Статья специалистов компании «Ключевой Компонент» (К2) в журнале «Автоматика, связь, информатика», декабрь 2025 года.
Прямые удары молнии в рельсовую линию, контактную сеть, а также наведенное напряжение от грозовых разрядов приводит к повреждению аппаратуры тональных рельсовых цепей, изоляции кабеля, монтажа. Для исключения выхода из строя устройств, расположенных в зоне прямого удара молнии, требуется рассмотреть возможность установки разрядников в цепи провод-земля.
При ударе молнии в рельсовую линию или в контактную сеть (КС) происходит растекание тока молнии по рельсам, в том числе через опору КС и пробитый разрядник ИПМ. Путь протекания токов молнии показан на рис. 1.
Разрушительным воздействиям при прохождении прямых и наведенных токов молнии подвергаются путевые ящики с аппаратурой тональных рельсовых цепей (трансформаторы, резисторы, АВМ), расположенные в зоне 0а прямого удара молнии при автономной тяге или в зоне 0в при электротяге [1].
Ток молнии с рельсов попадает в путевой ящик и движется в сторону низкого потенциала земли. При этом установка разрядников в рельсовых цепях провод-земля не предусматривается из-за риска нарушения функциональной безопасности [2], и выход тока молнии на землю по кратчайшему пути не обеспечивается. В результате этого ток молнии протекает по электрическим цепям ТРЦ, жилам кабеля и оказывает разрушающее воздействие на изоляцию монтажных проводов и приборов в путевом ящике, кабельную сеть, аппаратуру ТРЦ на посту ЭЦ.
Один из способов предотвращения повреждений аппаратуры тональных рельсовых цепей, при минимизации риска нарушения функциональной безопасности, заключается в установке угольных многозазорных разрядников в цепи провод-земля. Риск заключается в возможном протекании сигнального тока в обход рельсовой линии по земле через пробитые разрядники и затекании обратного тягового тока в кабельную линию. Однако вероятность пробоя предлагаемых разрядников минимальна из-за их многозазорной конструкции и применения угольных дисков в каждом зазоре, которые предотвращают сваривание электродов. Пути возможного протекания сигнального и обратного тяговых токов при электротяге переменного тока и открытом состоянии разрядников приведены на рис. 2.
Применение многозазорного разрядника ГСА1 РУ/50 с высокой пропускной способностью импульсного тока Iimp = 50 кА позволяет многократно пропускать импульсные токи без изменения функциональных возможностей. Вместе с тем высокая отключающая способность сопровождающего тока уменьшает вероятность затекания в защищаемые цепи части обратного тягового и сигнального токов по завершению импульсного воздействия на УЗИП. Дополнительно, для уменьшения вероятности затекания обратного тягового тока через открытый разрядник, заземляющее устройство следует располагать на расстоянии не менее 10 м от крайнего рельса. Для уменьшения вероятности протекания сигнального тока в обход рельсовой линии и восприятия сигнала путевым приемником разрядники в путевых ящиках следует устанавливать только на питающих концах ТРЦ. Для защиты аппаратуры релейных концов в путевом ящике от поперечных перенапряжений, возникающих в цепи провод-провод, устанавливается УЗИП ограничивающего типа ГСА123 В 230 С с терморасцепителем, который рассчитан на пропуск импульсного тока до 30 кА.
В качестве второй ступени защиты питающих концов в цепи провод-провод в шкафах защиты на посту ЭЦ устанавливаются варисторные УЗИП ГСА1 В 280 С с терморасцепителем и возможностью визуального и дистанционного контроля исправного состояния. Там же располагается вторая ступень защиты релейных концов РЦ, выполненная по П-образной схеме: разрядники ГСА1 РУ/50 устанавливаются в цепи провод-земля, ГСА1 В 280 С – в цепи провод-провод.
Такая схема защиты обеспечивает минимальный уровень остаточного напряжения. УЗИП ГСА1 РУ/50 и ГСА123 В 230 С устанавливаются в путевой ящик при помощи монтажного комплекта МК-УЗИП ПЯ [3]. Внешний вид и вариант установки приведены на рис. 3.
Срок службы УЗИП не менее 25 лет. Соединение разрядников и заземляющего устройства рекомендуется производить проводниками сечением не менее 16 мм2. В качестве заземляющего устройства следует применять круглые омедненные стержни серии К2М длиной не менее 3 м. Медное покрытие стержня обладает высокой адгезией, пластичностью и коррозионной стойкостью, что позволяет погружать его в грунты различного состава без нарушения целостности медного слоя и обеспечивать его сохранность не менее срока службы самой автоблокировки.
Применение современных УЗИП на основе многозазорных угольных разрядников ГСА1 РУ/50 и УЗИП на основе варисторов ГСА123 В 230 С и ГСА1 В 280 С с терморасцепителями и контролем состояния в совокупности с омедненными стержнями заземления серии К2М обеспечивает надежную и долговечную защиту оборудования тональных рельсовых цепей от грозовых и коммутационных перенапряжений, а также исключает риски нарушения функциональной безопасности.
Список источников:
1. СТО РЖД 08.24-2015. Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики. Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Требования к характеристикам испытательных импульсных воздействий. Введ. 10.12.2015. М., 2015.
2. Методические указания по применению устройств защиты от перенапряжения в устройствах ЖАТ : утв. ЦДИ ОАО «РЭЖ» 30.03.2021 № ЦДИ-1225.
3. Технические решения «Щитки защиты от импульсных перенапряжений оборудования железнодорожной автоматики и телемеханики ЩЗИП.ЖАТ внутреннего и наружного компактного размещения» РБНМ.468249.001-ТР.Д1.ВНКР / АО «Хакель», СПб., 2022.
Авторы:
Светлов Владислав Игоревич, АО «Хакель», Дивизион по работе с отраслевыми заказчиками, железнодорожная отрасль, руководитель направления, Санкт-Петербург, Россия
Солюлев Михаил Михайлович, АО «Хакель», Дивизион по работе с отраслевыми заказчиками, железнодорожная отрасль, главный специалист, Санкт-Петербург, Россия