ции каждого из полюсов контактной сети относительно земли
в отдельности. Для этого необходимо измерить напряжения
'i/ю и 4720- Тогда искомые сопротивления
Rl0=R^ (tXcMo + 1);' /?20 = RM0 - R^,
17.	Измерение емкости контактных и кабельных сетей
Влияние емкости системы с точки зрения опасности для
обслуживающего персонала системы электроснабжения пока-
зано в п. 10. Кроме того, емкость системы необходимо знать
при использовании для контроля сопротивления изоляции ме-
тода наложения переменного тока на сеть постоянного тока,
так как емкость при этом будет оказывать вредное шунтиру-
ющее действие, что отразится на точности измерений сопро-
тивлений токов утечки.
Среди наиболее распространенных методов измерения ем-
кости в обесточенных электрических сетях, аналогичных трол-
лейбусным контактным сетям, следует отметить баллистичес-
кий метод измерения и метод сравнения.
При измерении баллистическим методом необходимо соб-
рать схему по рис. 80,а, в которой к выводам 1, 2 подключают
стабилизированный источник постоянного тока (лучше сухую
электрическую батарею на напряжение 100—ПО В), к выводам
3, 4 подключают сеть для измерения ее емкости. Кроме того, в
П42
Рис. 80. Принципиальная схема измерения емкости в обесточенных сетях
баллистическим методом (а) и методом сравнения (б)
схему входят вольтметр V, баллистический гальванометр G,
регулировочные переменные резисторы Лщ, Лп, кнопка Л и пе-
реключатели П1 и П2.
При выполнении измерений после включения переклю-
чателя сначала замыкают кнопку Лис помощью потен-
циометра 7?п устанавливают по вольтметру номинальное на-
пряжение для измерений, затем размыкают кнопку К. К за-
жимам 3, 4 подключают измеряемую сеть, предварительно от-
ключенную от подстанции и разряженную на землю, перево-
дят переключатель. П2 в положение 1 (в этот момент проис-
ходит зарядка измеряемой емкости сети), затем переключа-
тель П2 переводят в положение 2, и цепь разряжается через
баллистический гальванометр.
Емкость сети Сх определяют по максимальному отклоне-
нию стрелки гальванометра G:
Cv=a(SB6'),
где а— максимальное отклонение стрелки гальванометра;
SB — баллистическая чувствительность гальванометра;
U — напряжение, установленное по вольтметру.
Для определения баллистической чувствительности гальва-
нометра выполняют специальное измерение, при котором в ка-
честве объекта измерения используют эталонный конденсатор.
При этом чувствительность гальванометра
Su = 2Э (U Сэ1,
где аэ — максимальное отклонение стрелки гальванометра;
Сэ— емкость эталонного конденсатора.
При измерении методом сравнения собирают схему рис.
80,6, в которой к зажимам 1, 2 подключают источник постоян-
ного тока напряжением 100—500 В (возможно использование
стабилизированного выпрямителя). В схему также входят
вольтметр V, баллистический-гальванометр G, переменные ре-
гулировочные резисторы Лп, Лш, кнопка Л, переключатели /7J
и П2 и эталонный конденсатор Сэ.
143
Осуществляя измерения, сначала устанавливают переклю-
чатели П1, П2 в положение I и определяют отклонение стрел-
ки гальванометра ai при коэффициенте шунтирования п{, а
затем переключатель П2 переводят в положение II и отмеча-
ют показания а2 при Искомая емкость сети
._ Г* а2 П2 .
После каждого измерения емкость цепи Сх и емкость эта-
лонного конденсатора Сэ разряжаются на резистор /?р через
контакты кнопки К (переключатель П2 должен находиться в
положении I или II, т. е. быть включен).
Рассмотренные методы дают примерно одинаковые резуль-
таты измерений. Их нельзя использовать при наличии элект-
ромагнитного влияния на измеряемые троллейбусные сети со
стороны высоковольтных линий. Кроме того, методы измере-
ния емкостей в обесточенных сетях весьма трудоемки и не
отражают истинного значения емкости системы питания в ра-
бочем режиме, так как сеть в обесточенном состоянии «разоб-
рана».
Известны методы, позволяющие проводить измерение ем-
кости электрической сети под рабочим напряжением [8]. Один
из них заключается в определении постоянной времени зату-
хания т тока в цепи искусственного замыкания на землю с по-
следующим вычислением емкости Cs0.-
Упрощенный вариант расчетной схемы замещения показан
на рис. 81. Здесь кнопка К, в цепи которого имеется добавоч-
ный резистор и шунт Яш, замыкается по сигналу специаль-
ной синхронизирующей приставкой. Это позволяет осущест-
влять фиксацию переходного процесса на осциллографе, для
чего снимается сигнал с резистора, включенного последова-
тельно с ключом. Применяя метод контурных токов, можно
найти решение и получить следующую формулу:
(33)
Рис. 81. Схема измерения емкости
методом разряда
Формула (33) является
расчетной при измерении ем-
кости сети, находящейся под
напряжением. Значение т опре-
деляется по осциллограмме,
сопротивления резисторов
+ заданы, сопротивление
изоляции сети может быть
найдено по одному из рас-
смотренных методов, однако
в условиях городского элект-
144
трического транспорта сопротивление изоляции сети должно
определяться по возможности одновременно с измерением ем-
кости сети.
Метод проверялся в лабораторных условиях на электриче-
ской модели сети и в реальных условиях на контактной сети.
Измерения проводились с использованием специально изго-
товленной замыкающей приставки к осциллографу Н-700.
18.	Особенности обслуживания при различных системах
электроснабжения троллейбусов
При любых системах электроснабжения троллейбусов — с
заземленным отрицательным полюсом, с изолированными от
земли полюсами, с заземленной средней точкой — опасность
для обслуживающего персонала представляет одновременное
прикосновение к положительному и отрицательному проводам
или к находящейся под напряжением токоведущей части
(электрически связанной с положительным или отрицательным
полюсом системы) и к не изолированной от земли конструк-
ции. Кроме того, одновременное прикосновение к контактному
проводу и проводам других электросетей или одновременное
прикосновение к двум участкам одного контактного провода,
разделенным секционным изолятором, также является опас-
ным для человека.
Особого внимания и осторожности требуют работы на кон-
тактных сетях троллейбуса, которые сопряжены с опасностью
производства работ под напряжением, причем на высоте и при
интенсивном движении транспорта и пешеходов, а также при
наличии расположенных вблизи проводов других линий (на-
пример, электрической сети). Кроме того, в условиях сложных
систем подвески опасность представляет возможность обрывов
проводов или тросов, работающих в режиме большого меха-
нического натяжения. Ввиду того что работы на сети прово-
дятся в любое время суток и при сложных атмосферных усло-
виях, требуется безусловное и особо тщательное соблюдение
установленных мер предосторожности как со стороны работа-
ющего персонала контактной сети, так и пешеходов и улич-
ного транспорта.
Организация работ и меры предосторожности нормируются
Правилами техники безопасности на городском электрическом
транспорте.
Особенности измерений параметров изоляции систем пита-
ния рассмотрены в п. 16. К организационным мероприятиям,
обеспечивающим безопасность работ, относятся: оформление
работы нарядом или распоряжением; допуск к работе; надзор
во время работы; оформление- окончания работы.
Работы на контактных сетях троллейбуса в отношении мер
безопасности разделяются на выполняемые: под напряжением;
145
'без снятия напряжения (вдали от токоведущих частей, нахо-
дящихся под напряжением); со снятием напряжения.
Работы, выполняемые под напряжением на то-
коведущих частях, проводятся с применением изолирующих
защитных средств и приспособлений, а также с соблюдением
необходимых технических или организационных мероприятий
в связи с приближением работающих людей или ремонтной
оснастки, приборов и инструмента к находящимся под напря-
жением токоведущим частям на расстояние менее 0,6 м.
Работы на отключенной контактной сети или
сооружениях и устройствах, при выполнении которых
возможно приближение людей или ремонтной оснастки и ин-
струмента к проводам других электрических сетей, находя-
щийся под напряжением до 1000 В, на расстояние менее 0,6 м,
в отношении безопасности приравниваются к работам под на-
пряжением, сюда же относятся работы по уравниванию потен-
циалов на ремонтируемом участке.
Работа без снятия напряжения выполняется вда-
.ли от токоведущих частей, находящихся под напряжением, и
при ее выполнении исключено случайное приближение рабо-
тающих людей или используемых ими ремонтной оснастки и
инструмента к токоведущим частям на расстояние менее 0,6 м.
Все перечисленные виды работ под напряжением и без сня-
тия напряжения не зависят от системы электроснабжения
троллейбуса. Рассмотрим некоторые особенности производства
работ, которые имеют место при различных вариантах пита-
ния участков контактной сети.
Так в соответствии с Правилами техники безопасности
при эксплуатации электроустановок потребителей на^ месте
производства работ токоведущие части должны быть отклю-
чены. Однако при режиме системы электроснабжения трол-
лейбусов с параллельной работой отрицательных линий вы-
полнение этого требования сопряжено с необходимостью осу-
ществления переключений на сети, связанных со снятием пе-
ремычек, которые замыкают секционные изоляторы в цепи от-
рицательного контактного провода. В связи С этим Правила
техники безопасности на городском электрическом транспорте
в разделе «Контактные сети. Устройства СЦБ и связи» огова-
ривают следующие два случая, при которых токоведущие ча-
сти линии отрицательного полюса на месте работ могут не
отключаться:
при наличии заземления токоведущих частей, связанных с
линией отрицательного полюса переносным заземлением или
стационарными заземляющими разъединителями, и при отсут-
ствии разрыва в электрической цепи между местом работы и
заземлением;
при производстве работ в условиях, исключающих одно-
временное прикосновение к токоведущим частям отрицатель^
а 46
ного полюса и не изолированным от земли конструкциям илю
заземленным (отключенным) токоведущим частям положи-
тельного полюса.
Таким образом, токоведущие части линии отрицательного
полюса, не отключенные, не имеющие разрыва цепи, находя-
щиеся под напряжением и не заземленные переносным зазем-
лением или стационарным заземляющим разъединителем, по*
условиям безопасности производства работ на них приравни-
ваются к отключенным и заземленным токоведущим частям.
При перечисленных работах особое внимание необходимо'
уделять проверке отсутствия напряжения, которая проводится’
перед началом работ со снятием напряжения на отключенном
участке контактной сети троллейбуса. Проверяют отсутствие-
напряжения между положительными и отрицательными токо-
ведущими частями и между токоведущими частями и землей,
с помощью вольтметра или указателя напряжения (последний
работает на принципе наложения активного тока).
Непосредственно перед проверкой отсутствия напряжения,
вольтметром или указателем напряжения выявляют исправ-
ность этих приборов, приближая их к токоведущим частям,-за-
ведомо находящимся под напряжением. При отсутствии токо-
ведущих частей, заведомо находящихся под напряжением, или-
иной возможности проверить исправность вольтметра пли ука-
зателя напряжения на месте работы правила техники безо-
пасности разрешают предварительную проверку выполнять В;
другом месте. Если после этого проверенный вольтметр или
указатель напряжения уронили или подвергали толчкам и уда-
рам, то применять его без повторной проверки запрещено.
Проверяют исправность вольтметра и указателя напряже-
ния, а также отсутствие напряжения в диэлектрических пер-
чатках. Переносной указатель напряжения (вольтметр) дол-
жен иметь футляр или кожух из изолированного материала и
гибкие провода выводов с изоляцией на 3000 В с наконечни-
ками, имеющими изолированные рукоятки. Кожух и присоеди-
нение проводов выполняются таким образом, чтобы отсутст-
вовали токоведущпе части, доступные случайному прикоснове-
нию.
При проверке отсутствия или наличия напряжения между
токоведущей частью и землей указатель напряжения (вольт-
метр) присоединяют сначала к земле, а затем — к токоведу-
щей части. Проверяя отсутствие или наличие напряжения ме-
жду токоведущими частями, указатель напряжения присое-
диняют сначала к отрицательной токоведущей части, а за-
тем — к положительной.
Измерения на контактной сети троллейбуса осуществляют
два лица, одно из которых проводит измерения, а второе в это
время находится на земле, ведет надзор и охраняет от наезда
транспорта. Занятый на измерениях персонал в процессе из-
147
мерения па котактпой сети передвигается по улице навстречу
движению транспорта. Один из измеряющих должен иметь
квалификационную группу не ниже IV, а второй — не ниже
III. Эти лица должны быть специально обучены и допущены
к указанным работам.
Измерительные приборы включают в следующем порядке:
присоединяют провода к измерительному прибору;
присоединяют изолирующую штангу к заземленному эле-
менту оборудования или к отрицательному контактному про-
воду.
присоединяют штангу к положительному контактному про-
воду, к проволоке или тросу, на которых измеряют напряже-
ние.
Отключают штангу в обратной последовательности. Следу-
ет учесть, что запрещается проведение работч с измерительны-
ми штангами в грозу, при тумане, дожде или снегопаде.
Сопротивление изоляции измеряют мегомметром обяза-
тельно два лица, одно из которых должно иметь квалифика-
ционную группу не ниже IV, а второе — не ниже III.
Измерять сопротивление изоляции какой-либо части элек-
троустановки мегомметром можно только при условии всесто-
роннего ее отключения. Осуществляющий измерения предва-
рительно должен лично убедиться в выполнении этого требо-
вания и подготовленности рабочего места. Перед началом
измерений сопротивления изоляции мегомметром необходимо
убедиться в отсутствий людей, работающих на испытуемой ча-
сти электроустановки сети, и запретить находящимся вблизи
нее лицам приближаться к токоведущим частям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Безруков Г. И., Скибипский В. А. Промышленный образец
управляемого выпрямителя для тяговых подстанций. — Тр. МЭИ, 1971,
вып. 88, с. 120—125.
2.	Блохин С. Н., Бобков Д. Г. Опыт эксплуатации современных
тяговых подстанций городского электрического транспорта. М., Транспорт,
1976. 47 с.
3.	Грубер Б. И. Анализ существующих схем сигнализаций и защиты
от тока утечки на троллейбусе. — Тр. АКХ, 1970, выл. 72, с. 61—84.
4.	Грубер Б. И., Т о м л я н о в и ч Д. К. Компенсационная схема
сигнализации о токе утечки .на троллейбусе. — Тр. АКХ, 1970, вып. 72,
с. 85—95.
5.	3 а гай нов Н. А., Безруков Г. И., Кривов Л. Л. Разработка
и исследование модульной Системы питания линии 600 В городского элек-
трического транспорта. — Тр. МЭИ, 1975, вып. 236, с. 35—38.
6.	Инженерно-технический справочник по электросвязи. Кабельные и
воздушные линии связи. М., Связь, 1964. 634 с.
7.	Кантор Б. 3. Особенности электрического влияния высоковольтных
линий на контактные сети трамвая и троллейбуса. — Тр. АКХ, 1964, вып.
28, с. 155—164.
8.	Кораблев В. П. Электробезопасность на химических предприя-
тиях. М., Химия. 1977. 232 с.
9.	Кузнецов Б Т. Тяговые сети трамвая и троллейбуса/МКХ
РСФСР. М., 1954. 311 с.
10.	Лурье А. И. Электрические измерения в сетях сильного тока.
М., Госэнсргоиздат, 1948. 384 с.
И.	Маной лов В. Е. Основы электробезопасности. М., Энергия, 1971,
320 с.
12.	Михайлов М. И. Влияние внешних электромагнитных полей на
цепи проводной связи и защитные мероприятия. М., Связьиздат, 1959.582 с.
13.	Нормы и технические условия проектирования систем электроснаб-
жения трамваев и троллейбусов/ОНТИ АКХ. М., 1972. 82 с.
14.	Ратнер М. П. Индуктивное влияние электрифицированных желез-
ных дорог на электрические сети и трубопроводы. М., Транспорт, 1966,
163 с.
15.	Современное оборудование тяговых подстанций городского электро-
транспорта / ЦБНТИ МЖКХ РСФСР. М., 1973, с. 1—93.
16.	Т р е г у б е н к о М. Г. Защита питающих линий постоянного тока
трамвая и троллейбуса от свсрхтоков и токов замыкания на землю. — В
кп.: Материалы семипара «Новая техника и техника городского электриче-
ского транспорта». М., 1967. 120.
17.	Цанснко Е. Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. М„ Энер-
гия, 1972. 152 с.
18.	А. С. Афанасьев, Г. П. Долаберидзе, В. В. Шевченко.
Контактные и кабельные сети трамваев и троллейбусов. М., Транспорт,
1979. 303 с.
149
ОГЛАВЛЕНИЕ
Отавторов ...................................................... &
ГЛАВА I.
Системы электроснабжения троллейбусов
1.	Однолинейная схема питания троллейбусов и ее характерные
повреждения......................:.............................. 5
2.	Системы электроснабжения троллейбусов..............11
3.	Изоляция систем электроснабжения .....................18
4.	Особенности и условия применения различных систем электро-
снабжения троллейбусов .........................................23
ГЛАВА II.
Защита систем электроснабжения
5.	Условия применения дополнительных защит от малых токов
короткого замыкания	.................... 30
6.	Схемы защиты от коротких замыканий и малых токов замыка-
ния на землю в заземленных системах питания.....................40
7.	Схемы защиты от коротких замыканий и малых токов замы-
кания на землю в системах с. изолированными от земли полюсами .	50
8.	Защита тяговых сетей от электрического и магнитного влияния	56
9.	Управляемые выпрямители. Модульный принцип построения
схем питания .	.........................................
ГЛАВА III
Условия безопасности человека при его контакте с элементами
системы электроснабжения
10.	Виды поражений человека электрическим током снабжения .	74-
11.	Факторы, влияющие на безопасность человека при контакте с
элементами заземленной системы электроснабжения.................82
12.	Схемы защиты от снижения сопротивления изоляции троллей-
бусов при заземленной системе электроснабжения .....	88
13.	Защита от снижения сопротивления изоляции электрических це-
пей в системе с изолированными полюсами........................102
ГЛАВА IV
Эксплуатация устройств защиты систем электроснабжения
14.	Испытания устройств защиты .	.	.	......	122
15.	Эксплуатационная надежность защитных средств ....	180
16.	Методы и приборы для испытания изоляции..............188
17.	Измерение емкости контактных и кабельных сетей .	.	142
18.	Особенности обслуживания при различных системах электро-
снабжения троллейбусов ....................................... 145
Список литературы............................................  149
Давид Карлович Том Аянов ич,
Вячеслав Иванович Чубуков
ЗАЩИТА УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ТРОЛЛЕЙБУСОВ
\Рецснзснт Л. Н. Ефретов
Редактор С. А. Каткова
Обложка .художника Г. П. Казаковцева
Технический редактор Л. А. Кульбачинская
Корректор Р. А. Юдина
И Б № 13G2
Сдано в набор 04.10.79. Подписано в печать 25.03.80. Т-06164
Формат 60X90'/i6- Бум. тип. .V? 3. Гарнитура литературная.'
Высокая печать.	Усл. печ. л. 9,5.	Уч.-изд. л. 9,76.
Тираж 5000.	Зак. тип. 740.	Цена 50 коп.
Изд. № 1-3-1/5 № 9372
Изд-во «ТРАНСПОРТ», 107174, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 19 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли,
г. Москва, Б-78,' Каланчевский туп., дом 3/5
Государственный комитет СССР по делам
издательств, полиграфии и книжной торговли [
Издательство «Транспорт»	/
ИМЕЮТСЯ В ПРОДАЖЕ КНИГИ:	/
Автоматизация электрического подвижного состава: Учеб-
ник для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. Д. Д. Захафченко
1978. 280 с. 95 к.
Векслер М. И. Защита тяговой сети постоянного тока от
токов короткого замыкания. 1976. 120 с. 38 к.
Ефремов И. С., Кобозев В. М. Механическое оборудование
троллейбусов. 1978. 311 с. 1 р. 20 к.
Ефремов И. С., Лаптева Т. И. Надежность тяговых под-
станций городского транспорта. 1975. 175 с. 77 к.
Колин А. Ф., Савченко В. А. Предупреждение пережогов
проводов в местах секционирования контактной сети. 1978.
.72 с. 25 к.
Розенфельд В. Е., Староскольский Н. А. Высокочастотный
бесконтактный электрический транспорт. 1975. 208 с. 1 р. 55 к.
Продажа производится отделениями, издательства «Транс-
порт» при управлениях железных дорог, нейтральным магазином
«Транспортная книга» (107078, Москва, Садовая Спасская ул.,
Д. 21).
По желанию заказчиков литература высылается по почте
наложенным платежом.
О П Е Ч Л Т к А
к кише Томляновича Д. К-, Чубукова В. И.
Защита устройств электроснабжения троллейбусов
Следует читгпь
; <v мг.<>. их факторов в шп-| многих факторов в ши-
роких пределах.
.роких пределах. Многие
исследователи рекомен-
дуют в ка-
Зак. 740