Расчет контактной сети участка железной дороги переменного тока

Металлические скользуны, дугоотводящие и дугогасительные рога при износе в плоскости скольжения более 5 мм подлежат замене.

С обеих сторон секционного изолятора на расстоянии не более одного пролета должны быть установлены поперечные электрические соединители.

Секционные изоляторы предназначены для продольного секционирования, электрического разделения секций на контактных сетях постоянного и переменного тока, разделения фаз и создания нейтральных вставок и должны обеспечивать надежный и экономичный токосъем при проходе по ним токоприемников ЭПС.

Классифицируют секционные изоляторы по уровню напряжения (роду тока), скорости движения поездов. По конструктивному исполнению они могут быть двух- и трехпроводными, а также малогабаритными. Последние могут быть замкнутые (3), полузамкнутые с изолирующими консольными скользунами (П) и разомкнутые (Р). В новой системе обозначений, принятой ЦЭ МПС РФ, после букв ИС (изолятор секционный) помещается значение уровня напряжения изолятора, затем буквы 3, П или Р. Изолирующий элемент обозначается вторыми и третьими буквами: полимерный гладкостержневой, не являющийся скользуном — ПГ; полимерный скользун — ПС; полимерный ребристый — ПР; фарфоровый — Ф. Последние цифры обозначают скорость движения ЭПС. Секционные изоляторы могут иметь или не иметь дугогасящие рога и подвешиваться к несущему тросу обычными, скользящими или упругими струнами. Пример записи условного обозначения: И-27,5-2РПГ-120 — изолятор секционный 27,5 кВ для разделения секций на станциях второй модели разомкнутого типа с полимерным гладкостержневым элементом, допускаемая скорость ЭПС — 120 км/ч. Продолжают использовать и старые обозначения, например, СИ-8-2 (на 3,3 кВ и 80 км/ч), СИ-9Н (с нейтральной вставкой на 27,5 кВ и 140 км/ч) Московский энергомеханический завод выпускает изоляторы, обозначаемые как ИС-2-80-3, ИС-1-80-25 и ИС-0-80-25/3 (последний на 80 км/ч и напряжения 25/3 кВ). 

 

 

 

Рисунок. 6.1 Классификация основных типов секционных изоляторов контактных сетей

 

Секционные изоляторы непосредственно участвуют в процессе токосъема, поэтому их следует рассматривать как устройства подсистемы «Токопроводящие и контактные устройства» и рассчитывать на динамическое взаимодействие с токоприемниками. В расчетах учитываются концентрации приведенных масс и жесткостей контактных подвесок в пролетах, где они установлены. Это вызывает переходные процессы при токосъеме.

Технические требования определяют, что секционные изоляторы должны обеспечивать:

- надежную электрическую  изоляцию между секциями контактной  сети при любых атмосферных  условиях и смешанной тяге;

- плавный проход полозов  любого количества поднятых токоприемников  с установленной на данном  участке максимальной скоростью  движения (без ударов, отрывов, снижения  контактного нажатия ниже 40 Н  и нарушений работы тяговых двигателей; с допустимым износом контактных пластин-вставок);

- эффективное гашение  электрической дуги при заезде  ЭПС с включенными двигателями на отключенный или заземленный участок либо нейтральную вставку, а также при большой разности потенциалов между секционируемыми участками контактной сети без повреждения дугой несущего троса;

- возможность применения  простых по конструкции, но трекинго и дугостойких изолирующих элементов или изолирующих скользунов;

- простоту изготовления  изолятора, удобство его транспортирования  и монтажа;

- срок службы не менее 10 лет, а изолирующих скользунов  по износу их покрытия —  не менее 5 лет.

Эффективность гашения электрической дуги секционными изоляторами во многом определяется конструкцией дугогасительных устройств. Воздушные зазоры в секционных изоляторах должны быть по возможности минимальными: 100—120 мм при напряжении 3 кВ; 140—160 мм при 15 кВ; 180—200 мм при 25 кВ. От размера воздушного зазора в устье дугогасительных рогов изоляторов зависит эффективность гашения дуги роговым разрядником: чем меньше этот зазор, тем эффективнее гасится электрическая дуга.

Разрушающая нормированная механическая сила при растяжении должна быть для изолирующих элементов и скользунов не менее 50 кН, изоляторов несущих тросов 70 кН. Выдерживаемое напряжение в сухом состоянии не менее 70 (145) кВ, под дождем — 65 (120) кВ для постоянного (переменного) тока.

Для секционных изоляторов с изолирующими скользунами и изолирующими элементами в России разработаны новые схемы дугогасительных устройств, в которых использованы одинарные и двойные роговые разрядники. В мировой практике конструирования секционных изоляторов имеется несколько направлений. В основном они различаются по типу применяемых в секционных изоляторах изолирующих элементов. Так, например, английская фирма ВIСС разрабатывает секционные изоляторы и нейтральные вставки только с изолирующими скользунами. Итальянская фирма Rebosio применяет в секционных изоляторах изолирующие элементы с ребристым чехлом из фторопласта, а французская фирма LERК — изолирующие элементы с ребристым чехлом из кремнийорганической резины. В Германии разработаны секционные изоляторы, в которых роль изолирующих элементов выполняют полимерные брусковые вставки из стеклопластика.

Идеальный секционный изолятор должен иметь непрерывные прямые или почти прямые линии скольжения полозов токоприемника по секционному изолятору; обеспечивать эффективное гашение электрической дуги и принудительное ее зажигание и горение только на дугогасительных устройствах; это изолятор, при монтаже которого максимально используются рабочие контактные провода и который рассчитан на применение в подвеске как с одним, так и с двумя контактными проводами; это ремонто и контролепригодный изолятор, рассчитанный на длительный срок службы при минимальных трудозатратах на его техническое обслуживание.

Недостатками этого изолятора является то, что большая часть длины пути утечки шунтируется металлическими ходовыми элементами, которые из-за компоновочных особенностей прилегают к балкам. При работе в условиях загрязненности атмосферы и увлажнения изоляторов это снижает электроизоляционные свойства изоляторов.

Ввиду особенностей компоновки изоляторов расстояние между металлическими деталями системы дугогашения и токопроводящим элементом мало. В условиях сильного загрязнения изолятора это приводит к закорачиванию этого промежутка и появлению электрического потенциала на полюсах магнитопровода, что снижает эффективность работы дугогасительной системы и способствует выходу всего устройства из строя.

Целью изобретения является улучшение электроизоляционных характеристик изолятора и работы дугогасящего устройства, повышение надежности и увеличение срока службы секционного изолятора.

Гирлянда изоляторов, составленная из подвесных тарельчатых изоляторов, является одной из наиболее часто встречающихся видов изоляции проводов воздушных линий и контактной сети. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу.

Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле. В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C0, емкости металлических частей по отношению к земле C1 и емкости по отношению к проводу C2. Порядок величин емкостей примерно таков: C0 50 пФ, C1 5 пФ, C2 0.5 пФ.

В первом приближении емкостью изоляторов по отношению к проводу можно пренебречь, и тогда схема замещения гирлянды сухих изоляторов. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, однако, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C2 приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху. На рис. 5 показано распределение напряжения на гирлянде из 22 изоляторов линии 500 кВ; на один изолятор приходится от 9 до 29 кВ при среднем значении 13 кВ.

Указанная цель достигается тем, что в изоляторе секционном для контактной сети городского транспорта, содержащем две изоляционные балки, соединенные металлическими шпильками, на которых установлены ходовые элементы, и систему дугогашения, ходовые элементы закреплены на шпильках через концентрично им расположенные внутренние изолирующие втулки и изолированы от балок распорными изолирующими втулками, установленными по обе стороны от ходового элемента концентрично внутренней изолирующей втулке.

Классификация секционных изоляторов показывает, что они имеют большее число разновидностей по сравнению с другими элементами контактной сети. Различными фирмами уже запатентовано более ста конструкций секционных изоляторов, каждая из которых характеризуется комплексом следующих параметров:

- номинальное напряжение  в контактной сети и род  тока;

- максимальная допускаемая  скорость прохода токоприемника  по секционному изолятору;

- наличие в секционном  изоляторе дугогасительных устройств  и их эффективность;

- конфигурация и расположение  в плане относительно продольной  оси секционного изолятора линий  скольжения полозов токоприемников  по изолятору;

- тип изолирующих элементов, их количество и расположение  в горизонтальной плоскости относительно продольной оси изолятора;

- расположение изолирующих  элементов в вертикальной плоскости  по отношению к оси рабочего  контактного провода;

- наличие вспомогательных  изолированных консольных скользунов;

- наличие и количество  изоляторов-распорок или изолирующих  распорок, установленных поперек  продольной оси изолятора между  разнопотенциальными его элементами;

- наличие экрана в зоне  дугогасительных устройств изолятора  для защиты его изолирующих  элементов от повреждения электрической  дугой;

- возможность установки  в контактную подвеску, расположенную  на кривом участке пути с возвышением наружного рельса над внутренним на 40 мм и более;

- возможность использования  рабочего контактного провода  в качестве скользунов секционного  изолятора;

- наличие жестких связей  между секционным изолятором  и несущим тросом контактной подвески;

- необходимость применения  полимерных изолирующих струн  или полимерных изоляторов в металлических струнах при монтаже изолятора;

- использование несущего  троса контактной подвески для  размещения элементов дугогасительного  устройства изолятора;

- способ соединения секционного  изолятора с рабочим контактным  проводом.

Для основных типов секционных изоляторов РЖД принята своя система обозначений частей изоляторов, врезаемых в контактные провода: длина — а, ширина — Ь, высота — С; воздушный зазор между разнопотенциальными частями — d, между дугогасительными рогами — е; величина перекрытия встречных скользунов — f; длина пути тока утечки — L. 

Рисунок 6.1 Секционные изоляторы - принципиальная схема

 

 

 

 

7 Электробезопасность при работах на контактной сети

 

7.1 Организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность Выполнения работ

 

7.1.1 Категории работ

В отношении мер безопасности установлены следующие четыре категории работ:

- приближение  к проводам, находящимся под рабочим  или со снятием напряжения  и заземлением;

• под напряжением,
• вблизи частей, находящихся под напряжением;
• вдали от частей, находящихся под напряжением.

Со снятием напряжения и заземлением считается такая работа, при которой в зоне (месте), ее выполнения снято напряжение и заземлены те провода и устройства, на которых будет, выполнятся эта работа.

Наведённым напряжением, а также к нейтральным элементам на расстояние менее 0,8 м запрещено.

Под напряжением считается такая работа, при которой провода и оборудование в зоне (месте) работы находятся под рабочим или наведённым напряжением. Безопасность работающих обеспечивается применением средств защиты (изолирующие вышки, рабочие площадки дрезин авомотрис, изолирующие штанги и др.) и специальными мерами (завешивание стационарных и переносных шунтирующих штанг, шунтирующих перемычек и др.)

Приближение к заземленным и нейтральным частям на расстояние менее 0,8 м запрещено.

Вблизи частей, находящихся под напряжением, считается такая работа, при которой работающему на постоянно заземленной конструкции в зоне (месте) работы необходимо приближаться непосредственно или через изолированный инструмент к опасным элементам (в том числе к проводам осветительной сети) на расстояние менее 0,8 м запрещено.

Вдали от частей находящихся под напряжением, считается такая работа, при которой работающему в зоне (месте) работы нет надобности или запрещено приближаться к опасным элементам на расстояние менее 2м.

При выполнении комбинированных работ требуется соблюдать организационные и технические меры, соответствующие каждой из категорий, входящих в эту работу.