2.5. Боротьба з перегоранням дротів

Перегорання контактних дротів і тросів, що несуть, в більшості випадків викликають значні пошкодження контактної мережі. На відновлення таких пошкоджень витрачається 2,5-3 ч, що наводить до великих затримок в русі поїздів. Пошкодження дротів ДПР і ЛЕП-10 кВ, підвішених на опорах контактної мережі, в окремих випадках (при захльостуванні на ланцюгову підвіску) також порушують рух поїздів. Наприклад, в 2000 р. по мережі доріг сталися 162 випадки обриву і перепалу дротів ланцюгової підвіски, які є наслідком незадовільного вмісту контактної мережі і електрорухомого складу.

Основними причинами перегорання дротів є наступні: підвищений нагрів живлячих або сполучних затисків унаслідок погіршення контакту; перекриття і пробої ізоляторів; зіткнення із заземленими частинами; місцеві нагріви (зіткнення дротів); короткі замикання на електрорухомому складі; в'їзд на відключену або заземлену ділянку.

Експериментальні дані підтверджують, що разупрочнение, тобто зниження механічної міцності дротів із-за нагріву (небезпечне за умовами експлуатації), відбувається при наступних температурах °С:

Контактний дріт 200-210

Несучий трос 160-170

Алюмінієві дроти і троси 140-150

Сталемідниє троси (ПБСМ) 210-220

Нагрів контактного дроту до температури вище 300 °С при напрузі 10 000 Н, як правило, наводить до його розриву.

Причини і умови виникнення пережогов. Температура контактного дроту в місці зіткнення з полозом струмоприймача залежить від наступних чинників: характеру контакту - дуговий або бездуговой, нерухомий або такий, що переміщається; стани контактних поверхонь (міри забруднення) і зусилля натиснення струмоприймача; матеріалу контактів (контактного опору); значення і часу проходження струму; схеми живлення (однобічна або двостороння); міри зносу контактного дроту і його натягнення.

Дугові пережоги відбуваються при заїзді електрорухомого складу на відключену секцію або що має знижений із-за великого падіння напруги на зоні фідера потенціал. В більшості випадків струм дуги між дротами і полозом менше струму уставки вимикачів підстанції або поста секціонування, тому захист може не спрацювати. Дуга горить тривалий час і найчастіше перепалює дроти тієї гілки, з якою сходить струмоприймач.

Без дугові перегорання відбуваються при заїзді електрорухомого складу на заземлену (найчастіше із-за короткого замикання) секцію.

Для виключення дугових пережогов контактних дротів повітряні проміжки мають бути виконані так, щоб дуга надійно гасилася. Одним з можливих способів є установка на контактний дріт гілки спеціальних дугогасящих рогів, що сходить (мал. 2.5). Таке рішення пов'язане з певними труднощами конструктивного порядку, оскільки дугогасящие роги унаслідок температурної деформації контактних дротів виявляються при крайніх температурах довколишнього повітря не в тих місцях, де дугогасіння найефективніше. Для усунення цього недоліку можна виробляти сезонне регулювання довжин струн в перехідному прольоті, чим досягається зсув місця відриву полоза від контактного дроту гілки, що сходить, в зону установки дугогасних рогів.

Рисунок 2.5. Штампований стальний оцинкований ріг: а – з напівзажатими К – 053; б – із зажатими К-046

Установка пристрою дугогасячий захисту контактних дротів від перегорання на ізолюючому сполученні постійного струму виконується бригадою електромонтерів контактної мережі у складі дев'яти чоловік із зняттям напруги з обох секцій контактної мережі ізолюючого сполучення. Робота дуже трудомістка і вимагає перерви в русі поїздів («вікна») тривалістю 2 годиною. Застосовуються знімна ізолююча вежа і робочий майданчик дрезини або автомотриси, з якою визначають середину зони одночасної взаємодії струмоприймача з двома гілками ізолюючого сполучення (на трьохпролітному сполученні - середина перехідного прольоту, на чотирьохпролітному - в середньої перехідної опори). Захисний пристрій розміщують у бік вирушаючої гілки на анкеровку. На контактний дріт, що розрізає, надівають поліетиленову трубку і переміщають її до проектного положення. У зоні входу струмоприймача встановлюють роги на поліетиленову трубку так, щоб забезпечувався надійний постійний контакт полоза струмоприймача з рогами при будь-яких температурних змінах положення дротів підвіски.

Один ріг (що гасить) встановлюють на зовнішній відносно повітряного проміжку контактний дріт гілки, що відходить, так, щоб струмоприймач, зійшовши з рогу, продовжував рух по ізоляції ще 3-5 м, а другий - на внутрішній дріт по ходу струмоприймача на відстані 400-500 мм від початку зовнішнього рогу.

Все це попереджає появу дуги при в'їзді на ізоляцію внутрішнього проводу так, оскільки струмоприймач рухатиметься ще по рогу. На трос гілок ізолюючого сполучення, що відходять і робочої, що несе, в зоні розриву дуги надівають розрізні поліетиленові трубки - по дві на кожну гілку (мал. 2.6).

Рисунок 2.6. Загальний вигляд захисного ізолюючого спряження постійного струму ( двохсторонній рух )

Захисний пристрій на ізолюючому сполученні і нейтральній вставці змінного струму виконується за тими ж умовами і тим же складом виконавців, що і на постійному струмі, але «вікно» декілька подовжується (2-3 години). Нормовані відстані такого захисного пристрою вказані на рис 2.7.

Можна попередити виникнення дуги ще одним способом: миттєвим АПВ. При в'їзді електрорухомого складу на відключену ділянку у момент замикання полозов струмоприймача гілок двох секцій на відключену секцію подається напруга. Якщо відключена секція не була при цьому заземлена (наприклад, із-за короткого замикання), напруга на обох секціях виявиться приблизно рівною номінальному. Відбувається миттєве АПВ швидкодіючого вимикача і дуга між полозом і гілкою контактного дроту, що відходить, не виникає.

Рисунок 2.7. Встановлення захисного пристрою на ізолюючому спряженні змінного струму і нейтральної вставки ( двохсторонній рух )

Вживання схеми миттєвого АПВ виявилося успішним. Проте, не дивлячись на це, враховуючи можливість випадків, коли дуга виникає в умовах невеликої різниці напруги на секціях, що розділяються повітряним проміжком, тобто коли ні з однією з секцій не знята напруга і тому миттєве АПВ не відбувається, повітряні проміжки додатково обладналися дугогасящими пристроями; їх основними елементами є сталеві оцинковані дугогасячі роги і ізолюючі трубки на контактному дроті за рогами і на тросі, що несе.

Розглядаючи заходи щодо запобігання перепалу контактних дротів, потрібно відзначити, що в місцях найбільш вірогідних перегорання (у перехідних прольотах повітряних проміжків) доцільно застосовувати контактні дроти з підвищеною термостійкістю (наприклад, бронзові), подвійні або збільшеного перетину.

На ділянках постійного струму перед ізолюючими сполученнями анкерних ділянок з нормально відключеними подовжніми разъединителями встановлюють сигнальний покажчик «Опустити струмоприймач». В разі зняття напруги з контактної мережі, що примикає до сполучення, відбувається автоматичне включення миготливих вогнів сигнального покажчика. Машиніст зобов'язаний опустити струмоприймач і проїхати ізолююче сполучення до сигнального покажчика «Підняти струмоприймач». Зупинка з піднятим струмоприймачем в місцях секціонування недопустима, оскільки це приведе до перепалу контактного дроту. Дві галузь дроти знаходяться на різній висоті, тому тиск на них і щільність контакту струмоприймача з дротами недостатні. Навіть при невеликих струмах (від допоміжних машин або від перетікання через полоз), а також при троганні з місця із-за значного нагріву дроту відбувається його розрив. Ці місця позначають такими, що чергуються чотирма чорними і трьома білими смугами на перехідних опорах.

Перегорання контактного дроту поза місцями секціонування можуть виникати із-за:

наявності ожеледі, паморозі і недостатнього натиснення струмоприймача при замерзанні мастила в шарнірах;

зайвої кількості сухого графітового мастила, що має низьку провідність, на полозах струмоприймачів при великих струмових навантаженнях (наприклад, при троганні з місця поїздів);

попадання піску на полозы струмоприймачів при екіпіровці електровозів, осібний але там, де це поєднується з нанесенням на полозы графітового мастила;

підйому і опускання струмоприймачів під навантаженням або при їх підйомі під час короткого замикання у високовольтних ланцюгах електрорухомого складу.

Опускання і підйом струмоприймачів на нерухомих електровозах або моторних вагонах при включених допоміжних машинах і ланцюгах опалювання в окремих випадках, особливо на ділянках постійного струму в безвітряну погоду, не дивлячись на невеликий струм, викликають пережоги контактних дротів.

При відпуску струмоприймачів тривалість горіння дуги на ділянках постійного струму вагається від 0,2 до 2,0 з, а її довжина - від 50 до 400 мм, а на ділянках змінного струму - від 0,15 до 0,8 з при довжині до 700-800 мм. Під час підйому струмоприймача може бути декілька спалахів дуги із-за коливань контактного дроту. Перегорання дротів під час підйому струмоприймача при включених допоміжних машинах відбуваються, головним чином, якщо струмоприймачі несправні або неправильно працюють їх редукційні клапани. Опускання струмоприймача під навантаженням в процесі руху менш небезпечно: воно допустиме при швидкості більше 10-15 км/г далеко від підстанції.

В разі вживання в пасажирських вагонах електричного опалювання з живленням від контактної мережі збільшується вірогідність перегорання при підйомі струмоприймача, якщо включений контактор опалювання. Особливо небезпечні короткі замикання в ланцюгах опалювання вагонів на ділянках змінного струму, оскільки на електровозах ряду серій контактор опалювання не забезпечує їх відключення. Аби уникнути перегорання, електровози необхідно обладнати електричними або механічними блокуваннями, що унеможливлюють опускання або підйому струмоприймачів при включеному головному або швидкодіючому вимикачі.

Перегорання контактних дротів в місцях трогання. Широке впровадження трьохсекційний електровозів постійного струму ВЛ11, що не мають послідовного з'єднання тягових двигунів, а також впровадження кратної тяги привело до невідповідності між пусковими струмами і перетином контактної мережі на станційних дорогах. Пускові струми досягають 1600-1700 А, що викликає різке збільшення числа пережогов, особливо при сталевих тросах, що несуть.

Запобігти пережоги дротів станційних доріг можна, виконуючи наступні заходи:

з'єднання паралельне не менше двох станційних доріг (переважно три) в кожному прольоті;

установку з'єднання між тросом, що несе, і контактним дротом біля опор в середині прольоту;

забезпечення двостороннього живлення груп паралельно сполучених дротів шляхів від дротів головних доріг або від станційного фідера з обох горловини станції;

підкатка додаткового контактного дроту на станційних дорогах в місцях трогання рухливого складу.

При паралельному з'єднанні необхідно стежити за тим, аби в горловині до виходу на головні дороги не було місць з ослабленим перетином.

Для попередження пережогов або відпалу контактних дротів в зоні трогання ЕРС слід підкочувати другий дріт паралельно першому або сталемедную проволікатиму БСМ-6. У обох випадках на шунтуючий дріт необхідно передавати натягнення 300-500 кгс, розвантажуючи основний контактний, що дає можливість допускати значно великі перегріви без його разупрочнения. Установка шунтуючого контактного дроту замість БСМ-6 доцільніша.

До паралельного з'єднання дротів станційних доріг слід відноситися з особливою обережністю на ділянках, де можлива ожеледь. При кратній тязі електровозами ВЛ10 або ВЛ11 на керівних підйомах гірських ділянок електричні з'єднання необхідно встановлювати не рідше чим через 60-70 м. Для зниження кількості пережогов на деповських дорогах відстою електропоїздів на ділянках як постійного, так і змінного струму можна рекомендувати пониження натягнення контактних дротів шляхом вживання описаних вище шунтуючих дротів.