Технические решения по защите устройств от перенапряжений

Даже при небольшом внешнем источнике перенапряжения, в аппаратуре МПЦ могут возникнуть негативные внутренние процессы, что также может вызвать опасные отказы. Источниками внутренних перенапряжений могут стать реле, трансформаторы, дроссели и другие приборы, содержащие реактивные элементы.

Для защиты устройств от перенапряжения различного рода, на всех каналах проникновения в систему устанавливаем защиту, состоящую из внешней и внутренней защиты, или как минимум одной из них.

Типичной особенностью различных систем железнодорожной автоматики и телемеханики является наличие ёмкостных и электромагнитных связей между внутренними цепями. Для ограничения воздействия перенапряжения из одной внутренней цепи на другую устанавливать групповую защиту на каждой внутренней цепи [7].

Полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы, микропроцессоры максимально чувствительны к воздействию перенапряжения. Они характеризуются минимальной электрической прочностью. Для исключения повреждения устанавливается индивидуальная защита, предусмотренная техническими решениями изготовителя. Эти технические решения сводятся к синтезу в принципиальных схемах МПЦ предохранителей, различных стабилизаторов, стабилитронов, оптронных развязок.

Отличительной чертой структуры защиты аппаратуры МПЦ является обязательное поглощение и ограничение избыточной энергии, а не канализация. Поглощение происходит на специально установленных сопротивлениях нелинейных резисторов, разрядников. Ограничение скорости нарастания перенапряжения происходит с помощью LC-фильтров или приборах защиты элементов системы [7]. Таким образом, достаточная защищённость всех приборов системы от перенапряжений, может быть достигнута при каскадном (ступенчатом) способе построения защиты.

Система защиты обеспечивает защиту только кабелей питания МПЦ. Защита кабелей, соединяющих ОК с напольным оборудованием, не предусматривается, в связи с малой вероятностью возникновения опасных влияний со стороны этих кабелей. Изложим основные технические решения по заземлению и занулению оборудования, устройству защиты от перенапряжения, используемые в системе микропроцессорной централизации. Центральный пост МПЦ (ЦП) и помещения МПЦ в горловинах станции (МПК) следует располагать не ближе 5 м от контактного провода, что исключит возможность падения на них контактного провода в случае его обрыва. Это позволит не заземлять конструкции этих зданий и сооружений на рельс, а использовать индивидуальные контура защитного заземления. Использование одного контура для разных зданий, расположенных далее 25 м друг от друга, не допускается. Сопротивление контура защитного заземления, для ЦП и МПК с электронным оборудованием МПЦ, должно быть не более 4 Ом [7]. Устройство заземления. На внешней стороне здания устанавливается медная шина сечением не менее 50 мм², к которой подключается защитное заземление, щиток трёх земель, установленный внутри здания, и заземляемая броня кабелей. Защитное заземление и щиток трёх земель соединяются с шиной медными проводниками сечением не менее 50 мм². От щитка трёх земель внутри помещения прокладывается заземляющая магистраль из медной шины сечением не менее 50 мм², к которой присоединяются отдельными медными проводниками сечением не менее 25 мм² релейные и кроссовые стативы, шкафы с объектными контроллерами, шкаф с центральным процессором, щиты электропитания и другие устройства, требующие заземления. Сопротивление каждого проводника должно быть не более 0,1 Ом. Все рассчитанные мощности, потребляемые нагрузками поста ЭЦ сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 — Определение мощности, потребляемой всеми нагрузками поста ЭЦ

Заземлённая нейтраль фидеров электроснабжения (до изолирующего трансформатора) должна заземляться на контур трансформаторной подстанции и в других местах сообщения с землёй не должна иметь.

Прокладка и монтаж кабелей. По требованиям электромагнитной совместимости и требованиям правил заземления Adtranz (Стокгольм) при включении электронного оборудования монтаж бронированных кабелей необходимо выполнить с соблюдением следующих условий:

внутри помещения кабель укладывается без брони. Перед вводом в помещение броня с кабеля снимается. На одном конце кабеля броня изолируется, а на другом конце кабеля броня опаивается с другими и соединяется с внешней шиной заземления согласно правилам ПР 32 ЦШ 10.01−95.

броня силовых питающих кабелей между КТП и центральным постом МПЦ заземляется с одной стороны (со стороны КТП), с другой стороны (со стороны поста МПЦ) изолируется.

напольные силовые кабели с обоих концов должны быть защищены разрядниками.

броня сигнально-блокировочного кабеля между МПК и напольными устройствами заземляется со стороны здания, со стороны напольных устройств изолируется.

кабели с броней, заземлённые по разной схеме, не должны касаться друг друга.

экран кабеля петли связи заводится внутрь помещения. На одном конце кабеля между зданиями экран через разрядник соединяется с внутренним контуром заземления, а на другом конце кабеля, параллельно через разрядник и конденсаторс внутренним контуром заземления.

заземление экрана кабеля внутри помещения производится с одной стороны. Длина неэкранированной части кабеля связи должна быть не более 5 см.

Подсистема электропитания. Для обеспечения независимости всей системы МПЦ от изменения параметров сети электропитания должен применяться источник бесперебойного питания (ИБП). ИБП обеспечивает высокую стабильность параметров выходного напряжения независимо от параметров питающей сети. ИБП обеспечивает автономную работу системы МПЦ в течение нескольких часов в случае отключения питающей сети.

Защита от перенапряжения предназначена для защиты устройств МПЦ как от опасных влияний, возникающих внутри системы электропитания МПЦ, так и от опасных влияний, возникающих из вне. К первой категории относятся возмущения в системе электропитания, возникающие в результате неисправностей в первичных источниках электроснабжения или других устройствах, подключенных к данной сети. Данные неисправности могут носить как кратковременный, так и длительный характер. К кратковременным неисправностям могут быть отнесены, например, короткие выбросы напряжения, возникающие в результате переключения первичных фидеров питания, или подключения к данному фидеру других мощных потребителей, обладающих большой индуктивностью. Для защиты от влияния подобных воздействий необходимо использовать предохранители и разрядники, обеспечивающие защиту от кратковременных опасных выбросов по влиянию тока или напряжения.

При эксплуатации МПЦ не допускается установка предохранителей в любых цепях номиналом выше указанного в рабочем проекте.