Рис. 1.18. Изменение во времени тока однофазного КЗ ЛЭП

Рис. 1.19. Консольная опора КС железной дороги:

у - несущий трос; 2 -струна; 3 - контактный

провод

Напряженность магнитного поля, возникающая при КЗ ЛЭП, пропорциональна току КЗ и аналитически определяется как /кз[ехр (-/Тс)-coscoq

Я(/) =

где /кз - ток короткого замыкания ЛЭП, А; Тс - постоянная вре- i мени сети, принимающая значения от 0,05 до 0,1 с; f=50 Гц; г - расстояние от ЛЭП до точки наблюдения, м. i

Вектор напряженности магнитного поля лежит в плоскости,: перпендикулярной оси провода, и направлен по касательной к окружности, концентрической его поверхности. Из-за довольно низкой частоты магнитное поле будет почти беспрепятственно проникать в землю на большую глубину.

Так как ЛЭП оборудованы быстродействующей защитой, время срабатывания которой составляет около 0,07 ... 0,1 с, то это время и должно быть принято за время воздействия магнитного поля помехи на РЭС при КЗ ЛЭП.

1.2.4. КОНТАКТНАЯ СЕТЬ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Близкой по своим помехосоздающим свойствам к ЛЭП является контактная сеть (КС) железных дорог. В нашей стране электрифицированные железные дороги работают на постоянном н однофазном переменном токе промышленной частоты. В зависимости от назначения для электрификации железных дорог постоянным током применяют напряжение 600 ... 800 В для городского транспорта (трамвай, метрополитен) и 3300 В для магистральных железных дорог. При электрификации железных дорог переменным током напряжение КС составляет 25 кВ. Развитие производства электроэнергии ведет к росту протяженности электрифицированных железных дорог. К настоящему времени электрифицировано

около 50 000 км железных дорог, что составляет более 307о общей железнодорожной сети.

Основными элементами электрифицированных железных дорог являются тяговые подстанции, контактная и рельсовая сети.

Контактная сеть представляет собой устройство, с помощью которого электрическая энергия от подстанции передается к локомотиву (электровозу). Она включает в себя: провода (контактный провод, несущий трос, усиливающие провода); поддерживающие конструкции - опоры, консоли, оттяжки; различные вспомогательные устройства. На рис. 1.19 приведено устройство опоры для подвески проводов КС и показаны габаритные размеры подвески. Все конструкции, отделенные от консоли опоры изоляторами, находятся под рабочим напряжением. Это важно помнить при определении ЭМО, создаваемой КС, когда электромагнитные поля индуцируются не одним, проводом, а их системой.

Контактная сеть в рабочих и аварийных режимах. Режимы работы КС имеют много общего с режимами ЛЭП переменного и постоянного токов. Напряжение на шины тяговых подстанций КС постоянного тока подается от выпрямителей, преобразующих напряжение трехфазного переменного тока в постоянный. Ввиду асимметрии фазовых напряжений ВЛ трехфазного тока, питающего тяговую подстанцию, выпрямленное напряжение будет иметь пульсации с частотой гармоник, кратных и не кратных 300 Гц.

При питании электровозов переменно-постоянного тока от КС переменного тока в ней, так же как и в ЛЭП, имеющей связьс нагрузкой, содержащей выпрямительные элементы, трансформаторы и т. п. будут присутствовать помимо основной промышленной частоты гармоники от 0,1 до 150 кГц. В виду того, что гармоники тока в КС достигают десятков и сотен ампер, контактная сеть переменного тока является серьезным источником МЭМП.

Особую опасность для РЭС представляет КС в аварийных режимах и в рабочих режимах при питании движущихся нагрузок (электровозов). На характер переходного процесса в КС основное влияние оказывает электродвигатель локомотива, характеристики которого в основном и определяют форму тока КС.

Ток КС постоянного тока в режиме удаленного КЗ изменяется по экспоненциальному закону:

(0=/нач + /кз[1-ехр(-/Т,)], (1.36)

;где /нач - ТОК сбти ДО начала КЗ, А; /кз - ток КЗ в сети. А; Тс - постоянная времени КС, с. На рис. 1.20 показано изменение тока КЗ в контактной сети постоянного тока.

Значения постоянного тока для рабочих и аварийных режимов КС приведены в табл. 1.4. При определении их предельных пиковых значений рекомендуется указанные в табл. 1.4 токи увеличивать в 1,5 ... 2 раза. Токи короткого замыкания в КС переменного тока в несколько раз превышают пусковые токи, оставаясь при этом меньше, чем токи КЗ контактных сетей постоянного тока.

Рис. 1.20. Ток удаленного КЗ в кон- Рис. 1.21. Ток КЗ в контактной сети тактной сети постоянного тока переменного тока

На рис. 1.21 приведено изменение во времени тока КЗ в контактной сети однофазного переменного тока. Его пиковые значения еоставляют 4,8... 5 кА, тогда как для КС постоянного тока в

Таблица 1.4. Режимы КС железных дорог постоянного тока

примечания: - при удаленных КЗ; ** - КЗ у шин подстанций.

режимах КЗ они лежат в пределах 26... 28 кА. Следовательно, уровни помех при коротком замыкании КС постоянного тока будут превышать соответствующие уровни электромагнитных полей излучения при КЗ контактной сети переменного тока.

Электромагнитная обстановка, создаваемая КС. Влияние контактной сети на РЭС может быть подразделено ,на три вида: электрическое - обусловлено потенциалом контактного провода по отношению к земле или заземленным конструкциям; магнитное - обусловлено возникновением в КС постоянных и переменных тяговых токов и токов КЗ; гальваническое - обусловлено протеканием в земле тяговых токов. Большую опасность вышеперечисленные влияния представляют для РЭС, расположенных вблизи железных дорог или транспортируемых по ним.

Напряженность электрического поля, создаваемого на оси пути контактным проводом, можно определить по формуле [19]

Е --= U/[h F{hlH) In (2 Я/гр)], ( 1.37)

где и - потенциал провода по отношению к земле. В; h - расстояние до точки наблюдения, м; Я - высота подвеса контактного провода над землей, м; Гпр - радиус провода, м.