6.3. Секционные изоляторы

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 (рис. 6.6) 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).

Рис. 6.6. 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. Такими дугогасительными устройствами снабжены разработанные Ю.И. Горошковым секционные изоляторы ВНИИЖТ — 1, 2, 6, 9, 12.

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.

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 (рис. 6.7) 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.

Рис. 6.7. Секционные изоляторы: принципиальная схема (а) и их серийные конструкции для участков переменного тока: ИС-27,5/27,5 - ЗПС-200 (б); ИС-27,5 РПГМ-160 (в); ИС-27 5-ЗПС-160 (г); ИС-27,5/3,3-Ф-50 (д) и постоянного тока: ИС-3,3 - РПГ-140 (е); ИС-3,3 — РПГМ-120 (ж); ИС-3,3 — ЗПГМ-70 (з); ИС-3,3-2.3ПГ-70 (и)