И.В. Рыльсков, А.Ю. Русин, Ю. Абдуллахи

 

Аннотация. В статье кратко описано электрооборудование пассажирских вагонов. Выполнен анализ существующих методов испытаний электрооборудования пассажирских вагонов. Даны предложения по совершенствованию методов и средств испытаний. Сделаны выводы об эффективности предложенных решений.

Ключевые слова: методы испытаний, средства испытаний, надежность электрооборудования, электрооборудование, пассажирские вагоны.

На данный момент на предприятии «Тверской вагоностроительный завод» («ТВЗ») выпускается большое количество различных типов пассажирских вагонов. Самым объемным является выпуск вагонов моделей 61-4447 (пассажирский некупейный / плацкартный) и 61-4465 (пассажирский двухэтажный купейный).

Указанные выше типы вагонов оснащены большим количеством электрооборудования:

магистралями различных напряжений (50 В, 110 В, 220 В, 3 кВ);

климатическим электрооборудованием (кондиционером, калори-ферами, вентиляционными автоматическими заслонками);

системой электронагревателей котла, представляющей собой две группы нагревательных элементов, работающих на напряжении 3 кВ;

преобразователями и инверторами.

Список электрооборудования каждой модели вагона довольно объемен [1].

Стоит отметить, что для проведения испытаний и контроля функционирования оборудования вагона на «ТВЗ» существует особая документация – Методика приемосдаточных испытаний, в которой поэтапно расписано каждое испытание или методика контроля.

Самыми необходимыми для рассмотрения методами испытаний можно считать те, в которых существует повышенный риск производственной травмы, а также наиболее трудоемкие испытания [2].

Одним из главных испытаний является испытание электрической прочности изоляции цепей электрооборудования. Большую часть электрических цепей составляют провода, напряжение на которых не превышает 110 В, поэтому их изоляцию можно проверить с помощью мегомметра. Такие же элементы электрооборудования, как высоковольтная магистраль, изоляция цепей электропневматического тормоза, цепи высоковольтных нагревателей котла, требуют длительного по времени испытания высоким напряжением. Для этого используется высоковольтный пульт, допуском к которому обладает только специально обученный персонал. Напряжение прикладывают между отдельными группами электрических цепей и заземлением вагона. Начинают проверку с напряжения, не превышающего трети испытательного. Затем постепенно или ступенями, не превышающими 5 % его полного значения, его поднимают до номинала. Полное испытательное напряжение выдерживается в течение 1 мин., после чего снижается и отключается. Испытание считается пройденным, если не произошло пробоя изоляции, перекрытия по поверхности, заметного нагрева изоляции или резкого снижения показаний вольтметра на высоковольтном пульте. Стоит отметить, что из-за требований безопасности и стационарности пульта для этого испытания необходимо участие трех человек (один занимает пульт, второй следит за ходом испытания у вагона, третий же отвечает за безопасность).

Отдельно следует сказать о проверке дифференциальной защиты нагревательных элементов котла. Они испытываются напряжением 3 кВ в высоковольтной магистрали вагона, для чего требуется соединить магистраль вагона с настенной колонкой при помощи специального высоковольтного кабеля. Самый большой недостаток этого метода в том, что для подачи напряжения на колонку используют весьма старые разъединители с ручным приводом. Это снижает безопасность испытания и увеличивает количество необходимых для него человек на одного.

Очевидно, что не только такие крупные и серьезные испытания имеют свои недостатки, их можно заметить и в менее объемных испытаниях и средствах контроля. Например, в приемосдаточных испытаниях имеется пункт, в котором оператор обязан проконтролировать работу нагревательных элементов сливных труб. Для этого он должен в течение 10 мин. снимать показания силы тока с каждого элемента по отдельности, что на данный момент возможно только при помощи мультиметра, последовательно включаемого в цепь. Ток в этих элементах варьируется в пределах 0,2–14 А, что делает испытание весьма опасным для человека, особенно если учитывать неудобное для измерения мультиметром расположение клемм нагревательных элементов.

Для испытания электрической прочности изоляции имеет смысл заменить высоковольтный пульт на портативную установку для проверки изоляции электротехнического оборудования, например на GW Instek GPT-79804 (рисунок).

Внешний вид установкиGW Instek GPT-79804

Установка имеет следующие особенности:

максимальная функциональность «4 в 1»: AC / DC / IR / GB                           (в GPT-79804);

выходная мощность до 200 ВА, выходной усилитель с ШИМ-технологией для повышения энергоэффективности и надежности тестирования;

испытание переменным напряжением до 5 кВ, частота 50 Гц,  постоянным – до 6 кВ (кроме GPT-79801);

измерение сопротивления изоляции (только GPT-79803/-79804), заземления и низкоомных цепей (GPT-79804);

высокое разрешение: 1 мкА – по току, 2 В – по напряжению;

установка высоковольтного U-теста при отключенной нагрузке, регулировка высокого напряжения в ходе теста;

микропроцессорное управление, высокая стабильность U-теста;

наличие шести клавиш прямого выбора режимов (быстрота и удобство настроек);

режимы тестирования: «Ручной» / «Авто» (таймер);

графический матричный дисплей с подсветкой (240х64);

световая и звуковая индикация (состояние, результат теста);

разъем «I / O» на передней панели для подключения аналоговых цепей удаленного управления (пуск, останов, результат теста);

память: 100 ячеек для записи профилей;

интерфейс: RS-232, USB, GPIB.

Как можно заметить, установка полностью соответствует требо-ваниям для испытания электрической прочности изоляции (испытательное напряжение в 2 раза превышает номинальное; есть возможность проводить испытание в течение необходимого времени), имеет небольшие размеры и мобильность. Стоит также отметить, что имеются ячейки для записи профилей.

Для улучшения испытания дифференциальной защиты котла предлагается ввести новые разъединители с автоматическим приводом, сигнализацией и блокировкой. Модификация метода контроля функционирования сливных труб состоит в замене мультиметра на токоизмерительные клещи, что позволит оператору не иметь прямого контакта с токоведущими частями оборудования и снизит трудоемкость процесса. Для этих измерений необходим довольно точный инструмент, поэтому как пример можно привести токоизмерительные клещи Fluke 381 с погрешностью всего 2 %.

Каждое из вышеописанных предложений по улучшению преследует две цели: снизить трудоемкость процесса и повысить безопасность рабочих при проведении испытаний.

Первое предложение позволяет снизить количество человек, необходимых для испытания, на одного или даже двух. Кроме того, в силу портативности установки ее оператор может непосредственно визуально контролировать испытание, а ее ячейки памяти позволят запрограм-мировать различные испытания (разный уровень напряжения, дли-тельность) и обеспечить удобное переключение между ними.

Внедрение автоматического привода и управления разъединителями позволит снизить влияние человеческого фактора, то есть избежать случайных включений / отключений под нагрузкой, а также уменьшит необходимое количество персонала для испытания на одного человека.

Замена мультиметров на токоизмерительные клещи позволит обезопасить персонал от случайного контакта с токоведущими частями и увеличить удобство выполнения операции, а значит, и уменьшит ее время.

Таким образом, все предложенные в этой статье методы по улучшению испытаний действительно снижают трудоемкость, влияние человеческого фактора и время выполнения операции. При этом повышаются безопасность персонала и удобство проведения испытания.

 

Библиографический список

1.Хряпенков, Г.А. Электрические аппараты и цепи пассажирских вагонов: учебное пособие / Г.А. Хряпенков. М.: УМЦ МПС России, 2003. 25 c.

2. Алексеев, Б.А. Объем и нормы испытаний электрооборудования СО 34.45-51.300-97 РД 34.45-51.300-97 / Б.А. Алексеев, Ф.Л. Коган, Л.Г. Мамиконянц. М.: НЦ ЭНАС, 2014 г. 256 c.