8.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Данная диссертационная работа была проделана с целью проработки метода выявления дефектных железобетонных опор контактной сети с помощью стороннего источника повышенной частоты, объединенных ТГЗ, без их отсоединения. Опоры, сопротивление которых между арматурой и навесными металлическими конструкциями менее 100 Ом, являются низкоомными или дефектными.
В первой главе была отражена суть существующих проблем в эксплуатации железобетонных опор контактной сети на электрифицированных участках железных дорог постоянного тока. Дана информация об опасности режима эксплуатации опор в том случае, если значительная часть опор находится в неизвестном коррозионном состоянии. Была приведена статистика состояния опор контактной сети в хозяйстве электроснабжения по состоянию на 01.01.2006 г., а также — по состоянию на 01.08.06 г. на Московской ж.д. Дана информация об опасности режима эксплуатации опор в том случае, если значительная часть опор находится в неизвестном коррозионном состоянии и, тем самым, подтверждена необходимость своевременного проведения работ по выявлению низкоомных или дефектных опор. Оценена актуальность проблемы на примере анализа технической документации контактной сети Московско-Павелецкой дистанции электроснабжения ЭЧ-13. Был сделан краткий обзор существующих средств диагностики и методов выявления низкоомных опор.
Во второй главе были сформулированы предпосылки создания принципиально нового устройства диагностики текущего состояния эксплуатируемых железобетонных опор. Была рассмотрена модель расчетной схемы, реализующей процесс выявления дефектной опоры в составе группы опор, объединенных ТГЗ. Проработан метод поиска признаков, характеризующих наличие в группе опор одной дефектной опоры. Первым признаком является прослеживаемость изменения фазового угла между током, протекающим по цепи, и напряжением источника, один полюс которого заземлен, а другой подключен к системе «ТГЗ — опоры». В качестве второго признака был признан ток, протекающий по цепи диагностики. Лишь сочетание значений двух признаков может свидетельствовать о состоянии опор в.
158 группе. Совокупность этих значений, как показали исследования, способна подтвердить также отсутствие дефектных опор в диагностируемой группе. Проведена оценка вероятности достоверного выявления адреса дефектной опоры в случае использования в расчетах ошибочного предполагаемого сопротивления бетонного слоя Яиз остальных опор.
Заключение
сделано по результатам исследования изменения фазового угла ф0 п между током и напряжением источника в зависимости от номера низкоомной опоры. Были даны рекомендации практической реализации данного метода в условиях низкой влажности, в жаркую сухую погоду, а также план действий и обеспечение условий измерений в случае, когда число опор на участке п0П > 12.
В третьей главе диссертационной работы выбрана наиболее рациональная частота напряжения подключаемого источника, позволяющая получить максимально достоверные результаты, при любой конфигурации участка диагностики и любом местоположении дефектной опоры на участке. В качестве расчетного значения частоты стороннего источника напряжения принято /=14 000 Гц. При этом установлено, что зависимость фазового угла (роп от номера дефектной опоры приближена к линейной. Характер изменения тока, протекающего по цепи диагностики, в зависимости от частоты принципиально не меняется. Далее проведена оценка достоверности выявления адреса дефектной опоры, если ТГЗ объединяет две дефектные опоры в составе группы. Проведена оценка изменения тока при ошибочной оценке сопротивления бетонного слоя опор для режима эксплуатации, при котором на участке находится хотя бы одна дефектная опора, а также для режима, когда дефектных опор на участке нет. Выявлен признак отсутствия дефектных опор на участке. Представлена возможность измерения истинного индивидуального сопротивления бетонного слоя или сопротивления заземления одной опоры без отсоединения ее от ТГЗ или цепи индивидуального заземления. Проведена оценка диапазона изменения фазового угла и тока для участка, на котором сопротивление бетонного слоя опор имеет диапазон отклонения равный 25% в обе стороны от номинального значения Яю. Также были проведены уточненные расчеты сосредоточенных параметров ТГЗ в соответствии с теорией длинных линий. Значения, полученные в результате, были использованы в дальнейших расчетах. Был также проведен расчет этих сосредоточенных параметров с учетом стрелы провеса ТГЗ. Проведен анализ возможности выявления адреса дефектной опоры при наличии связи ТГЗ и рельса через ДГЗ и ИП в зависимости от их различного состояния. Проведены исследования электромагнитного влияния первой гармоники переменной составляющей постоянного тока в тяговой сети 3 кВ на результаты измерения тока в ТГЗ. Было также рассмотрено электромагнитное влияния смежной линии 10 кВ. Эти влияния признаны несущественными, т.к. разделительный конденсатор, подключаемый к одному из полюсов источника напряжения, является пассивным фильтром низких частот. При рассмотрении влияния снижения уровня выходного напряжения на фиксируемое значение тока было принято решение использовать в расчетах действительное значение напряжения на выходе, которое необходимо фиксировать с помощью вольтметра.
В четвертой главе предложена структурная и функциональная схемы устройства, реализующего метод выявления адреса дефектной опоры или ее отсутствия. Были выделены три основные части. Рассмотрено их взаимодействие в различных режимах работы. Проработаны схемотехнические решения источника питания устройства, блока конденсаторов и способа подсоединения устройства к ТГЗ. Рассмотрена совместная работа функциональных блоков и их взаимодействие. Описана функциональная работа сигнального процессора, его основные функции и режимы работы. Приведена функциональная схема блока питания устройства и описаны принципы его работы.
В пятой главе рассказано об этапах создания программного обеспечения (ПО) обработки и анализа результатов измерения. Сформулированы и рассмотрены различные алгоритмы работы ПО. Приведены минимальные требования к устройству, реализующему поставленные задачи. В качестве такого устройства выбран карманный портативный компьютер (КПК). Приведены основные принципы обработки и сортировки результатов измерения. Показан принцип обеспечения индивидуальности полученных в результате значений. Оценена возможность получения результатов измерения двойственного значения. Она приравнена к нулю. Представлен интерфейс ПО, созданный в интегрированной среде разработки ual Studio .NET и позволяющий визуализировать входные и выходные данные на всех основных этапах работы: определение индивидуального сопротивления бетонного слоя одной опоры, расчет величины разделительного конденсатора С, расчет адреса дефектной опоры. Также приведен текст программы, реализующей процесс обработки и анализа результатов измерений, на языке С#.
В шестой главе рассказано об экспериментальной проверке метода выявления дефектных опор, проведенной на полигонах Московской ж.д., основа которой была заложена на эмпирических данных и справедливость которой была подтверждена теоретическими заключениями. Одним из результатов проделанной диссертационной работы является разработка Технических требований к диагностическому устройству выявления дефектных железобетонных опор, которое реализует разработанный высокочастотный метод выявления железобетонных опор контактной сети, объединенных ТГЗ. Данные Технические требования согласованы и утверждены в Департаменте электрификации и электроснабжения для изготовления опытного образца. Проведена предварительная сравнительная характеристика разрабатываемого устройства и существующих устройств ИСО-1МЗ и ПК-2, успешно эксплуатируемого на дорогах РФ. По ее результатам разработанный метод признан более универсальным, экономичным, достоверным.
В седьмой главе приведено технико-экономическое обоснование внедрения устройства по сети железных дорог РФ, работа которого основано на разработанном методе выявления дефектных железобетонных опор контактной сети, объединенных ТГЗ. Расчетное значение экономии в затратах за год составило: Э1Ф = 26 400 тыс. руб.
1. Вайнштейн А. Л., Павлов A.B. Коррозионные повреждения опор контактной сети. М.: Транспорт, 1988. — 111 с.
2. Вайнштейн А. Л. Совершенствование методов оценки коррозионного состояния железобетонных опор контактной сети электрифицированных железных дорог. М.: Механизированное множительное производство ВНИИКИМПа, 1990. — 24 с.
3. Анализ работы хозяйства электрификации и электроснабжения в 2005 году. М.: 2005 г.-103 л.
4. Сердинов С. М. Повышение надежности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1985.-301 с.
5. Попов C.B., Подольский В. И. Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети №К-146−2002. Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. М.: Трансиздат, 2003. — 88 с.
6. Котельников A.B. Совершенствование защиты железнодорожных конструкций от электрокоррозии. М.: Транспорт, 1990. — 31 с.
7. Шилкин П. М., Порцелан A.A., Котельников A.B. Защита контактной сети постоянного тока при различных способах заземления опор. М. Транспорт, 1977. 104 с.
8. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог (ЦЭ-868). Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. М.: Трансиздат, 2002. — 184 с.
9. Котельников A.B., Иванова В. И. и др. Коррозия и защита сооружений на электрифицированных железных дорогах. М.: Транспорт, 1974. — 153 с.
10. Калинчук Ю. А., Левин В. В. (НПП «Метакон») — Южанин Ю. А., Санников Д. В. (Томская дистанция электроснабжения Кемеровской ж.д.). Прибор для диагностики электрокоррозионной опасности. М.: Транспорт, «Локомотив», № 5, 1997.
11. Прибор контроля опор ПК-2. Руководство по эксплуатации 4222−542 376 246−2004 РЭ, 2005 г. 16 с.
12. Передовые технологии в хозяйстве электроснабжения. Буклет. Новосибирск, 2005 г. 22 с.
13. Асеев Г. Е., Войцехович C.B. «Индукционный прибор измеряет сопротивление». М.: Транспорт, журнал «Локомотив», № 5, 1997. — 48 с.
14. Санников Д. В., Багдасаров A.A. Диагностика железобетонных опор контактной сети. М.: Транспорт, «Локомотив», № 2, 2001. — 48 с.
15. Грибачев О. В. Авторское свидетельство на изобретение «Устройство для диагностики опор контактной сети». Государственный реестр изобретений.
16. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. № 1 452 723. 1998.
17. Каратаев В. Г. Влияние климатических факторов на электрическое сопротивление железобетонных опор контактной сети и способы его уменьшения: Автореф. дис. к-та тех. наук: 05.22.09. М.: 1982. 24 с.
18. Справочник по электроснабжению железных дорог. Том 2. Под редакцией д-ра техн. наук К. Г. Марквардта. М.: Транспорт, 1981.
19. Электротехнический справочник (в трех томах), том I, под общей редакцией профессоров Московского энергетического института. М.: «Энергия», 1980.-519 с.
20. Марквардт К. Г. Контактная сеть. 4-е изд. перераб. и доп. Учеб. для вузов ж.-д. трансп. М.: Транспорт, 1994. — 335 с.
21. Грибачев О. В., Резиков B.C., Шведов P.E. Выявление повреждения защитного слоя бетона опор контактной сети без отсоединения их от троса группового заземления. М.: ЦНИИТЭИ № 4473, 1988. — 22 с.
22. Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. Учебник для вузов ж.-д. трансп. М.: Транспорт, 1982. — 528 с.
23. Бадер М. П. Электромагнитная совместимость. М.: УМК МПС, 2002. — 638 с.
24. Техническое описание и инструкция по эксплуатации аппаратуры для контроля цепи заземления железобетонных опор контактной сети электрифицированных железных дорог ИСО-1МЗ.
25. Санников Д. В. Опыт Томской дистанции электроснабжения. М.: Типография «Финтрекс», «Локомотив», № 8,2006. — 48 с.
26. Подольский В. И. Усовершенствованная оценка коррозионной стойкости опор. М.: Типография «Финтрекс», «Локомотив», № 8, 2006. — 48 с.
