книги из ГПНТБ / Фрайфельд А.В. Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети учебник

Рис. 251. Схема установки сигнальных указателей на двухпутной линии:

/ — указатель «Опустить токоприемник»; 2 — шкаф с датчиками напряжения; 3 — релейный шкаф

нимают его натяжение на себя, обеспечивая проход токоприем­ ника и предупреждая падение провода на землю или крыши под­ вижного состава.

Канд. техн. наук И. А. Беляев и инж. Е. И. Межевич предло­ жили для предупреждения пережогов контактных проводов в пе­ реходных пролетах использовать сигнальное устройство (рис. 251), которое показывает положение следующей (по ходу поезда) сек­ ции контактной сети: находится она под напряжением или обес­ точена. Сигнальный указатель «Опустить токоприемник» представ­ ляет собой щит с горизонтально расположенными линзами белого цвета (см. рис. 283). В случае отключения напряжения на следую­ щей по ходу поезда секции контактной сети происходит автомати­ ческое включение мигающих огней сигнального указателя. При этом машинист обязан, не снижая скорости, отключить тяговые двигатели и все вспомогательные цепи и опустить токоприемник. Если поезд обслуживается несколькими локомотивами, машинист ведущего локомотива должен подать звуковой сигнал «Опустить токоприемник» (чередующиеся два длинных и два коротких сиг­ нала). Проследовав изолирующее сопряжение с опущенными то­ коприемниками до сигнального указателя «Поднять токоприем­ ник» (см. рис. 283), машинист останавливает поезд или, если на­

Для предупреждения пережогов контактных проводов на воз­ душных промежутках иногда применяют защитные экраны из уголковой стали и разгрузочные шунты (по предложениям инж. Е. А. Борзенко), специальные дугогасительные рога, устанавлива­ емые в зоне отрыва токоприемника от сходящей ветви контактного провода (по предложению инж. Б. И. Попова) и другие устрой­ ства. Все эти конструкции имеют значительный вес, что может явиться причиной ограничения скорости движения поезда в местах их установки, и не всегда работают достаточно надежно.

зю

На Московской дороге успешно эксплуатируются устройства для защиты от пережогов контактных проводов на воздушных про­ межутках, предложенные инж. В. А. Савченко. Особенностью этих устройств являются используемые в качестве изоляции проводов трубы из черного светостойкого полиэтилена, которые надевают на несущие тросы и контактные провода по схемам, приведенным на рис. 252 и 253. Схему рис. 252, применяемую для изолирующих сопряжений постоянного тока в трех пролетах, с небольшими из­ менениями можно осуществить и на линиях переменного тока. На рис. 253 показано устройство для защиты от пережогов проводов на воздушном промежутке нейтральной вставки.

Для линий переменного тока основной причиной многих пере­ жогов контактных проводов является недостаточное быстродей­ ствие защиты от токов короткого замыкания в контактной сети. Поскольку повысить быстродействие существующих масляных выключателей практически невозможно, необходимо создать но­ вую защиту на электронных элементах, которая в настоящее вре­ мя разрабатывается.

311

На линиях постоянного тока Московской дороги успешно эк­ сплуатируют схемы с мгновенным повторным включением быстро­ действующих выключателей, установленных на постах секциони­ рования и на тяговых подстанциях. Это во многих случаях может предотвратить возникновение электрической дуги при замыкании полозом токоприемника секций контактной сети с разными потен­ циалами.

Пережоги контактных проводов вне мест секционирования

часто наблюдаются в зимнее время из-за наличия на проводах контактной сети и токоприемниках гололеда и изморози (см. §72). Поэтому нужно обратить самое серьезное внимание на состояние токоприемников, особенно легкого типа, у которых уменьшение нажатия из-за гололеда может наступить скорее, чем у токопри­ емников тяжелого типа.

При медных контактных пластинах излишнее количество сухой графитовой смазки, имеющей низкую проводимость, также может привести к пережогам контактного провода при больших токовых нагрузках. Опасно также попадание песка на полозы токоприем­ ников при экипировке электровозов, особенно там, где это совме­ щается с подмазкой полозов дополнительной смазкой. На мало­ деятельных путях пережоги контактных проводов могут быть выз­ ваны образованием на этих проводах окисной пленки.

Большое число пережогов контактного провода происходит при подъеме или опускании токоприемника под нагрузкой и при подъеме его во время короткого замыкания в высоковольтных цепях подвижного состава. Для предупреждения таких случаев в схему управления локомотивов вводится блокировка, обеспечива­ ющая принудительное отключение всех силовых и вспомогатель­ ных цепей раньше, чем токоприемник оторвется от контактного провода.

Ряд мер для предупреждения пережогов контактных проводов при гололеде должны принимать и машинисты электрических ло­ комотивов. Например, трогание и разгон поезда во время голо­

контактных проводах передний токоприемник опускать. При двой­ ной тяге на втором электровозе поднимают только второй по ходу поезда токоприемник. В случае длительной стоянки с поднятым токоприемником его нужно опускать и поднимать (при отключен­ ных вспомогательных машинах и отоплении) не реже одного раза в час.

Пережоги других проводов (неконтактных) происходят в пита­ ющих зажимах (см. рис. 117, б), переходных ПАМ (см. рис. 119) и в некоторых других при протекании болыпйх токов. Поэтому в настоящее время на наиболее загруженных питающих линиях постоянного тока и продольных электрических соединителях, свя­ занных с этими линиями, монтируют дополнительные перемычки, шунтирующие зажимы присоединения проводов к несущему тросу. Может быть также установлен на несущем тросе второй соедини­

3 1 2

тельный зажим на расстоянии от первого, равном 1,5 длины одно­ го зажима.

Петлевые и переходные зажимы ПАМ для соединения медных проводов с алюминиевыми в указанных выше местах также долж­ ны быть двойными, расстояние между краями зажимов должно быть равно 2 0 0 мм.

При установке и переборке всех таких зажимов нужно особен­ но строго следить за качеством очистки и смазки контактных по­ верхностей зажимов и соединяемых проводов, а также 'правиль­ ностью затяжки болтов.

§ 74. Меры защиты от коррозии

Коррозия подземных частей опор и фундаментов, а также раз­ личных металлических элементов контактной сети и подземных сооружений, не находящихся под напряжением, может быть выз­ вана различными причинами.

Почвенная коррозия — процесс разрушения цементного кам­ ня опор и фундаментов, вызванный агрессивным воздействием грунта, в котором обычно имеется большое количество воды.

Атмосферная коррозия — процесс ржавления металла при воз­ действии воды и кислорода. Объем ржавчины в 3—4 раза больше объема чистого металла, подвергшегося коррозии. Вследствие это­ го при нахождении металла в бетоне в железобетонных конструк­ циях по мере увеличения слоя ржавчины бетон начинает подвер­ гаться изнутри растягивающим усилиям, что в конце концов при­ водит к появлению трещин.

Электрическая коррозия — процесс уноса металла (разъеда­ ния) арматуры или других металлических элементов, интенсив­ ность которого зависит от плотности тока утечки с арматуры в бетон. Этот вид коррозии на линиях постоянного тока представ­ ляет основную опасность, так как вызывает наибольшие разру­ шения анкерных болтов и арматуры опор и фундаментов. На ли­ ниях переменного тока электрическая коррозия практически от­ сутствует.

Когда ток проходит по ходовым рельсам, используемым в ка­ честве обратного провода, между любыми точками рельсовой цепи создается разность потенциалов. При принятой у нас положитель­ ной полярности контактной сети в точке нахождения электриче­ ского локомотива рельсы получают положительный потенциал относительно земли. В случаях глухих заземлений металлических

ся электрическая цепь (рис. 254) для стенания тока с рельсов че­ рез фундаментную часть опоры в землю. При наличии оттяжек и нарушении их изоляции (см. § 17) появляется дополнительная па­ раллельная цепь стекания тока через оттяжку и анкер.

313

Рис. 254Схемы стенания токов с железобетонной опоры (а) и с фунда­ мента металлической опоры (б)

Таким образом, опора или фундамент оказываются дополни­ тельным источником стекания токов, увеличивающим утечку блу­

ность тока, стекающего с арматуры в бетон, не должна превышать 0 ,6 мА/дм2.

Основными методами защиты от почвенной коррозии являют­ ся повышение плотности бетона, увеличение его защитного слоя и нанесение на подземные части опор и фундаментов гидроизоля­ ции. Атмосферную коррозию можно существенно снизить, своевре­ менно окрашивая все металлические элементы масляной краской, а для защиты арматуры железобетонных опор при появлении тре­ щин применять специальную окраску таких опор и заделку тре­ щин защитным покрытием.

Наиболее трудно обеспечить защиту от электрической корро­ зии. Помимо периодического контроля состояния опор и фунда­ ментов, в процессе эксплуатации необходимо принимать меры по снижению потенциалов рельсовых цепей и ограничению токов, сте­ кающих с рельсов в землю через заземляющие проводники и арма­ туру опор и фундаментов.

Ограничить токи стекания можно, устанавливая изолирующие прокладки под металлические хомуты, окрашивая в несколько слоев внутреннюю поверхность хомутов, применяя изолирующие втулки и прокладки в соединениях металлических опор с фунда­ ментами и т. д. Ведутся работы по изысканию более эффективных способов борьбы с электрической коррозией на линиях постоянно­ го тока.

Кафедрой «Энергоснабжение электрических железных дорог» МИИТа разработан новый метод значительного снижения потен­

314

(рис. 255) изменяет уровень сигнала на входе ПИТа, вследствие чего вырабатываемая им э. д. с. изменяется. Создаваемые ПИТом потенциалы, складываясь с потенциалами рельсов, определяют по­ тенциальное состояние рельсового пути, от которого зависит вели­ чина токов утечки.

По действию ПИТы можно рассматривать как дополнительные отсасывающие пункты (см. § 44); применение их особенно эффек­ тивно для защиты различных объектов (рельсы в тоннелях, фун­ даменты станционных опор и др.), сконцентрированных на участ­ ках протяженностью 1,5— 6 км. При меньшей длине защищаемого тоннеля может быть использован другой способ защиты — напри мер, вентильное секционирование с применением обходной пере­ мычки (по предложению ЦНИИ МПС).

Весьма перспективен метод защиты, основанный на отказе от заземлений опор. В этом случае защита от малых токов короткого замыкания в контактной сети осуществляется по схеме, которая предусматривает соединение всех ранее заземлявшихся элементов со специальным (потенциальным) проводом, подвешиваемым на опорах контактной сети. При нарушении изоляции сети на потен­ циальном проводе появляется напряжение, которое обеспечивает или соединение этого провода с рельсами (схема с диодными заземлителями, разработанная в ПКБ ЦЭ МПС, и схема, предло­ женная Донецкой дорогой) или появление тока в дополнительной катушке быстродействующего выключателя, вызывающего его

Большое значение для предупреждения неприятных последст­ вий, вызываемых коррозией, имеет современный контроль за со­ стоянием опор и фундаментов. Для этого работники эксплуатации должны точно соблюдать предписанную Правилами содержания контактной сети периодичность осмотров, ревизии и регулировки всех устройств, обеспечивающих принятые меры защиты от корро­ зии, и производить выборочную откопку опор или фундаментов до 2/з глубины их заложения.

315

§ 75. Защитные меры при грозовых перенапряжениях

Для защиты контактной сети от токов коротких замыканий и перегрузок на тяговых подстанциях и постах секционирования ли­ ний переменного тока установлены масляные выключатели, а на линиях постоянного тока — быстродействующие выключатели. Во время гроз на проводах контактной сети могут образоваться зна­ чительные перенапряжения, представляющие большую опасность для сети и электроподвижного состава. С целью снижения уровня возникающих грозовых перенапряжений на опорах или консолях устанавливают специальные разрядники, при пробое которых провода контактной сети соединяются с тяговыми рельсами. Раз­ рядники могут быть размещены на всех опорах, кроме тех, на ко­ торых имеются оттяжки.

На опорах контактной сети переменного тока устанавливают трубчатые разрядники с внешним искровым промежутком, равным

40 мм (рис. 256).

Разрядник состоит из бакелитовой трубки, внутри которой расположена фибровая трубка со стержневым электродом. Между этим электродом и одним из металлических наконечников баке­ литовой трубки имеется зазор длиной 75 мм, который образует внутренний искровой промежуток. При возникновении перенапря­ жения внутренний искровой промежуток перекрывается, под дей­ ствием высокой температуры образовавшейся дуги фибра выделя­ ет большое количество газов, которые обеспечивают гашение ду­ ги, выбрасываясь через открытый конец разрядника. Внешний ис­ кровой промежуток предохраняет изоляцию разрядника от раз­ рушения токами утечки.

Разрядники устанавливают открытым концом вниз и под углом не менее 15° к горизонтали, что предотвращает попадание влаги внутрь их.

Рис. 256. Установка трубчатого разрядника на опоре с изолированной консолью

316

Т р у б ч а т ы е р а з р я д н и к и располагают:

на опорах в горловинах станций на расстоянии не далее одно­ го пролета от воздушных промежутков и линейных секционных разъединителей со стороны перегона;

собеих сторон от постов секционирования — не далее одного пролета от мест присоединения к контактной сети;

собеих сторон искусственных сооружений с секционированной

ют разрядники непосредственно к выводам первичной обмотки); в конце консольных участков контактной сети, составляющих два и более анкерных участка, перед последней по ходу питания

анкерной опорой (или на этой опоре, если она без оттяжки); на питающих линиях в местах присоединения к контактной

сети (если на сети разрядники установлены далее одного пролета от этого места), а при длине питающей линии более 300 м — на расстоянии 150—200 м от тяговой подстанции (при этом внешний искровой промежуток должен быть увеличен до 60 мм);

на линиях ДПР с одной стороны и не далее одного пролета от места пересечения с контактной подвеской;

на питающих линиях переменного тока на станциях стыкования у первого ответвления к пункту группировки и в конце линии.

На негрозовой период трубчатые разрядники от контактной сети отключают.

На контактной сети постоянного тока устанавливают роговые разрядники (рис. 257) с двойным искровым промежутком для предупреждения ложного срабатывания защиты при случайном замыкании одного из этих промежутков. Для облегчения осмотра с проходящих поездов разрядники располагают перпендикулярно или под углом 45° к оси пути. Если разрядник находится ниже вершины опоры, заземляющий рог устанавливают со стрроны опо­ ры, но не ближе 800 мм от нее. При жестких поперечинах роговые разрядники крепят на ригелях, а на опорах гибких поперечин — не ближе, чем на расстоянии 3 м от верхнего фиксирующего тро­ са. Наличие каких-либо проводов или изоляторов, расположенных

не далее двух пролетов от анкеровок (в том числе средних анкеро­ вок несущего троса компенсированных подвесок) н не далее одного пролета от секционных разъединителей, при этом на изолирую­ щих сопряжениях анкерных участков с нормально замкнутыми продольными секционными разъединителями разрядники устанав­ ливают только на одной ветви сопряжения, а при нормально ра­ зомкнутых разъединителях — на обеих;

на питающих линиях в месте присоединения к контактной сети (по одному изолятору на каждую линию), а при длине линии

3 1 7

динацию изоляции. Ее выполняют путем установки в анкеруемых проводах, где изоляторы находятся под большей механической на­ грузкой, на один изолятор больше, чем в других местах. Таким способом снижают вероятность перекрытия анкерных изолято­ ров, повреждение которых приводит к более серьезным последст­ виям, чем перекрытие каких-либо других изоляторов.

§ 76. Использование устройств контактной сети для радиосвязи

Одним из средств, повышающих безопасность движения на электрифицированной железнодорожной линии, является приме­ нение поездной радиосвязи — ПРС (рис. 258).

Радиоканал ПРС состоит из стационарных 3 и локомотивных 9 радиостанций и направляющих (волноводных) линий 5, с по­ мощью которых радиочастотная электромагнитная энергия пере­ дается вдоль железнодорожного пути. В провода направляющих линий электромагнитная энергия от стационарных радиостанций передается индуктивным способом с помощью возбуждающих проводов 4, которые представляют собой отрезки двух или одно­ проводных линий определенной длины, подвешенных параллельно направляющим проводам. Возбуждающие провода соединяют со стационарной радиостанцией через фидерную коаксиальную ли­

3 1 8

сопротивления локомотивной антенны с волновым сопротивлением коаксиального кабеля 8, идущего от локомотивной радиостанции.

В последнее время в качестве направляющих (волноводных) начали использовать провода продольных линий нетягового энер­ госнабжения— линий ДПР и цветные провода ЛЭП 6—10 кВ. При этом для уменьшения утечки токов высокой частоты преду­ сматривают обходы тяговых подстанций, разъединителей и ка­ бельных вставок в воздушные линии, а также высокочастотную об­ работку силовых трансформаторов.

Обходы тяговых подстанций могут быть индуктивные и емкост­ ные. Индуктивный обход осуществляется с помощью возбуждаю­ щих волноводных проводов длиной 35 м, подвешиваемых на опо­ рах фидерных линий для образования непрерывности волновода. Емкостный обход выполняют, продлевая воздушную линию и анкеруя ее на опорах фидерных линий. В результате образуется непрерывная линия волновода с использованием емкостной связи, для которой вместо конденсаторов применяют изоляторы ОНШ-35- 1000. Обходы разъединителей и кабельных вставок осуществляют только емкостным способом.

Высокочастотная обработка силовых трансформаторов, под­ ключенных к проводам линий ДПР или ЛЭП 6—10 кВ, состоит в том, что в провода отводов в местах их присоединения к указан­ ным линиям включают высокочастотные заградители — запираю­ щие контуры СК-6 (или ЗК-4). Для трансформаторов, подключен­ ных к проводам ЛЭП 6—10 кВ, включение запирающих контуров предусматривается только в те два провода отводов, которые сое­ динены с проводами, являющимися направляющими для сигна­ лов поездной радиосвязи.

Если невозможно использовать для поездной радиосвязи прово­ да линий ДПР или ЛЭП 6—10 кВ, допустимо применять специ­ альный волноводный провод, подвешенный на опорах контактной сети. Ранее такой провод применяли очень часто. В качестве вол­ новода можно использовать биметаллическую сталемедную про­ волоку БСМ2 диаметром 4 мм и БСМ1 диаметром 6 мм, а так­ же сталеалюминиевые провода БСА-5,1 в районах, где толщина

з>і 9