Длительное протекание больших токов по токоведущим частям и аппаратам системы тягового электроснабжения приводит к их избыточному нагреву, в результате которого могут произойти необратимые изменения в материалах токоведущих частей и аппаратов, и как результат – выход их из строя, иногда сопровождаемый остановкой движения. Причинами длительного протекания больших токов являются неконтролируемые перегрузки и неотключенные короткие замыкания.

Особенно чувствительны к перегрузкам и коротким замыканиям провода контактных сетей электрических железных дорог. В качестве примера достаточно лишь указать, что выдержка контактного провода марки МФ-100 нагретого до температуры 200С в течение 15 минут приводит к растяжению контактного провода, в результате чго под действием собственного веса он ложится на рельсы. Растяжение контактного провода приводит к остановке движение на участке электрифицированной железной дороги, поскольку требует полной замены провода новым. Необходимо контролировать процессы нагрева проводов контактной сети, с тем чтобы не допускать их растяжения.

Не менее опасен и кратковременный местный перегрев проводов контактной сети, особенно в местах, где при коротком замыкании (к.з.) образуется электрическая дуга. В момент перекрытия гирлянды изоляторов искровой промежуток, нормально изолирующий арматуру опоры от рельсов, пробивается и по цепи начинает протекать ток короткого замыкания.

Пережог контактного провода электрической дугой между ним и замкнутым на корпус токоприемником электровоза, происходит в течение 0,15 – 0,1 с, если ток короткого замыкания через дугу составляет, соответственно, 3000 – 4000 А. Короткие замыкания, при которых величина тока достигает указанных выше величин, должны быть обнаружены и отключены за время существенно меньшее, чем 0,1 – 0,15 с.

Обнаружение недопустимых перегрузок и токов коротких замыканий в  тяговых сетях постоянного и переменного тока, а также во всех других цепях тяговых подстанций, производится специальными устройствами – релейными защитами. Релейная защита — совокупность устройств, предназначенных для  автоматического выявления коротких замыканий, замыканий на землю и  других ненормальных режимов работы линий электропередачи и  оборудования, которые могут привести к их повреждению и (или) нарушению устойчивости энергосистемы, формирования управляющих воздействий на  отключение коммутационных аппаратов в целях отключения этих линий электропередачи и оборудования от энергосистемы, формирования предупредительных сигналов (п. 2.1.33 ГОСТ Р 55438-2013). Отключение цепи производится выключателями – коммутационными аппаратами, способными за  короткое время разорвать электрическую цепь и, тем самым, предотвратить аварийные последствия недопустимых перегрузок и коротких замыканий. Такие  электрические аппараты устанавливаются в цепях всех вводов и  отходящих линий РУ всех напряжений.

Защита устройств железнодорожного электроснабжения от токов короткого замыкания, перенапряжений, включая атмосферные и  коммутационные, и перегрузок сверх установленных норм определена документами ОАО «РЖД»:

1. СТО РЖД 07.021.1-2019 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 1. Общие принципы и правила построения защит, блокировок и автоматики в системах электроснабжения»;
2. СТО РЖД 07.021.6—2019 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 6. Методика выбора уставок защит силовых трансформаторов тяговых подстанций, автотрансформаторных пунктов и трансформаторных подстанций»
3. СТО РЖД 07.021.2-2015 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 2. Методика выбора алгоритмов действия, уставок блокировок и выдержек времени автоматики в системе тягового электроснабжения»;
4. СТО РЖД 07.021.3-2015 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 3. Методика выбора алгоритмов действия, уставок блокировок и выдержек времени автоматики в системе электроснабжения нетяговых потребителей»;
5. СТО РЖД 07.021.4-2015 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 4. Методика выбора уставок защит в системе тягового электроснабжения переменного тока»;

СТО РЖД 07.021.5-2018 «Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 5. Методика выбора уставок защит в системе тягового электроснабжения постоянного тока».