5.2 Обработка плана перегона
По окончании размещения всех опор как промежуточных производится разбивка перегона на анкерные участки. Длины анкерных участков следует определять с учётом конкретного расположения кривых в их пределах (желательно, чтобы кривые участки пути были расположены ближе к середине анкерных участков). Сопряжения анкерных участков должны выполняться по трёхпролётной схеме и устраиваться на прямых и на внешней стороне кривых участков пути. Устройство сопряжения анкерных участков на внутренней стороне кривых нежелательно, а на кривых радиусом менее 1200 м вообще недопустимо. Анкерные участки, примыкающие к станциям, выполняют со средними анкеровками компенсированной подвески, но со стороны станции несущий трос не компенсируется.
После окончательной намётки мест анкеровки и нанесения условных обозначений с номерами и длинами анкерных участков составляют их спецификацию по той же форме, что и для станции, и указывают места средних анкеровок.
Затем производят нумерацию всех опор (опоры изолирующих сопряжений в нумерацию перегона не включаются), обозначение мест установки поперечных электросоединений (пс), которые устанавливают по два на каждый анкерный участок на линиях переменного тока и примерно через каждые 200 м на линиях постоянного тока. Устанавливают и записывают в соответствующие графы таблицы пикеты всех опор двумя цифрами (т.е. указанием расстояний от двух соседних пикетов) и габариты опор. Установку опор на прямых участках пути следует проектировать на расстоянии 3,1 м от оси пути до переднего края опоры.
При установке опор на внутренней стороне кривых участков пути радиусом не менее 1000 м это расстояние увеличивают до 3,2 м. В выемках опоры устанавливают за кюветом с габаритом.
6.Электротехнический или конструктивный вопрос
6.1 Изоляторы
Изоляторами называют электротехнические изделия, предназначенные для изолирования разнопотенциальных частей электроустановки, то есть для предотвращения протекания электрического тока между этими частями электроустановки, и для механического крепления токоведущих частей.
По расположению токоведущей части различают опорные, проходные и подвесные изоляторы, назначение которых прямо определяются их названиями. По конструктивному исполнению изоляторы делятся на тарельчатые (изоляционная часть в форме тарелки):
Рисунок 1-Тарельчатый изолятор
Стержневые (изоляционная часть в виде стержня или цилиндра)
Рисунок 2- Стержневой изолятор
Штыревые (изолятор имеет металлический штырь, несущий основную механическую нагрузку)
Рисунок 3-Штыревой изолятор
По месту установки различают линейные изоляторы, используемые для подвески проводов линий электропередачи и контактной сети, и станционные изоляторы, используемые на электростанциях, подстанциях (в том числе и тяговых) и постах секционирования.
В последнем плане одни и те же типы изоляторов, например, подвесные тарельчатые, могут быть и линейными, и станционными.Основными характеристиками изоляторов являются разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики, а также номинальное напряжение электроустановки, для которой предназначен изолятор.
К разрядным напряжениям изоляторов относят три напряжения перекрытия и одно пробивное напряжение:
Сухоразрядное напряжение Uсхр – напряжение перекрытия чистого сухого изолятора при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения);
Мокроразрядное напряжение Uмкр – напряжение перекрытия чистого изолятора, смоченного дождем, падающим под углом 45о к вертикали, при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения);
Импульсное разрядное напряжение U имп – пятидесятипроцентное напряжение перекрытия стандартными грозовыми импульсами (амплитуда импульса, при которой из десяти поданных на изолятор импульсов пять завершаются перекрытием, а оставшиеся пять не приводят к перекрытию);
Пробивное напряжение U пр – напряжение пробоя изоляционного тела изолятора на частоте 50 Гц; редко используемая характеристика, поскольку пробой вызывает необратимый дефект изолятора и напряжение перекрытия должно быть меньше пробивного напряжения.У подвесных тарельчатых изоляторов мокроразрядное напряжение в 1,8..2 раза меньше сухоразрядного напряжения, у стержневых изоляторов различие не столь велико, порядка 15..20%. Импульсное разрядное напряжение практически не зависит от увлажнения и загрязнения изолятора и обычно примерно на 20% больше амплитуды сухоразрядного напряжения. Загрязнения на поверхности изолятора сильно снижают мокроразрядное напряжение изолятора.
К геометрическим параметрам относят следующие:
строительная высота Hc, то есть габарит, который изолятор занимает в конструкции после его установки; у некоторых изоляторов, например, у тарельчатых подвесных, строительная высота меньше реальной высоты изолятора;
наибольший диаметр D изолятора;
длина пути утечки по поверхности изолятора lу;
кратчайшее расстояние между электродами по воздуху lс (сухоразрядное расстояние), от которого зависит сухоразрядное напряжение;
мокроразрядное расстояние lм, определяемое в предположении, что часть поверхности изолятора стала проводящей из-за смачивания дождем, падающим под углом 45 к вертикали.
Длина пути утечки изолятора нормируется ГОСТ 9920-75 для различных категорий исполнения и в зависимости от степени загрязненности атмосферы эффективной длиной пути утечки называют длину пути, по которому развивается разряд по загрязненной поверхности изолятора.В таблице 1 приведена характеристика степени загрязненности атмосферы по «Правилам устройства и технической эксплуатации
контактной сети».
Таблица 1- Характеристика участков железных дорог по степени загрязненности атмосферы
Степень загрязненности атмосферы |
Характеристика железнодорожных участков |
III |
Участки железных дорог со скоростями движения до 120 км/ч при отсутствии характеристик, указанных для IV-VII СЗА |
IV |
Вблизи (до 500 м) мест добычи, постоянной погрузки и выгрузки угля; производства цинка, алюминия; ТЭС, работающих на сланцах и углях с зольностью свыше 30 %. С перевозками в открытом виде угля, сланца, песка, щебня организованными маршрутами. Со скоростями движения поездов 120-160 км/ч. Проходящие по местности с сильнозасоленными и дефлирующими почвами или вблизи (до 1 км) морей и соляных озер со среднезасоленной водой (10-20 г/л) или далее 1 км (до 5 км) с сильнозасоленной водой (20-40 г/л). |
Степень загрязненности атмосферы |
Характеристика железнодорожных участков |
V |
Вблизи (до 500 м) мест производства, постоянной погрузки и выгрузки цемента. Со скоростями движения поездов более 160 км/ч. Проходящие по местности с очень засоленными и дефлирующими почвами или вблизи (до 1 км) морей и соленых озер с сильнозасоленной водой (20-40 г/л). В тоннелях со смешанной ездой на тепловозах и электровозах. |
VI |
Вблизи (до 500 м) мест расположения предприятий нефтехимической промышленности, постоянной погрузки, выгрузки ее продукции. Места постоянной стоянки и остановки работающих тепловозов. В промышленных центрах с интенсивным выделением смога. |
VII |
Вблизи (до 500 м) мест расположения градирен, предприятий химической промышленности и по производству редких металлов, постоянной погрузки и выгрузки минеральных удобрений и продуктов химической промышленности. |
Основными механическими характеристиками изоляторов являются три следующие характеристики:
- минимальная разрушающая сила на растяжение, имеющая преимущественное значение для подвесных изоляторов;
- минимальная разрушающая сила на изгиб, имеющая преимущественное значение для опорных и проходных изоляторов;
- минимальная разрушающая сила на сжатие, которая для большинства изоляторов имеет второстепенное значение.
Измеряют минимальную разрушающую силу в деканьютонах (даН), что почти совпадает с килограммом силы, или в килоньютонах (кН).Изготавливают изоляторы из электротехнического фарфора, закаленного электротехнического стекла и полимерных материалов (кремнийорганическая резина, стеклопластик, фторопласт).
Линейные и станционные изоляторы
Изоляторы воздушных линий электропередачи чаще всего бывают тарельчатые, штыревые и стержневые. Эти изоляторы спроектированы так, чтобы в сухом состоянии пробивное напряжение превышало напряжение перекрытия примерно в 1.6 раза, что обеспечивает отсутствие пробоя при перенапряжениях. Одна из возможных конструкций тарельчатого изолятора показана на рис. 1. Для повышения надежности изоляции и повышения разрядных напряжений тарельчатые изоляторы соединяют в гирлянды. Узел крепления у тарельчатых изоляторов выполнен шарнирным, поэтому на изолятор действует только растягивающая сила. Стержневые изоляторы изготавливают из высокопрочного фарфора из полимерных материалов
(рис. 2). Механическая прочность фарфоровых стержневых изоляторов меньше, чем у тарельчатых, поскольку фарфор в стержневых изоляторах работает на растяжение, а иногда и на изгиб, а в тарельчатых – на сжатие внутри чугунной шапки изолятора. Несущей конструкцией полимерного изолятора обычно является стеклопластиковый стержень, имеющий слабую дугостойкость.
Этот стержень закрывают ребристым чехлом из кремнийорганической резины или фторопласта, которые обладают отталкивающими свойствами к влаге и загрязнениям. Штыревые изоляторы крепятся на опоре с помощью металлического штыря или крюка (рис. 3). Из-за большого изгибающего усилия на такой изолятор применяют штыревые изоляторы на напряжения не выше 35 кВ.На контактной сети электрифицированной железной дороги используется большое количество разновидностей изоляторов.
По месту установки изолятора и по конструкции можно выделить шесть подгрупп изоляторов:
подвесные изоляторы, которых больше всего;
фиксаторные изоляторы, используемые для изоляции фиксаторных узлов;
консольные изоляторы, которые используют в изолированных консолях и которые могут быть тех же марок, что и фиксаторные;
секционирующие изоляторы – особый вид изоляторов, используемых в конструкциях секционных изоляторов (секционные изоляторы, собственно, изоляторами уже не являются, это сборные конструкции для секционирования контактной сети);
штыревые изоляторы, используемые для крепления проводов линий продольного электроснабжения, располагаемых на опорах контактной сети;
опорные изоляторы, используемые в мачтовых разъединителях.
В качестве станционных изоляторов используются опорные изоляторы, в основном стержневого типа, проходные изоляторы разных типов и подвесные изоляторы (гирлянды тарельчатых изоляторов).
Заключение
Среди изоляторов по расположению токоведущей части различают опорные, проходные и подвесные изоляторы, по конструктивному исполнению различают тарельчатые, стержневые и штыревые изоляторы, а по месту установки различают линейные и станционные изоляторы. К основным характеристикам изоляторов относят номинальное напряжение, разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики.
На контактной сети используются подвесные изоляторы, фиксаторные изоляторы, консольные изоляторы, секционирующие изоляторы, штыревые изоляторы и опорные изоляторы.Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и наибольшее напряжение оказывается на изоляторе, ближайшем к проводу.
6.2 Работа контактной сети при низких температурах и гололёде
Экстремальные метеорологические условия негативно влияют на работу устройств электроснабжения. Из многолетнего опыта в хозяйстве электрификации установлен перечень экстремальных условий работы устройств электроснабжения в зимний период:
- перепады температуры воздуха в течение суток на 15 °С и более;
- понижение температуры воздуха до -30 °С;
- усиление ветра до скорости 25 м/с и более;
- снегопад;
- налипание мокрого снега на проводах контактной сети (КС) и воздушных линий (ВЛ) электропередачи, на деревьях;
- образование гололеда;
- образование изморози;
- автоколебания проводов КС и ВЛ. Экстремальные условия работы устройств электроснабжения в летний период следующие:
- атмосферные перенапряжения;
- усиление ветра до скорости 25 м/с и более.
Анализ неисправностей технических средств показывает, что в летний и зимний периоды количество отказов возрастает на 15 — 20 %. Так, летом атмосферные перенапряжения вызывают значительное количество отключений фидеров контактной сети, СЦБ, продольного электроснабжения и ДПР.
Работа грозозащитных устройств (разрядников, ограничителей перенапряжения) требует пристального внимания, исправного состояния, в том числе грозозащитного устройства и его подключения, спуска заземления и контура заземления, при ветре 25 м/с и более, особенно при порывистом и шквальном ветре происходит массовое падение веток и деревьев на устройства электроснабжения. При этом обрываются провода, ломаются траверсы, повреждаются деревянные опоры ВЛ.
Падение веток и деревьев на КС приводит к нарушению габарита для движения поездов. На ветровых участках возможно образование автоколебаний контактной подвески, вибрации («пляски») проводов на воздушных линиях. Чтобы обеспечить безопасность движения поездов, оперативный персонал проводит мониторинг метеорологической обстановки через дежурный персонал линейных подразделений и оперативно принимает необходимые решения, докладывает руководству информацию о метеорологической обстановке.
При ветре свыше 25 м/с рекомендуется организовывать контрольные объезды с осмотром КС и ВЛ. При необходимости через энергодиспетчера выдают предупреждения об ограничении скорости движения ЭПС до 40 км/ч по участкам, подверженным ветровым воздействиям. Для электроснабжения устройств СЦБ при необходимости включают резервные источники электроснабжения (ДГА на тяговых подстанциях, ДГА на пунктах питания, переносные электростанции, генераторы на автомотрисах и другие источники).
Для уменьшения воздействия ветрового давления и автоколебания на КС двойные контактные провода в пролетах на прямых участках пути располагают ромбовидно.
При этом на фиксаторах устанавливают жесткие распорки между основным стержнем фиксатора и несущим тросом. Наряду с этим, на стадии проектирования предусматривают неравномерную (до 25 %) разбивку пролетов между опорами контактной сети. При одинарном контактном проводе у фиксаторов монтируют специальные оттяжки. На воздушных линиях 6 — 10 кВ применяют двойное — рессорное крепление проводов к изоляторам, самонесущие изолированные провода.
Кронштейны укрепляют специальными накладками, препятствующими их развороту, на проводах ВЛ с двух сторон от седел устанавливают зажимы. Усиливающие и питающие провода КС подвешивают на рессорном тросе. На несущем тросе устанавливают жесткие пластины длиной 2 — 2,5 м под углом 45°. Возможно применение демпфирующих устройств, что снижает вертикальные колебания подвески. Чтобы предотвратить падения веток и деревьев на ВЛ, проходящих через лес, в планах реконструкции предусматривают вынос таких линий на опоры контактной сети, применение проводов СИП .При понижении температуры воздуха до -30 °С и ниже рекомендуется организовывать контрольные объезды с осмотром КС и ВЛ.
Обращают внимание на соблюдение номинальных расстояний между контактным проводом и основным стержнем фиксатора, неподвижным блоком компенсатора и грузами. При полукомпенсированной контактной подвеске важно подметить достаточен ли наклон звеньевых струн, нормально зафиксированы зажимы фиксаторов, какова стрела провеса проводов. В искусственных сооружениях главное внимание уделяют расстоянию между токоведущими частями и заземленными конструкциями. Выявленные отступления, угрожающие безопасности движения поездов, устраняют незамедлительно.
При образовании гололеда заблаговременно готовят схемы профилактического подогрева контактного провода или плавку гололеда токами короткого замыкания. Для наиболее упрощенного расчета применяют формулы закона Ома и Кирхгофа. При профилактическом подогреве ток должен быть 2,3 — 2,5 А/мм2, при плавке гололеда — 5 — 7 А/мм2. Разъединители переключают до наступления интенсивного гололеда, так как они будут неуправляемые.
Гололед образуется при дожде и понижении температуры воздуха до минус 2 — 4 °С. Дождевые осадки охватывают значительные по протяженности полигоны (до 100 — 200 км) и представляют повышенное затруднение в обеспечении безопасности движения поездов. В ряде случаев движение поездов с электрической тяги переходит на тепловозную. Схемы профилактического подогрева контактных проводов или плавки гололеда разрабатывают дистанция электроснабжения (на действующих участках) или проектные институты (на новых участках). При подготовке хозяйства к работе в зимних условиях схемы проверяют с записью в оперативном журнале: «причастный персонал ознакомлен. Нет достаточного опыта применения схем для удаления гололеда на боковых путях станций, парков и съездах».
Установки механической очистки гололеда (МОГ) разработаны несколькими модификациями и находятся в эксплуатации. Они наиболее эффективны при механическом удалении гололеда с контактного провода.
Обслуживающий персонал районов контактной сети должен быть обучен и иметь практические навыки работы. В локомотивных депо предусмотрены вибропантографы или пневмобарабаны, которыми оборудуют электровозы или по специальной конструкции — тепловозы. По заявке энергодиспетчера с участием работников дистанции электроснабжения на одном токоприемнике электровоза снимают рабочий полоз и устанавливают виброполоз. Электровоз выходит на линию и на скорости 40 — 80 км/ч при поднятых двух токоприемниках вибропантографом очищает контактный провод от гололеда. Для предупреждения гололедообразования ранее были разработаны установки для нанесения противогололедного смазочного материала на контактные провода. Противогололедный смазочный материал наносился на контактный провод рабочим органом установки слоем 0,5 — 1,5 мм. Расход материала составлял 2,5 кг на 1 км при двух контактных проводах.
Смазочный материал наносился при температуре воздуха до минус 15 °С, лед при этом становился рыхлым и сбрасывался проходящими токоприемниками ЭПС. На участках постоянного тока эту работу выполняли без снятия напряжения, на участках переменного тока — при снятом напряжении и заземлении контактной сети установленным порядком. Для удаления гололеда с контактного провода в пределах отдельных пролетов с изолирующей вышки без снятия напряжения с КС применяют скребки, шесты — для сброса гололеда с воздушной линии ударом по обледеневшему проводу, ри образовании инея, куржака, гололеда на проводах КС работа компенсирующих устройств блокируется, так как канат не проходит по желобу ролика, и компенсирующее устройство становится жесткой анкеровкой.
При понижении температуры воздуха натяжение в контактных проводах увеличивается, что может вызвать их обрыв и выскальзывание из стыковых зажимов. Для обеспечения работы компенсирующих устройств необходимо выполнять обходы с осмотром устройств контактной сети и прокачкой грузов. Организационно-техническими мероприятиями предусматривается комиссионная проверка в локомотивных депо состояния токоприемников ЭПС, вибропантографов, пневмобарабанов, наличие противогололедной смазки. При осмотре токоприемников обращают внимание на состояние рабочей части полоза, крепление пластин или вставок, шарнирных соединений, гибких шунтов, их сечение и крепление, состояние и крепление изоляторов, воздушных рукавов, подъемно-опускающих механизмов.
Обрыв более 25 % жил гибкого шунта не допускается. Убеждаются в отсутствии заедания в шарнирных соединениях.
Осматривая угольные вставки, надо проверять плотность закрепления пластин и стыковку вставок между ними и с концевыми металлическими пластинами. Не допускается смещение вставок.
Зазор между вставками не может превышать 0,8 мм. Внутренний ряд должен быть на одном уровне с наружными или ниже их, но не более чем на 1 мм. Допускается в эксплуатации скол поперек вставки не более 50 % ее ширины. Длина скола вдоль вставки не нормируется. Необходимо следить, чтобы не было трещин на вставках. Вставку считают изношенной, если толщина оставшейся части составляет 10 мм и менее или если от поверхности вставки до края крепежных элементов каркаса остается 1 мм летом и 2 мм зимой. Обращают внимание на наличие медной подложки между угольной вставкой и каркасом полоза, подключение ее к шунту. При осмотре металлокерамических пластин проверяют качество их крепления к полозу. Зазоры между накладками не должны превышать 0,8 мм. Необходимо, чтобы концы крайних накладок в средних рядах были опилены.
Срывы крепежных винтов, смещение пластин не допускаются. Измеряют износ пластин. Оставшаяся высота сечения пластин должна быть не менее 2,5 мм, при этом головки винтов утоплены на глубину 1,5 — 2 мм ниже верхней плоскости пластин. Важно, чтобы поверхность пластин была ровной, не имела наплывов, сколов и инородных включений. На нерабочей поверхности пластин допускают выступы и впадины глубиной не более 0,2 мм. Обращают внимание на наличие медной подложки между металло-керамической пластиной и каркасом полоза, подключение ее к шунту. При наличии сухой графитовой смазки проверяют ее состояние, заполнение ею пазов между пластинами. Смазка должна быть соединена с полозом плотно, т.е. создавать целый монолит.
Статическую характеристику токоприемников снимают динамометром, например типа ДТ-002. В диапазоне рабочей высоты токоприемника измеряют нажатие на контактный провод при подъеме и отдельно при опускании.
Значения нажатий на провод должны находиться в установленных пределах для тяжелого и легкого типов токоприемника (табл. 1), в том числе для данного типа токоприемника.
Разница между нажатием на контактный провод при подъеме и опускании на одной и той же высоте не должна превышать установленную норму, указанную в табл. 2, где приведены некоторые технические данные наиболее распространенных токоприемников. В зимнем режиме работы нажатие полоза на контактный провод должно быть увеличено на 10 — 20 Н. Неоднократным подъемом и опусканием токоприемника определяют время подъема до максимальной рабочей высоты и время опускания в сложенное положение.При температуре -20 °С и ниже статическую характеристику токоприемника проверяют на открытом воздухе. Рабочая высота токоприемника должна изменяться от 400 мм (не более) до 1500 мм (не менее); максимальная высота подъема должна быть не менее 2100 мм.
При температуре воздуха ниже нуля проводят испытание контактной подвески токоприемниками, имеющими повышенное статическое нажатие на контактный провод 200 — 230 Н (20 — 23 кгс). Величина нажатия токоприемника на контактный провод регулируется пружинами подъемно-опускного механизма. Испытания проводят вагоном ВИКС или электровозом с двумя поднятыми токоприемниками, имеющими эквивалентное повышенное нажатие, при скорости движения не более 70 км/ч.
При объезде обращают внимание на величину подъема (отжатия) контактного провода, на расстояние между контактным проводом и основным стержнем фиксатора, а также между полозом и отходящими на анкеровку нерабочими проводами.
Наряду с этим контролируют эластичность прохода полоза в пролетах и по секционным изоляторам, подхват контактного провода на воздушных стрелках, особенно при переходе с одного контактного провода на два.
В сложных погодных условиях снижается качество электрической энергии со стороны внешнего электроснабжения тяговых подстанций, пунктов питания, в том числе возможны провалы и колебания напряжения, асимметрия в линии, отклонения частоты, полное прекращение электроснабжения потребителей. Эти и другие факторы негативно отражаются на потребителях электрической энергии, особенно натяге поездов, работе устройств СЦБ. Своевременное и полное выполнение организационных и технических мероприятий по подготовке хозяйства электрификации и электроснабжения к работке в зимних условиях, подготовке к грозовому периоду обеспечивает надежное электроснабжение тяги, устройств СЦБ и нетяговых потребителей
7. 7. Работы без снятия напряжения вблизи и в дали от частей,находящихся под напряжением
IV-4-1 .Руководитель работ вблизи частей, находящихся под напряжением, должен иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже V ,а при работах вдали от частей, находящихся под напряжением, не ниже IV. Назначаемые для непосредственного выполнения работ лица должны иметь квалификационную группу не ниже IV при работах вблизи частей , находящихся под напряжением ,и не ниже II при работах вдали от напряжения.
IV-4-2.Работы вблизи частей, находящихся под напряжением ,в светлое время суток должны производиться с разрешением начальника, старшего электромеханика или электромеханика дистанции контактной сети ,в тёмное время суток – при условии соблюдения требований п.Ш-1-10.На одной опоре при этом должно находиться не более 2 человек.
IV-4-3. Работы по смене ламп освещения должны производиться электромонтёрами с квалификационной группой не ниже III под руководством электромонтёра с группой не ниже IV.Наблюдающий должен находиться не далее одного мачтового пролёта от работающих .
IV-4-4. При работах вблизи частей , находящихся под напряжением , бригада должна иметь заземляющую штангу , подсоединённую к тяговому рельсу и подготовленную для завески на провода .
IV-4-5. При выполнении работ в близи частей , находящихся под напряжением , осуществляют подъём ,производят работу и перемещают с одного места на другое с разрешения и по команде руководителя работ или наблюдающего (при работах развёрнутым фронтом ), который обязан следить за правильностью выполнения их команд и затем , чтобы работающие не прикоснулись проволокой ,тросом или другими предметами
к проводам и деталям контактной сети , находящимся под напряжением, а также напоминать работающим о необходимости соблюдения особой осторожности .