• Źródła przepięć w pojazdach trakcyjnych2Źródła przepięć w pojazdach trakcyjnych

• Urządzenia ochrony odgromowej3Urządzenia ochrony odgromowej

• Schemat układu ochrony odgromowej w pojazdach elektrycznych4Schemat układu ochrony odgromowej w pojazdach elektrycznych

• Ochronniki kondensatorowe5Ochronniki kondensatorowe

• Odgromniki zaworowe6Odgromniki zaworowe

• Odgromnik zaworowy GZM 3/10 z wydmuchem magnetycznym7Odgromnik zaworowy GZM 3/10 z wydmuchem magnetycznym

• Odgromniki rożkowe8Odgromniki rożkowe

• Iskiernik rożkowy typu IGR‑39Iskiernik rożkowy typu IGR‑3

Źródła przepięć w pojazdach trakcyjnych:

• bezpośrednie uderzenia piorunów,

• uderzenia piorunów w pobliżu sieci trakcyjnej, tzw. przepięcia indukowane,

• działanie urządzeń i aparatów przerywających prądy zwarcia lub duże prądy robocze, tzw. przepięcia łączeniowe.

Przepięcie wywołane bezpośrednim uderzeniem pioruna w sieć trakcyjną osiąga bardzo duże wartości, często kilkuset kilowoltów. Czas trwania pojedynczego wyładowania atmosferycznego jest bardzo krótki ($0,0001$ sekundy) i dlatego takie wyładowanie jest nazywane udarem prądowym.

Przepięcia indukowane charakteryzujące się niewielką energią mogą osiągać wartość do $100\;\text{kV}$.

Przepięcia łączeniowe mogą występować podczas wyłączania zwarcia przez wyłącznik, a nawet w czasie przerywania obwodu przez bezpiecznik topikowy. Wartość przepięcia łączeniowego może osiągnąć $16\;\text{kV}$ i więcej.

Wszystkie wymienione przepięcia stanowią zagrożenie dla urządzeń wskutek wywoływania przeskoków napięcia lub przebicia do konstrukcji uziemianej, niszczenia aparatury, a w wielu przypadkach powodowania zagrożenia pożarowego.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Urządzenia ochrony odgromowej:

• ochronniki kondensatorowe,

• cewki indukcyjne,

• odgromniki zaworowe,

• iskierniki rożkowe.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Schemat układu ochrony odgromowej w pojazdach elektrycznych

R1BT2ckuPh2Tu

Ilustracja przedstawia schemat układu ochrony odgromowej w pojazdach elektrycznych. Widoczne są dwa odbieraki prądu z lewej i prawej strony schematu, oznaczone cyframi jeden. Cyframi dwa na środku schematu zaznaczono odłączniki odbieraków, które oddzielają odbieraki od cewki indukcyjnej, która jest oznaczona cyfrą trzy. Cyfrą cztery oznaczono ochronnik kondensatorowy, do którego równolegle podłączony jest odgromnik zaworowy GZM3, oznaczony cyfrą pięć.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Ochronniki kondensatorowe

Zadaniem kondensatora podłączonego równolegle do chronionego urządzenia jest złagodzenie nachylenia fali uderzeniowej wychodzącej z linii oraz zmniejszenie szczytowej wartości przepięcia. Często w pojazdach oprócz kondensatora występuje cewka indukcyjna połączona szeregowo. Włączenie cewki indukcyjnej zmniejsza nachylenie i wartość napięcia szczytowego.

Ochronnik kondensatorowy składa się z dwóch zamkniętych w puszce okładzin. Jeden biegun połączony jest z obwodem głównym, a drugi jest uszyniony. Kondensator włączony jest równolegle z obwodem trakcyjnym. Pojemność kondensatora powinna zapewniać ochronę przed przepięciami łączeniowymi i indukowanymi, natomiast nie wystarcza do ochrony przed bezpośrednimi uderzeniami piorunów.

Rpwxznt8XPV1b

Grafika przedstawia schemat ochronnika kondensatorowego. Na schemacie widać prostokąt – symbolizujący puszkę okładzin, poniżej którego znajduje się szyna odpowiadająca za uszynienie. Od górnego prawego rogu prostokąta poziomo odchodzi cylinder z dwoma ściętymi stożkami ustawionymi jeden na drugim.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Odgromniki zaworowe

Odgromnik zaworowy składa się z szeregowo połączonego iskiernika i stosu wykonanego z tyrytu, ocelitu lub karborundu. Naprzeciw przerwy iskrowej znajduje się magnes trwały ($2$) z nabiegunnikami. Obudowę odgromnika stanowi izolator porcelanowy ($5$) zamknięty od góry kołpakiem metalowym ($6$) z zaciskiem do połączenia odgromnika z odbierakiem prądu ($1$). Zacisk na kołpaku ma oznaczenie biegunowości, które musi być zgodne z biegunowością sieci trakcyjnej. Metalowa podstawa odgromnika ($7$) ma zacisk uziemiający ($8$). Obudowa odgromnika jest szczelna i zamknięta membraną wbudowaną w dno, stanowiącą zabezpieczenie przed rozerwaniem się porcelanowej obudowy w razie wzrostu ciśnienia gazów wywołanego temperaturą łuku.

Dopóki odgromnik nie zostanie uruchomiony, jego iskiernik ($3$) działa jak izolator. W chwili pojawienia się przepięcia na iskierniku następuje przeskok (zapłon) i prąd udarowy spływa przez stos ($4$) o zmiennej rezystancji do ziemi. Po przejściu prądu udarowego przez odgromnik płynie prąd wywołany napięciem roboczym, tzw. prąd następczy. Gdy napięcie jest obniżane, rezystancja stosu wzrasta i ogranicza prąd następczy do takiej wartości, przy której iskiernik może go przerwać. Magnesy trwałe przyczyniają się do szybszego przerywania łuku, którego pole magnetyczne powoduje wygaszenie łuku.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Odgromnik zaworowy $\textbf{GZM 3/10}$ z wydmuchem magnetycznym

RkSKyp8ovN25w

Grafika przedstawia odgromnik zaworowy GZM 3/10 z wydmuchem magnetycznym. Z lewej widać rysunek odgromnika, którego kształt składa się z półkuli ustawionej na pierścieniu, na której znajduje się stożek. Budowa składa się z izolatora porcelanowego, kołpaka metalowego, metalowej podstawy odgromnika, oraz zacisku uziemiającego. Po prawej stronie widać schemat podłączenia odgromnika. Połączenie odgromnika składa się z iskiernika, stosu o zmiennej rezystencji, odbieraka prądu, magnesu.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Odgromniki rożkowe

Odgromnik rożkowy to urządzenie chroniące sieć trakcyjną przed przepięciami pochodzenia atmosferycznego oraz przepięciami wewnętrznymi. Są one instalowane wzdłuż sieci jezdnej na słupach trakcyjnych co $1200$ metrów. W obszarach, gdzie często występują wyładowania atmosferyczne, odległość ta jest skrócona do około $600$ metrów.

W momencie przepięcia pomiędzy rożkiem napięciowym a uszynionym powstaje łuk elektryczny. Po odprowadzeniu fali przepięciowej do ziemi łuk zaczyna przewodzić prąd następczy. Na natężenie płynącego prądu następczego ma wpływ odległość odgromnika od podstacji trakcyjnej. Przepływ tego prądu zostaje przerwany po zadziałaniu wyłączników zasilaczy. Wartość napięcia, przy której odgromnik zadziała, zależy od odległości między rożkiem napięciowym a uszynionym. W przypadku Polskich Kolei Państwowych ($\text{PKP}$) przerwa ta wynosi $1\;\text{cm}$, co daje napięcie zadziałania około $12\;\text{kV}$. Napięcie to zależy od warunków atmosferycznych. W porze wilgotnej napięcie może być mniejsze, a w porze suchej — wyższe. Odgromniki rożkowe są instalowane na wierzchołkach konstrukcji wsporczych.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Iskiernik rożkowy typu $\text{IGR‑3}$

R7nB30QuXkA2S

Ilustracja przedstawia iskiernik rożkowy typu IGR‑3, który składa się z podstawy, na której zamocowane są rożki napięciowe i rożek uszyniony oraz izolator. Zadaniem urządzenia jest ochrona sieci trakcyjnej przed przepięciami.

Na ilustracji przedstawiono iskiernik rożkowy, który składa się z następujących części:

• podstawa,

• rożek napięciowy,

• rożek uszyniony,

• izolator.

Zasada działania

Odgromnik rożkowy typu IGR‑3 ma dwie przerwy powietrzne między rożkiem od strony sieci a rożkiem środkowym oraz między rożkiem od strony uziemienia a rożkiem środkowym. Statyczne napięcie przeskoku na rożkach przy prądzie przemiennym o częstotliwości 50 Hz wynosi 16 $\pm$ 0,5 kV. Gaszenie łuku zasilanego prądem następczym na dwóch przerwach jest skuteczniejsze niż gaszenie łuku na jednej przerwie. Wadą iskierników rożkowych jest niestałość napięcia przeskoku, zależna od wilgotności powietrza i powierzchni elektrod odgromnika, oraz skłonność do wywoływania powtórnych przepięć podczas gaszenia łuku.

Powrót na górę strony1Powrót na górę strony

Powrót do spisu treściD1D8VW3DiPowrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

• Animacja Praca urządzeń bezpieczeństwa ruchu pojazdów trakcyjnychDOR0suQk2Animacja Praca urządzeń bezpieczeństwa ruchu pojazdów trakcyjnych

• Atlas interaktywny Urządzenia bezpieczeństwa ruchu pojazdów trakcyjnychD3EBtHlCvAtlas interaktywny Urządzenia bezpieczeństwa ruchu pojazdów trakcyjnych