Расположение автоматов защиты в промежуточном вагоне

Рис.100 Расположение автоматов защиты в промежуточном вагоне

Перечень выключателей автоматических ВА21-29

Таблица14

(Продолжение Таблицы 14)

*- автоматические выключатели установлены только на головных вагонах

В связи с повышенными требованиями к уровню пожарной безопасности вагонов метрополитена, установленными нормами НПБ 109 и ГОСТ на вагоны метро ГОСТ Р 50850, отработанными за долгие годы эксплуатации вагонов различного типа А,Б,Г,Д,Е, на которых в разные периоды возникали неоднократные случаи возгорания различных узлов вагонов, приводивших к задержке движения поездов, на вагонах метро 81-717 и 81-714 впервые стали использовать автоматические выключатели сначала АК-63, а потом усовершенствованные выключатели ВА21-29.

В случаях возникновения коротких замыканий, перегрузок, появляющихся в электрических цепях, в том числе, и при заклинивании двигателей, в цепях управления возникают значительные токи, при которых, если не принять своевременных быстрых и точных действий по отключению неисправных цепей, могут произойти местные перегревы, а следствием их и воспламенения различных узлов.

Ранее при неисправности каких либо цепей машинист имел возможность отключить некоторые наиболее важные цепи, связанные с непосредственным управлением движением поездов при помощи контактов специального переключателя РЦУ, установленного в контроллере управления.

Отключение цепей контактами РЦУ было важно, но не могло предотвратить появления участков местного перегрева и последующего возгорания.

Для того, чтобы чётко распознавать характер протекания неисправности, связанной со значительным повышением тока в цепях, нужно во всех случаях рассчитывать величины рабочих токов в конкретных цепях, величины установившихся токов короткого замыкания в них. Это ещё важно и потому, что на вагонах метрополитена, которые работают в составах по системе многих единиц (3-8 вагонов в составе), характер защиты поездных и вагонных проводов требует несколько иных подходов, которые должны обязательно приниматься во внимание. Для выявления основного отличия в подходах нужно иметь в виду, что поездные провода в основной массе имеют сечение 2,5мм², а при восьмивагонном поезде длина этого провода может составлять порядка 20х8=160 м. При расчётах сопротивление провода определяется по формуле

R= ρL/S, где

ρ-удельное сопротивление медного провода, равное О.0176 Ом мм² / м

L-длина провода, м;

s-сечение провода, мм²;

Для поездного провода длиной 160 м, его сопротивление, взятое по минимуму без учёта неровных путей прохождения вдоль поезда, составляет:

R= 0,0176 х 160/2,5=1,126 Ом

При напряжении на аккумуляторной батарее 80В-рабочем или 65 В-минимальном ток короткого замыкания в конце поезда составит 71 А при рабочем напряжении и 58 А при минимальном. Если принимать ток нагрузки автоматического выключателя А54 вагона 81-717 порядка 30-35 А, то кратность тока короткого замыкания к рабочей нагрузке будет составлять 1,9-2,4.

Соотношение токов короткого замыкания и рабочих токов для вагонных цепей носит совершенно иной характер, что в обязательном порядке должно учитываться при выборе типа и уставок автоматического выключателя.

Длины проводов цепей питания потребителей на каждом вагоне в отличие от поездных, как правило, короткие и составляют от 1до 20м. В этом случае токи коротких замыканий для основных сечений вагонных проводов, которые составляют 1,5 мм². даже на конце самого длинного провода 20 м составят R=0,0176х20/1,5=0,23 Ом вместо 1.126 Ом для поездного провода.

Соответственно и минимальный ток короткого замыкания вагонных цепей составит 347А при рабочем напряжении 80В в цепях управления и 283А при минимальном напряжении 65В. Учитывая, что рабочие токи в вагонных цепях, защищённых автоматическими выключателями, могут колебаться в пределах от 0,3А до 5А кратность токов короткого замыкания и рабочих токов резко возрастает в десятки и даже в сотни раз.

При заклинивании серводвигателя реостатного контроллера СДРК ток в СДРК достигает величины 15А.

Всё сказанное должно учитываться при выборе параметров автоматических выключателей в различных цепях. Для целей защиты в электрических цепях вагонов метрополитена выбраны автоматические выключатели ВА21-29, спроектированные и изготавливаемые Курским НПО «Электроаппарат».

Эти выключатели имеют исполнения:

-с электромагнитными максимальными расцепителями тока без выдержки времени для защиты от коротких замыканий в цепях с высокой кратностью соотношения токов короткого замыкания и рабочих токов ВА21-29-120010-00У3;

-с электромагнитными максимальными расцепителями тока с гидравлическим замедлением срабатывания, обеспечивающим обратно-зависимую от тока выдержку времени в диапазоне от начального тока срабатывания до значения токов уставки для защиты от перегрузок при ограниченных токах перегрузки, например, при заклинивании серводвигателей, где кратность тока к.з и рабочего находится на уровне~3 (имеет характеристику теплового автоматического выключателя) ВА21-29-140010-00У3;

-без расцепителя, используется как выключатель управления ВУ-ВА21-12-100010-00У34.

Выпускаемые для вагонов метрополитена автоматические выключатели имеют номинальные токи максимальных расцепителей 0,8; 1,6; 2,5; 4,0; 5,0; 10; 16; 25; 63 А, уставки тока срабатывания максимальных расцепителей тока в кратности к номинальному току расцепителя, I/Iн–1,5 и 6Iн для однополюсных выключателей постоянного тока, предельный ток, который может отключить выключатель (предельная коммутационная способность на постоянном токе для выключателя на 240 В, устанавливаемого в цепях 80В вагонов метрополитена), составляет 8 кА.

Основные условия срабатывания автоматических выключателей ВА21-29 по техническим условиям изготовителя:

- выключатели с электромагнитными расцепителями не должны отключаться, когда ток равен или менее 0,8 уставки по току срабатывания;

- должны надёжно отключаться, когда ток достигнет значения 1,2 уставки по току срабатывания;

- выключатели с электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением с холодного состояния;

- не должны отключаться при токе 1,05 Iн за время менее 1 часа;

- должны надёжно отключаться за время не более 30 мин при токе 1,35Iн;

- должны отключаться при токе 3Iн c выдержкой времени более 3сек;

- выключатели с электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением и нагрузке полюса двукратным значением тока уставки должны отключаться за время не более 5 минут;

- выключатели должны допускать повторное включение практически мгновенно после отключения электромагнитными расцепителями;

- по истечении не более 90 с после отключения электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением.

При выборе автоматических выключателей с учётом необходимости обеспечения селективности действия последовательно установленных автоматических выключателей, особенно выключателей с гидравлическим замедлением срабатывания, необходимо пользоваться время-токовыми характеристиками выключателей, приведённых в ТУ на выключатели ВА21-29.

С учётом вышеизложенного, целесообразно на вагонах метрополитена в цепях поездных проводов, где кратность тока к.з. по отношению к рабочему составляет порядка 2-2.5 применять автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями ВА21-29 120010-00У3 с отсечкой 1,5 Iн, в цепях вагонных проводов, где кратность тока к.з. по отношению к рабочему составляет величины 20-100 применять автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями ВА21-29 120010-00У3 с отсечкой 6 Iн, в цепях управления двигателем СДРК , где пусковые значения токов являются трёхкратными к рабочим и эти токи устанавливаются при заклинивании привода, применять автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением ВА21-29 140010-00У3, при этом целесообразно автоматические выключатели с временами срабатывания меньше 10с отбраковывать.

Изложенные принципы подхода к выбору автоматических выключателей использованы при расчёте рабочих нагрузок, токов короткого замыкания для всех цепей вагонов метро и обобщённые параметры выбора основных цепей приведены в прилагаемой таблице 15.