Разработка высокочастотного метода выявления дефектных железобетонных опор контактной сети, объединенных тросом группового заземления

• Автор: Хамчишкин, Герман Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с. : ил.

1. Анализ существующих методов и схемных решений
выявления дефектных опор
1.1. Постановка задачи исследования
1.2. Обзор существующих методов и средств выявления
низкоомных опор
1.3. Вывод
2. Разработка методики расчетов по выявлению дефектных железобетонных опор контактной сети
2.1. Применение стороннего источника высокой частоты
для выявления низкоомных опор
2.2. Схема замещения
2.3. Выявление и обоснование признаков метода
2.4. Выводы
3. Корректировка расчетов контролируемых параметров
3.1. Изменение частоты стороннего источника
3.2. Влияние количества дефектных опор на критерии оценки
3.3. Изменение тока при ошибочной оценке
сопротивления бетонного слоя опор
3.4. Расчет фазового угла и тока, протекающего по цепи
когда участок диагностики содержит от 4 до 12 опор
3.5. Влияние неравномерного распределения сопротивления опор по участку на контролируемые признаки выявления дефектных опор
3.6. Уточнение значений влияющих параметров цепи
диагностики
3.7. Выявление признаков метода при наличии связи ТГЗ и рельса
3.8. Влияние изменения напряжения питания на результаты измерений
3.9. Влияние нестабильности величины емкости
разделительного конденсатора на результаты измерений
3.10. Электромагнитные влияния на результаты измерения
4. Разработка структурной и функциональной схем устройства
4.1. Разработка структурной схемы устройства
4.2. Автономный источник питания
4.3. Способы подсоединения устройства к ТГЗ
4.4. Разработка блока конденсаторов
4.5. Разработка функциональной схемы устройства
4.6. Разработка блока питания устройства
5. Разработка программного обеспечения
5.1. Этапы создания программной поддержки метода
5.2. Возможности программного обеспечения
5.3. Алгоритм работы программы
5.4. Расчет погрешностей теоретических значений тока и фазового угла
5.5. Поиск двойственности значений результатов измерения
5.6. Разработка интерфейса ПО
6. Этапы внедрения
6.1. Экспериментальная проверка метода выявления
низкоомных опор
6.2. Технические требования к устройству реализации метода
6.3. Сравнительные характеристики существующих
аналогов и разрабатываемого устройства
6.4. Методика проведения работ
7. Технико-экономическое обоснование
7.1. Потребность в устройстве
7.2. Эффективность устройства
8. Заключение
9. Список используемой литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТНЫХ ОПОР.
1.1. Постановка задачи исследования.
1.1.1. Общие сведения о коррозии. Коррозия - это разрушение материала от воздействия на него окружающей среды. Говоря о коррозии, подразумевают разрушение не только металлов или сплавов. Коррозировать могут и другие материалы, например, бетон. Имеет свои особенности коррозия железобетона - основного конструкционного материала опор контактной сети.
Целесообразно ввести две основные группы повреждений:
первая - электрокоррозионные повреждения;
вторая - повреждения, не связанные с протеканием тока.
В первую группу входят, прежде всего, повреждения, которые вызываются током утечки через цепь заземления опоры на рельс. К этой же группе относятся повреждения, вызванные перетекающими токами между опорами в групповом заземлении.
Вторая группа представляет повреждения, хотя и менее опасные с точки зрения динамики потери несущей способности, но являющиеся более массовыми. Это различного рода растрескивания бетона, снижение его сцепления с арматурой, повреждения, вызванные агрессивными веществами и т.п.
Электрокоррозия опор тесно связана с необходимостью их заземления на рельсовую сеть. Как известно, электрифицированные железные дороги используют ходовые рельсы в качестве обратного провода для возврата тягового тока к источнику электроснабжения - подстанции. Рельсы уложены на деревянных или железобетонных шпалах и не имеют достаточно высокую изоляцию от грунта. Вследствие этого рельсовую сеть можно считать заземленной по всей ее длине. Это обстоятельство приводит к тому, что часть тягового тока стекает в землю, а между рельсами и землей возникает разность потенциалов. Эта разность является, по сути, падением напряжения, возникающим на переходном сопротивлении "рельс-земля" при протекании через него токов от рельсов в землю. Она зависит от про-
-*-Rh3=0, 1 кОм
-*-Rra=l,0 кОм
-♦-Rro=5,0 kOm
I -b-Rh3=10,0 kOm
-*-Rro=l,0 kOm 1=50 m
Рис. 2.12. Зависимость фазового угла от номера дефектной опоры v - т30п) ПРИ «„„=24 штО П
Значения фазового угла при RU3 = 0,1 кОм не зависят от количества опор на участке при п0П >7 шт., т.к. емкостное сопротивление хСо » г0 и не может влиять на t токораспределение в цепи.
По результатам исследования можно сделать вывод, что измерения в условиях дождя и высокой влажности лучше не проводить вообще, т.к. вероятность получения достоверного результата практически сведена к нулю (два достоверных результата при повреждении опор №№ 1,2). Вероятности равны: ?адр. < 0 ,17 при
поп = 12 шт. и Радр < 0,08 при п0П = 24 шт.
2.3.4.2. Имеем те же три участка, состоящих из 4-х, 12-ти и 24-х опор, объединенных ТГЗ. Длина пролета равна /, =10 м, частота стороннего источника питания равна / = 15 кГц. Допустим, что на улице стоит сырая погода с высокой влажностью. Предполагаем, что сопротивление бетонного слоя опор в месте закладных де-^ талей составляет около RUJ = 1 кОм. Рассмотрим также 4 случая. В первом случае оценка величины RU3 верна, во втором - оценка ошибочна и истинное значение равно RU3 = 0,1 кОм, в третьем - Ru3= 5 к Ом, а в четвертом - RU3 = 10 кОм. В любом из случаев, прибор необходимо настроить на резонанс при повреждении опоры в конце линии при условии, что RU3 = 1 кОм. Для этого нужно включить в схему раздели-