Компания СЭА
× Компания Каталог Новости Вакансии Профиль Производители Контакты Доставка Тех. поддержка

Quint Power: источник питания для стрелочных обогревателей Ретийской железной дороги

  • 26.01.2017
  • 736

Поезда должны ходить

Обеспечивающая перевозку 10 миллионов пассажиров в год при длине путей в 384 километра, Ретийская железная дорога является важнейшим видом транспорта в Граубюндене – самом крупном кантоне Швейцарии. Само собой разумеется, что ее бесперебойная работа является просто необходимой. Для обеспечения безопасности и надежности, на железной дороге оптимизирован каждый элемент, в том числе и средства автоматизации стрелочных обогревателей, в шкафах управления которыми используются источники питания Quint Power компании Phoenix Contact.

Glacier Express является всемирно известным маршрутом, на котором поезд, идущий из Сент-Морица в Маттерхорн, пересекает 291 мост и проходит через 91 туннель. Самой высокой точкой маршрута является станция Ospizio Bernina, расположенная на высоте 2 253 м над уровнем моря. Чтобы добраться туда, необходимо преодолеть уклоны, составляющие более 70% пути. Все приведенные числа ясно свидетельствуют о тех проблемах, которые это живописное окружение создает для оборудования Ретийской железной дороги. Следовательно, и подвижный состав, и эксплуатационное оборудование железной дороги, такое как пути, стрелки и железнодорожная сигнализация, должны соответствовать самым высоким требованиям по качеству. Это единственный способ обеспечить надежные и своевременные перевозки. Железнодорожные стрелки являются одним из примеров технической проблемы. Если происходят ошибочные переключения, то поезд прекращает движение из соображений безопасности. 

Стрелки подвергаются воздействию экстремальных погодных условий. Чтобы предупредить их обмерзание и гарантировать нормальную работу в течение всего года, включая зимнее время, около 600 стрелок, при общем их количестве в 900, оснащены обогревателями, суммарная мощность которых составляет приблизительно 3 МВт. В результате, низкие температуры уже не оказывают значительного влияния, поскольку обогреваемые стрелки всегда переводятся в правильное конечное положение. Для бесперебойной работы стрелок необходимо обеспечить надежное питание с напряжением 24 В постоянного тока для системы управления стрелкой, а также датчиков и контакторов. Эта задача решается при помощи блоков питания с функцией резервирования, в составе которых используются источники питания семейства Quint Power, выпускаемые компанией Phoenix Contact. Для этой цели возле каждой обогреваемой стрелки установлен шкаф управления. 

Датчики метеорологических станций измеряют количество осадков и температуру воздуха. Эти критерии определяют условия работы стрелочных обогревателей, которые могут действовать в следующих режимах: снегопад, метель, утренний обогрев и сухой обогрев. Датчик температуры и датчик определения метели установлены на опорной стрелке. Датчики управляют обогревом стрелок с постоянной заданной температурой, соответствующей рабочему режиму, посредством контроллера с ПИД-регулированием. Повышенная температура обогрева требуется в тех случаях, когда в качестве рабочего режима выбран снегопад, метель или утренний обогрев. Режим сухого обогрева служит только для предупреждения обмерзания стрелок при очень низких температурах. В основном, обогрев стрелок необходим в зимнее время, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию железной дороги. Кроме того, при надлежащем функционировании шкафа управления, обеспечивается эффективное использование обогревателей с точки зрения потребления энергии, что позволяет снизить затраты на электроэнергию.


Автоматизированный обогрев стрелок

Основанная в 1889 году, сеть железных дорог сохраняет свою конкурентоспособность и способность к устойчивому развитию за счет автоматизации железнодорожного сообщения. Безопасность сохраняет свой наивысший приоритет, но почти такую же важность имеет поддержание высокой эксплуатационной готовности материальной базы. «Единственным способом достижения требуемого уровня безопасности и исправности является совершенствование всех элементов», – отмечает Маурис Котти, руководитель департамента низковольтного и телекоммуникационного оборудования Ретийской железной дороги (Рис. 1). Во время первоначальных испытаний питание электрических нагрузок с рабочим напряжением 24 В, расположенных в шкафу децентрализованного управления обогреваемыми стрелками, осуществлялось от одного источника питания с рабочим током 10 А. «Чтобы минимизировать риск выхода из строя, мы рассмотрели все возможные источники отказов. Примеры ситуаций включали в себя обрыв кабеля питания, неисправность блока питания, а также сбой напряжения питания на стороне первичной обмотки трансформатора. Для обеспечения полной безопасности мы приняли решение в пользу избыточного технического решения, в котором используются источники питания семейства Quint Power», – вспоминает М. Котти (Рис. 2).

Рис.1 Для Мауриса Котти, руководителя департамента низковольтного и телекоммуникационного оборудования Ретийской железной дороги, главным приоритетом является безопасность и своевременное прибытие железнодорожного транспорта.

 

Для обеспечения максимальной эксплуатационной готовности выбрана схема, в которой два параллельно включенных источника питания с рабочим напряжением 24 В получают питание от двух независимых сетей. Один источник подключен к сети компании-поставщика электроэнергии, с параметрами 230 В/50 Гц. Второй источник питания подключен к линии с напряжением 230 В и частотой 16,7 Гц, которые вырабатываются трансформатором, питающимся от воздушной контактной сети с напряжением 11 кВ (Рис. 3). 


Широкие возможности мониторинга и высокая отказоустойчивость

Если имеет место сбой в работе одного из источников питания или падение напряжения в соответствующей сети, выполняется отправка сообщения. Также осуществляется постоянный мониторинг выходного напряжения обоих источников питания, при этом уведомление о любых отклонениях осуществляется при помощи релейного контакта. Соответствующее сообщение отправляется при помощи железнодорожной сети Gigabit Ethernet в комнату управления, а при помощи SMS аналогичное сообщение поступает в соответствующую аварийную службу. В случае выхода из строя, обеспечение стрелочного обогревателя энергией может осуществляться одним блоком питания. Техническая служба Ретийской железной дороги немедленно принимает меры для приведения избыточной системы питания в штатный режим работы, при котором безопасность и надежность питания восстанавливаются в полном объеме.

Рис.2 На железнодорожной станции Домат-Эмс избыточное питание системы управления стрелочного обогревателя и прочего оборудования обеспечивается двумя блоками питания семейства Quint Power.

 

Температура в шкафах управления обычно не контролируется. Только на значительных высотах, где температура воздуха может опускаться ниже -20°С, в шкафах управления предусмотрена установка обогревателей. На Ретийской железной дороге любой встраиваемый компонент должен соответствовать высоким стандартам, в том числе, обладать способностью выдерживать и высокие температуры, поскольку в летнее время превышение порога в +40°С не является редкостью. Все модули семейства Quint рассчитаны на эксплуатацию в широком температурном диапазоне: от -25°C до +70°C. Еще одним значительным преимуществом этих блоков питания является их исключительно высокий КПД (составляющий более 94%). Потеря мощности в процессе эксплуатации имеет очень малую величину, поэтому не происходит ненужного нагрева компонентов шкафа управления. 

Все источники питания семейства  Quint аттестованы в соответствии с нормами стандарта EN 50121-4.  Данная часть серии стандартов содержит исчерпывающее описание требований по электромагнитной совместимости для железнодорожной отрасли, а также вводит в действие очень строгие требования, касающиеся излучения электромагнитных помех и устойчивости к их воздействию. Устройства, в наименовании которых присутствует буквенное обозначение «СО» также прошли испытания в соответствии с нормами Европейского стандарта 50155, который регламентирует применение электронных устройств на железнодорожном транспорте.

Помимо способности выдерживать экстремальные температуры, для Ретийской железной дороги важными характеристиками систем управления и блоков питания являются высокая устойчивость к ударным нагрузкам и вибрации. Устойчивость к вибрации определяется в соответствии с нормами стандарта IEC 60068-2-6, при подаваемом напряжении и частоте колебаний 15 Гц с амплитудой ± 2,5 мм. Дополнительное испытание на устойчивость предполагает воздействие на изделие ускорения величиной 2,3g в течение 90 минут, с частотами в диапазоне от 15 Гц до 150 Гц. Испытание на устойчивость к ударным нагрузкам проводится в соответствии с нормами стандарта IEC 60068-2-27, предусматривающего воздействие ускорения величиной 30g в каждом пространственном направлении.

Рис.3 Источники питания Quint Power допускают эксплуатацию при частоте 16,7 Гц входного тока, поэтому может быть использована электроэнергия от контактного провода, подаваемая через трансформатор.


Технология селективного автоматического отключения (SFB) обеспечивает высокую эксплуатационную готовность оборудования

Еще одним преимуществом устройств серии Quint, касающимся их эксплуатационной надежности, является резерв мощности, который обеспечивается применением технологии селективного автоматического отключения (SFB). Система управления, модем и датчики имеют индивидуальную защиту, реализованную при помощи миниатюрных автоматических выключателей класса С. Если в системе датчиков происходит короткое замыкание, предохранитель должен сработать достаточно быстро, чтобы исключить потерю мощности на ПЛК. Стандартные источники питания не способны справиться с такой задачей, поскольку в случае короткого замыкания в них отсутствует большой ток, требуемый для срабатывания миниатюрного автоматического выключателя с максимально возможным быстродействием. «Технология SFB была для нас абсолютно необходима», – замечает М. Котти. «Без применения этой технологии автоматический выключатель срабатывал только в зоне тепловой защиты или, в худшем случае, не срабатывал вообще. При падении напряжения система управления не в состоянии отправить уведомление о неисправности. Результатом такой ситуации является неконтролируемый выход из строя всей установки. Такого еще никогда не происходило, но мы не можем допустить подобного развития ситуации».

Технология селективного автоматического отключения (SFB) обеспечивает срабатывание миниатюрных автоматических выключателей в зоне электромагнитной защиты при токах, шестикратно превышающих номинальный ток источника питания. В миниатюрных автоматических выключателях класса С, с номинальным током в 4 А, для безопасного отключения в зоне электромагнитной защиты их рабочей характеристики, при воздействии постоянного тока, требуется минимум пятикратное и максимум десятикратное превышение номинального тока. Если происходит короткое замыкание, например, по причине повреждения кабеля, то источник питания, выполненный с применением технологии селективного автоматического отключения (SFB) и имеющий рабочий ток 10 А, способен в течение 12 мс обеспечить ток, шестикратно превосходящий его номинальную величину. При таких условиях происходит надежное срабатывание автоматического выключателя в зоне электромагнитной защиты его характеристики. Такое срабатывание осуществляется достаточно быстро, чтобы питание системы управления оставалось непрерывным, и она могла функционировать, несмотря на произошедшее короткое замыкание. 

 

По материалам Phoenix Contact

 

 

Компании СЭА - 25 лет!Компания СЭА является официальным дистрибьютором Phoenix Contact на территории Украины. Купить источники питания Phoenix Contact и за дополнительной информацией обращайтесь в отдел электротехнической продукции Компании СЭА по телефону +38 (044) 330-00-88 или присылайте запросы по электронной почте: info@sea.com.ua.

Top