Защищенные подходы к вводам питания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики при ударах молнии

В статье рассматривается задача защиты вводов питания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики от грозовых перенапряжений, распространяющихся по воздушным линиям автоблокировки 10 кВ.

Показано, что при прямых и повторных ударах молнии вводной ограничитель перенапряжений, установленный непосредственно у защищаемого объекта, может испытывать недопустимую токовую и энергетическую нагрузку, что снижает устойчивость системы защиты. Для исследования указанных процессов разработана объединенная математическая модель системы «воздушная линия — ввод питания — средства защиты», включающая трехфазную распределенную модель линии, источник грозового воздействия на основе функции Хайдлера, модель ввода питания релейного шкафа, частотно-зависимую модель заземляющего устройства и нелинейные модели ограничителя перенапряжений и мультикамерных разрядников. Численная реализация модели выполнена в среде MATLAB.

Проведены вычислительные эксперименты для одиночных и серийных ударов молнии при различных конфигурациях защищенных подходов и схемах размещения защитных аппаратов на линии. Установлено, что равномерная установка ограничителей перенапряжений по длине линии не обеспечивает требуемой устойчивости при энергоемких импульсах типа 10/350 мкс вследствие превышения допустимой энергонагрузки аппаратов.

Показано, что применение мультикамерных разрядников позволяет существенно снизить напряжение на вводе питания и нагрузку на вводной ограничитель перенапряжений.

Полученные результаты подтверждают перспективность пространственно-организованных схем защиты, обеспечивающих поэтапное ограничение грозовой волны и перераспределение импульсной энергии между несколькими аппаратами при одиночных и серийных ударах молнии.