_методички / СМЭ УЭ / Свешников-21.76

5.1. Краткие теоретические сведения

Разъединители контактных сетей электрифицированных железных дорог предназначены для включения и отключения находящихся под напряжением ненагруженных участков, а разъединители с заземляющим ножом – для заземления отключенных участков. Секционные разъединители контактной сети – это аппараты, обеспечивающие электрическое соединение или разъединение отдельных участков (секций) сети друг с другом и с питающими линиями, подводящими электрическую энергию от тяговых подстанций [1]. Фидерные разъединители предназначены для обеспечения передачи электроэнергии от тяговой подстанции к контактной подвеске, продольные – для продольного секционирования контактной сети (КС), передачи питания от контактной подвески станции к контактной подвеске перегона и наоборот, а также для питания контактной подвески искусственных сооружений. Поперечные разъединители устанавливают между главными путями станции и парков и между секциями контактной подвески.

Для тока выше 1000 А применяют разъединители рубящего типа, состоящие из основания с двумя вертикальными изоляторами, один из которых прикреплен неподвижно, а другой – шарнирно, а также из кривошипа с тягой, идущей к приводу. Сверху на изоляторах закреплены губки, нож, дугогасящие рога и шлейфы, идущие к секциям контактной сети. При отключении разъединителя подвижный изолятор отклоняется от вертикали примерно на 30°, при этом образуется воздушный промежуток длиной до 200 мм между токоведущими частями разъединителя. Переключается разъединитель ручным или моторным приводом [1].

В обозначении разъединителей типа РКЖ указываются следующие технические данные: номинальные ток и напряжение (например, 3,3 кВ/3000 А), наибольшее рабочее напряжение (4 кВ), предельный установившийся ток ко-

роткого замыкания (для РКЖ-3,3/1250; РКСЗ-3,3/3000 и РС-3000/3,3-П – 25 кА, для РКЖ-3/3000, РКСЗ-3/3000; РКС-3,3/4000; РС-3000/3,3-1 – 50 кА), время протекания тока (в главной цепи – 3 с, в цепи заземления – 1 с), максимальный ток, отключаемый разъединителем с моторным приводом (при индуктивности сети 300 мГн: типа РКЖ – 10 А, РКС – 30 А; при индуктивности 35 мГн: типа РКЖ – 500 А, РКС – 2000 А) и этот же ток в аварийном режиме (при индуктивности сети 35 мГн – 2000 А).

Разъединители РКЖ-3,3/1250, РКСЗ-3,3/3000 и РС-3000/3,3-П имеют заземляющие ножи. Разъединители повышенной надежности (РС-4000/3.3) и

30

поворотного типа (РЛНДЗ-1а-35/1000) состоят из подвижной и неподвижной частей, установленных на опорных изоляторах типа ОМВП-35/1000.

Пример обозначения разъединителя: РЛНДЗ-35/1000, где буква Р – разъединитель, Л – линейный, Н – для наружной установки, Д – двухколонковый, З – с заземляющим ножом, цифра 35 – номинальное напряжение 35 кВ, 1000 –

ток 1000 А.

Наибольшее рабочее напряжение разъединителя типа РД и РЛНДЗ-35/1000 – 40,5 кВ, РЛНД-10 – 12 кВ; для этих же серий разъединителей (по напряжению) предельный сквозной ток равен 63 и 25 кА, ток термической стойкости – 25 и 10 кА соответственно. Расчетное время протекания тока термической стойкости по главным ножам – 4 с (3 с – у РД), по заземляющим – 1 с. Для секционирования ВЛ 10 кВ применяются трехполюсные разъединители РЛНД-10 /630.

Ножи главных токоведущих частей выполнены из медной шины сечением 8 × 100 мм. Расстояние между подвижным и неподвижным ножами во включенном положении разъединителя должно быть ±5 мм (регулировку зазора выполняют изменением высоты упора), в отключенном – не менее 100 мм. На разъединителях РКС-3,3/4000 контакт ножей с губками осуществляется восемью парами ламелей, выполненных из медной шины сечением 3 × 20 мм, на разъединителях РКС-3,3/3000 и РКСЗ-3,3/3000 – шестью. Расстояние между контактными поверхностями ламелей в отключенном положении разъедините-

лей РКС-3,3/3000 и РКСЗ-3,3/3000 составляет (4,5 ± 0,5) мм, РКС-3,3/4000 – (6,5 ± 0,5) мм.

Натяжение в разъемных контактах (ламелях) обеспечивается и регулируется их пружинами [4]. Контактное нажатие ламелей на ножи проверяется шаблоном. При вытягивании его вдоль продольной оси ламелей сила нажатия

РКС-3,3/3000 и РКСЗ-3,3/3000), вставленный в покрытый смазочным материалом разъемный контакт, плавно выходил из него.

Разъединители рассчитаны на работу в интервале температуры окружающего воздуха от – 40 до +40° С и допускают механическую нагрузку 200 Н на изоляторы в горизонтальной плоскости в направлении продольной оси разъединителя.

31

Дугогасительные рога разъединителей выполняют из контактного провода или стального прутка диаметром 12 мм. Конструкция разъединителей рассчитана на присоединение медных и алюминиевых (через переходные зажимы) проводов сечением 95 – 120 мм2 до восьми штук с каждой стороны. Крутящий момент при затяжке болтов должен быть в пределах 90 – 100 Н·м. Дугогасительные рога разъединителей должны соприкасаться между собой и плавно скользить при отключении (включении) разъединителя до выхода ножей из соприкосновения с ламелями. Расстояние между дугогасительными рогами в отключенном положении разъединителя должно быть не менее 100 мм. Если износ дугогасительных рогов составляет более 10 % поперечного сечения, то они подлежат замене. Разъединители не требуют смазки в течение всего периода эксплуатации, так как имеют герметизированные подшипниковые узлы.

Секционные разъединители монтируются на специальных кронштейнах, закрепленных на опорах. Не допускается над разъединителями наличие проводов и конструкций на расстоянии менее 3 м. Разъединители постоянного и переменного тока устанавливаются на высоте 5 – 6 м от поверхности земли. Переключение секционных разъединителей производится приводами вручную или дистанционно с пульта или по системе телеуправления. Моторные приводы должны иметь защиту от самопроизвольного переключения и блокировку, которая не допускает включения разъединителя на период производства на нем ремонтных работ. На участках постоянного тока моторные и ручные приводы должны быть изолированы от опор контактной сети и кронштейнов разъединителей. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10 кОм. Металлическая оболочка и броня кабеля дистанционного управления должны быть изолированы от конструкции моторных приводов и опор. Конструкция разъединителей с заземляющим ножом должна исключать возможность включения заземляющего ножа при включенном положении разъединителя [2].

На участках переменного тока применяют секционные разъединители типа РЛНД-35/1000У1, РЛНД-35/1000, РЛНД-35/600 без заземляющих ножей и типа РЛНДЗ-35/1000 с одним заземляющим ножом. Разъединители рассчитаны на длительный ток 600 или 1000 А при напряжении до 35 кВ переменного тока. Основанием разъединителя служит рама. На ее концах в подшипниках укреплены стержневые изоляторы, соединенные в нижней части тягой. Подвижные и неподвижные части разъединителей установлены на изоляторах

32

типа ОНВП-35/1000 и закреплены на основании. При переключении разъединителя изоляторы одновременно поворачиваются на (90 + 2)° в противоположных направлениях, при этом главные полуножи замыкаются или размыкаются. Основные технические данные секционных разъединителей переменного тока приведены в работе [3].

В местах секционирования линий ДПР (при двух проводах) устанавливаются двухполюсные разъединители, состоящие из двух однополюсных разъединителей, расстояние между которыми равно 800 мм.

Приводы для переключения разъединителей подразделяются на ручные и телеуправляемые [1, 3]. Телеуправляемые приводы могут быть грузовыми, моторными (с асинхронным или коллекторным двигателем), их кинематическая схема содержит червячную или винтовую передачу и редукторы с зубчатыми колесами. Предназначены такие приводы для ручного или дистанционного управления разъединителями. Приводы УМП (универсальный моторный привод) и ПДЖ (привод двигательный железнодорожный) имеют червячную передачу и цилиндрический редуктор. Управление разъединителями РКС-3,3/4000 и РКС-3,3/3000 осуществляется ручными приводами или электроприводами, а РКСЗ-3,3/3000 – двумя ручными приводами с механической блокировкой.

Для дистанционного управления применяют грузовые приводы, кинематическая схема которых содержит барабан с храповым колесом. Для того чтобы запасти энергию, необходимо вручную вращать барабан, наматывая трос, к которому подвешены грузы. Моторные приводы УМП и ПДЖ предназначены для оперирования разъединителями контактных сетей постоянного (3,3 кВ) и переменного (27,5 кВ) тока и ВЛ. Кинематические схемы этих приводов содержат коллекторный электродвигатель, вращающий червячное колесо с кривошипом и тягой, идущей к разъединителю, или асинхронный двигатель с конденсатором, вращающий зубчатую передачу с кривошипом и тягой. Конструктивно эти узлы и концевые выключатели помещены в закрывающийся корпус. Моторные приводы подключаются к специальным пультам управления АУП-4м. Приводы должны обеспечивать угол поворота 90 – 105° с крутящим моментом 265 – 390 Н·м и иметь время выполнения операций «Вкл.» и «Выкл.» не более 2,5 с. Мощность асинхронного двигателя – 250 Вт, 3000 об/мин (ПДЖ-01, ПДЖ-02, ПДЖ-32), коллекторного – 180 Вт, 8500 об/мин (УМП-II, УМПЗ-II).

Каждый привод предназначен для конкретных разъединителей, например:

ПДЖ-01 – для РС-3,3/3000, РКС-3,3/3000 и РКС-3,3/4000, РКЖ-3,3/3000 и 33

РКЖ-3,3/1250; ПДЖ-02 – для РНД-35/1000, РД-35/1000 (одно- и двухполюс-

ные), РЛНД-10/630 (трехполюсные); ПДЖ-32 – для разъединителей с заземляющими ножами РНД3-16-35/1000, РДЗ-1-35/1000 (одно- и двухполюсные), а

РНДЗ-16-35/1000 (на контактной сети), РНД-10/630 (на ВЛ), РКСЗ-3,3/3000,

РКЖ-3,3/1250.

Приводы ПДЖ-32 и УМПII имеют валы для управления заземляющими ножами вручную. На приводах ПДЖ при горизонтальном расположении главного вала (ПДЖ-01) на его конце устанавливается двуплечий рычаг, а при вертикальном расположении главного и заземляющего валов – полумуфта (ПДЖ-02, ПДЖ-32). Аналогично устроены и приводы разъединителей линий автоблокировки [3]. Приводы ручные ПР и ПРЖ предназначены для оперирования разъединителями контактной сети постоянного тока напряжением 3,3 кВ типа РС, РКС, РКЖ с поворотом ручки на 180° ( из верхнего положения в нижнее); ПРНЗ и ПР-09 – для оперирования главными и заземляющими ножами разъединителей наружной установки переменного тока с поворотом на 90 и 105° соответственно. Разъединитель типа РКСЗ-3.3/3000 рассчитан на управление двумя ручными приводами с механической блокировкой.

Тип разъединителя и сечение соединительных проводов должны соответствовать наибольшему току, который может протекать через контактную систему разъединителя. Не допускается наличия каких-либо проводов, изоляторов и других конструкций, в том числе заземленных, выше ножей или дугогасительных рогов разъединителя на расстоянии менее 3 м. Монтаж секционного разъединителя заключается в установке его с приводом на опоре и в подключении к проводам контактной подвески. Конструкции для крепления разъединителя и привода изготавливают в мастерских. Основной сортамент металла для таких конструкций – уголок (63 × 63 × 5 и 50 × 50 × 5 мм).

В условиях мастерских выполняют проверку комплектации, сборку и регулировку разъединителя и привода. На месте монтажа установку конструкций выполняют с приставных монтажных лестниц. Подъем конструкций и разъединителя производят полиспастом на 5 кН, который закрепляют на вершине опоры струбциной [2]. Для подъема разъединителя на высоту

34

веревочный канат укрепляют под верхним фланцем изолятора с целью исключения самопроизвольного раскрытия разъединителя.

Разметку мест для закрепления кронштейна основания разъединителя производят на расстоянии не менее 2 м от кронштейна для двух гирлянд изоляторов, а для кронштейна привода – не ниже 1,5 м от земли. Первым поднимают и крепят на опоре кронштейн для гирлянд изоляторов, затем – кронштейны основания разъединителя и собирают их в единую конструкцию, после этого поднимают закрепленный за основание разъединитель и крепят его четырьмя болтами. На следующем этапе работы поднимают предварительно собранные гирлянды изоляторов и крепят над колонками разъединителя к кронштейну, присоединяют провода шлейфов к колонкам разъединителя, закрепляют их в седлах гирлянд изоляторов и опускают вниз. Длина шлейфов определяется местом установки разъединителя, типом подвески, конструкцией подопорного узла [2]. На нижний кронштейн монтируют привод, к рычагу разъединителя присоединяют предварительно изготовленную тягу и производят регулировку хода (угла поворота) контактной системы разъединителя и соответствующих контактов привода.

Подключение шлейфов разъединителя к проводам контактной подвески выполняют с автомотрис или со съемной монтажной вышки. Сечение шлейфов должно соответствовать сечению подвески с усиливающим проводом или сечению питающей линии. Шлейф от ближней к опоре колонки разъединителя следует подключать к рабочей ветви подвески; на участках постоянного тока шлейф, идущий от подвижной колонки разъединителя, должен иметь запас по длине – слабину. Минимальное расстояние от оси опоры до места подключения шлейфа к подвеске – 2 м [2]. Закрепление шлейфа к несущему тросу осуществляют через узел изоляции, рассчитанный на полное напряжение в контактной сети, а присоединение шлейфа выполняется через электрический соединитель, установленный между несущим тросом и контактным проводом с помощью соединительных зажимов. Кронштейны с высоковольтным оборудованием (гирлянды изоляторов, основание разъединителя) соединяют с тяговым рельсом стальным прутком диаметром не менее 12 мм и таким же отдельным спуском соединяют кронштейн привода с подошвой тягового рельса.

Трехполюсные разъединители для ВЛ-10 типа РЛНД-10 монтируют на одной раме. Эту раму на земле крепят к деревянной конструкции, которую поднимают на опору полиспастом, затем устанавливают привод, соединяют его

35

сразъединителем и производят регулировку привода и разъединителя для одновременного включения всех трех ножей и высокой надежности электрического контакта.

5.2.Порядок выполнения работы

1)Изучить конструкцию разъединителей и приводов, смонтированных на стендах [1 – 3].

2)Ознакомиться с технологией монтажа (замены) устройств коммутации, монтируемых на опорах контактной сети [3, 4].

3)Выбрать из предложенного набора инструменты и защитные средства для работы на стендах с натурными образцами изучаемых устройств [4].

4)Установить изолированную съемную вышку у соответствующего стенда.

5)Произвести замеры основных конструктивных параметров разъединителей и приводов и сравнить полученные значения с указанными в технических паспортах этих устройств [3].

6)Отрегулировать параметры разъединителей и приводов в соответствии

стребованиями технических паспортов [3].

7)Проверить работу устройств после окончания их регулировки.

8)Тип разъединителей для станций и перегонов контактной сети постоянного и переменного тока выбрать из источника [3].

5.3.Контрольные вопросы

1)Основные конструктивные узлы разъединителя.

2)Параметры (характеристики) разъединителя.

3)Классификация разъединителей по их функциональному назначению.

4)Инструменты и приспособления, применяемые при монтаже и регулировке разъединителей.

5)Защитные средства и техника безопасности при монтаже разъединителей на опорах контактной сети.

5.4.Содержание отчета

36

1)Описание конструкции и основные параметры выбранных разъединителей и приводов, смонтированных на опорах контактной сети и высоковольтных воздушных линий.

2)Кинематическая схема разъединителя и электрическая схема привода.

3)Описание технологии монтажа и регулировки разъединителей.

4)Результаты выполненных измерений механических характеристик разъединителей и приводов.

5)Заключение о предмонтажной регулировке разъединителей.

6)Ответы на контрольные вопросы.

Лабораторная работа 6

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ И ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Цель работы: изучить назначение, особенности конструкции и технологию монтажа устройств защиты элементов системы электроснабжения железнодорожного транспорта.

6.1.Краткие теоретические сведения

Кзащитным устройствам контактных сетей, ЛЭП [1] и устройств, расположенных на открытой части тяговой подстанции, относятся устройства для защиты изоляции от атмосферного и коммутационного перенапряжения; узлов и подземных сооружений от атмосферной, почвенной и электрической коррозии; людей от поражения током (электробезопасность); изоляторов от замыкания при гнездовании птиц; контактных проводов от пережогов токоприемниками на изолирующих сопряжениях; транспорта от выезда за конец контактной подвески или от наезда на опорные конструкции и др. К защищающим элементам относятся износостойкие покрытия, антикоррозионные краски и обмазки устройств контактных сетей, различные щиты, ограждения, надписи и т. п. [1].

Для каждого из перечисленных защитных устройств существует порог срабатывания при появлении недопустимого значения параметра, от которого необходима защита, например от недопустимой величины напряжения, рассто-

37

яния и т. п. Функции защитных устройств иногда выполняют элементы других подсистем контактных сетей и ВЛ (например, полимерные покрытия седел – для защиты от износа сталеалюминиевого несущего троса). Защитные устройства не только проверяют и сигнализируют о появлении недопустимого значения параметра у конкретного узла (подобно диагностическим устройствам), но и сами выполняют оперативные (например, отключение) и предупредительные (например, ограждающие щиты) функции.

Для снижения уровня перенапряжения, возникающего в ВЛ и контактной сети, и, следовательно, для обеспечения сохранности изоляции и надежного срабатывания защиты устанавливают специальные устройства-разрядники, при электрическом пробое которых провода ЛЭП и контактной сети кратковременно замыкаются на заземляющие устройства или тяговые рельсы и ток разряда уходит в землю или на тяговую подстанцию, после чего изоляция ЛЭП или контактной сети восстанавливается. Различают роговые и трубчатые разрядники, а также полупроводниковые нелинейные ограничители перенапряжения.

Роговые разрядники имеют воздушные промежутки, образуемые дугогасящими рогами из стального прутка диаметром 12 мм. Один рог разрядника устанавливают на изоляторе и соединяют его медным проводником сечением не менее 25 мм2 с контактной сетью (проводом ВЛ), другой рог соединяют заземляющим проводником с рельсами. Для исключения ложного срабатывания при случайном замыкании промежутка (например, птицами) разрядники выполняют с двумя последовательно расположенными искровыми промежутками по 5 мм при постоянном токе и 45 мм – при переменном. При пробое промежутков и срабатывании разрядника возникшая электрическая дуга растягивается по наклонным рогам и гасится.

Роговые разрядники размещают, как правило, на вершинах опор перпендикулярно или под углом 45° к оси пути (для лучшего осмотра с поезда). В зоне срабатывания разрядника и над ним на расстоянии до 3 м не разрешается располагать какие-либо провода. На линиях постоянного тока роговые разрядники размещают обычно на переходных опорах. На изолирующих сопряжениях при нормально отключенных продольных разъединителях разрядники устанавливают на обеих ветвях, а при нормально замкнутых – на одной. Изготавливают роговые разрядники для неагрессивной среды на двух изоляторах ОНС-10-500, для агрессивной – на ОНС-35-500.

Трубчатые разрядники, дополненные внешним искровым промежутком

38

(40 мм) для предотвращения токов утечки по поверхности, применяют на линиях переменного тока и ДПР. Трубчатый разрядник, например РТ-35, состоит из бакелитовой трубки с внутренним диаметром 10 мм и двумя металлическими наконечниками. Внутри бакелитовой трубки находится фибровая трубка со стержневым электродом. Между этим электродом и одним из металлических наконечников бакелитовой трубки имеется зазор, который образует внутренний искровой промежуток. При перенапряжении внутренний искровой промежуток пробивается, фибровая трубка выделяет газы, которые, вырываясь из трубки, обеспечивают гашение дуги. Внешний искровой промежуток, образованный рогами из стального прутка диаметром 10 мм, предохраняет изоляцию от разрушения токами утечки. Для предотвращения скопления влаги во внутренней полости разрядника его устанавливают открытым концом под углом не менее 15°, а в местах сильного загрязнения – до 45° к горизонтали.

Электрод внешнего искрового промежутка, закрепленный на стержневом изоляторе, соединяют с подвеской медным проводом сечением не менее 16 мм2. Заземляющий провод подключают к тяговому рельсу или к специальному заземлению, расположенному от ближнего рельса на расстоянии не менее 3 м и имеющему сопротивление не более 150 Ом [2]. Пределы отключаемого тока трубчатого разрядника – от 0,8 до 5 кА [3].

Трубчатые разрядники типа РТФ-10 и РТФ-35 предназначены для защиты от грозового перенапряжения изоляции линий электропередачи 10 и 35 кВ и частотой 50 Гц; по техническим данным их наибольшее допустимое напряжение (действующее значение) составляет 12 и 40,5 кВ, а ток отключения (действующее значение) находится в интервале 0,5 – 5,0 и 1,0 – 5,0 кА соответственно. Размеры искровых промежутков: внешних – 25 и 130 мм, внутренних – 150 и 200 мм.

На КС постоянного тока разрядники устанавливаются около анкеровок проводов контактной подвески, средних анкеровок при компенсированной подвеске; мест присоединения (по каждому пути) пунктов параллельного соединения; искусственных сооружений на анкеровках контактной подвески с обеих сторон сооружения при его длине 80 м и более; искусственных сооружений на анкеровках контактной подвески с одной стороны сооружения при длине менее 80 м; мест присоединения питающих линий к контактной подвеске, а также на питающих линиях на расстоянии не далее 100 м от начала воздушной трассы у тяговой подстанции и затем – не реже чем через каждые 1,0 – 1,5 км.

39