6.2. Сопряжения контактных сетей и нейтральные вставки
Сопряжением анкерных участков называют соединение двух смежных участков контактной подвески, обеспечивающее беспрепятственный переход токоприемников ЭПС с одного из них на другой. Разделение на анкерные участки и их сопряжение необходимы для: компенсации температурных и упругих удлинений проводов, улучшающей токосъем; локализации мест повреждений на перегоне; секционирования (при их совпадении по схеме). Они одновременно являются устройствами подсистемы «Токопроводящие и контактные устройства» и должны рассчитываться на динамическое взаимодействие с токоприемниками. Сопряжения можно классифицировать по ряду признаков (рис. 6.4). Для разных типов подвесок и родов тока, для прямых участков пути и кривых различают неизолирующие (без секционирования контактной сети — рис. 6.5, а, б, в) и изолирующие (с секционированием контактной сети) сопряжения анкерных участков без нейтральных вставок (рис. 6.5, г, д), или с нейтральными вставками (рис. 6.5, е, ж).
Неизолирующие сопряжения выполняют во всех случаях, когда требуется включить в провода контактной подвески компенсаторы. При этом достигается механическая независимость анкерных участков. Такие сопряжения анкерных участков монтируют в трех реже в двух пролетах.
При двухпролетном (простом) сопряжении анкерных участков пересечение контактных проводов разных анкерных участков образует «жесткую точку», что ухудшает качество токосъема. Наиболее распространены трехпролетные сопряжения анкерных участков, которые называются также эластичными. Иногда применяются и пятипролетные сопряжения, например на высокоскоростных линиях в Германии. На сопряжениях устанавливают продольные электрические соединения, площадь сечения которых должна быть равна площади проводов подвесок.
Рис. 6.4. Классификация сопряжений анкерных участков контактных сетей
При движении ЭПС по сопряжениям анкерных участков полоза токоприемников сначала скользят по контактным проводам одного анкерного участка, затем (между переходными опорами) касаются проводов обоих участков. Условия токосъема в переходных пролетах ухудшены, так как имеет место концентрация приведенной массы и жесткости контактных подвесок из-за крепления на проводах в переходных пролетах экранирующих полос, защищающая воздушные промежутки от пережогов. С целью их улучшения применяют полимерные изоляторы, уменьшающие уклон проводов, обеспечивают поочередной подхват проводов токоприемниками.
Для обеспечения электрической независимости сопрягаемых участков (кроме механической), питаемых разными фазами, сопряжения анкерных участков выполняют (см. рис. 6.5, е, ж) с нейтральными вставками (участками контактной подвески, на которых нормальное напряжение отсутствует) или без них. В последнем случае (см. рис. 6.5, г, д) обычно применяют трехпролетные сопряжения, располагая контактные провода сопрягаемых участков в середине пролета на расстоянии 550 мм один от другого. При этом образуется воздушный промежуток, который совместно с изоляторами, включенными в приподнятые контактные подвески у переходных опор, обеспечивает электрическую независимость анкерных участков. Переход полоза токоприемника с контактного провода одного анкерного участка на другой происходит так же, как и при неизолирующем сопряжении. Однако при нахождении токоприемника в среднем пролете электрическая независимость анкерных участков нарушается.
Нейтральные вставки применяют при питании контактной сети сопрягаемых анкерных участков от разных фаз энергосистемы на линиях переменного тока (или если они принадлежат к разным системам электроснабжения). При изолирующем сопряжении анкерных участков с нейтральной вставкой полоз токоприемника сначала переходит с контактной подвески одного анкерного участка на контактный провод нейтральной вставки, а затем на контактный провод другого анкерного участка.
Рис. 6.5. Схемы сопряжения анкерных участков: двухпролетных (а); трехпролетных неизолирующих на прямой (б) и кривой (в); изолирующих на прямой (г) и кривой (д); с нейтральной вставкой для электровозной (е); моторвагонной тяги (ж); I — длина пролета; а — зигзаг; Н0 — высота подвеса проводов; 1 — опора; 2 — консоль; 3 — питающее соединение; 4 — анкеровка; 5— изоляторы
Длину нейтральной вставки выбирают так, чтобы при нескольких поднятых токоприемниках одного поезда было исключено одновременное перекрытие обоих анкерных участков, что привело бы к короткому замыканию проводов, питающихся от разных фаз или находящихся под различными напряжениями. При электровозной тяге сопряжение анкерных участков с нейтральной вставкой при двойной (тройной) тяге занимает 5-6 пролетов, а при моторвагонной — 7-8. Новый 12-вагонный электропоезд «Сокол» работает на двух токоприемниках, значительно удаленных друг от друга (в голове и хвосте).
Сопряжение анкерных участков с нейтральной вставкой во избежание пережога контактного провода ЭПС проходит на выбеге с отключенным токоприемником. Для этого за 50 м до начала вставки устанавливают знак «Отключить ток», а после конца вставки при электровозной тяге — через 50 м, а при моторвагонной через 200 м — знак «Включить ток». Чтобы вывести поезд из-под нейтральной вставки при его вынужденной остановке под нею временно подают напряжение с той стороны, в которую будет следовать поезд, включая один из предусмотренных для этой цели секционных разъединителей.
Иногда применяют нейтральные вставки без изолирующего сопряжения анкерных участков, устанавливая в контактной подвеске последовательно два секционных изолятора (Болгария) или врезая в провода подвески полимерные элементы, допускающие скольжение по ним полозов токоприемников (Япония).