_методички / СМЭ УЭ / Свешников-21.76

На контактной сети переменного тока разрядники устанавливаются с обеих сторон у изолирующего сопряжения; у пунктов параллельного соединения (по каждому пути); около отсасывающих трансформаторов у обоих выводов их первичной обмотки, присоединенной к контактной сети; на конце консольного участка КС, состоящего из двух и более анкерных участков; около мест присоединения питающих линий к контактной сети, а также на станции стыкования – в конце линии и у первого ответвления ее к пункту группировки.

При наличии на фидерах тяговой подстанции ограничителей перенапряжения ОПН-25 кВ разрядники на питающих линиях не устанавливаются. На линиях ДПР разрядники устанавливаются с одной стороны у мест пересечения ДПР с контактной сетью; с двух сторон у мест секционирования; в местах, подверженных частым грозовым разрядам; у анкеровок проводов контактной сети.

Роговые, трубчатые разрядники и ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) присоединяются только к электрическим соединителям контактной подвески. Сечение проводов (шлейфов) должно быть не менее 25 мм2 в медном эквиваленте [3].

Не допускается наличие проводов, изоляторов и других конструкций на расстоянии менее 3 м от роговых разрядников [2, 4].

Ограничители перенапряжения нелинейные предназначены для защиты изоляции контактных сетей постоянного и переменного тока напряжением 3,3 и 27,5 кВ от грозового и коммутационного перенапряжения; они исключают короткие замыкания на контактных сетях, возникающие при срабатывании роговых и трубчатых разрядников при атмосферном перенапряжении.

ОПН с высоконелинейными резисторами (варисторами) на основе окиси цинка изменяют внутреннее сопротивление (в зависимости от величины напряжения) с максимального при номинальном напряжении до минимального при перенапряжении. По сравнению с вентильными разрядниками ОПН имеют неоспоримые преимущества: низкий защитный уровень для всех видов перенапряжения, высокую удельную энергоемкость, отсутствие сопровождающего тока после импульса перенапряжения; и нет необходимости в их регулировке. Кроме того, искровые промежутки, имеющиеся у вентильных разрядников, воздействуют на защищаемое оборудование импульсами с большой скоростью изменения напряжения, что приводит к развитию местных дефектов изоляции (частичных разрядов), чего нет у ОПН. В контактной сети в грозовые сезоны повреждаемость изоляторов повышается в 1,5 – 2 раза. ОПН позволяет снизить

40

уровень грозового перенапряжения для постоянного тока с 35 – 40 до 17 кВ. Ограничители перенапряжения рассчитаны для работы при температуре

окружающего воздуха от +60 до –40 ° С, выдерживают давление ветра со скоростью до 40 м/с без гололеда и до 15 м/с при толщине гололеда 20 мм и натяжении провода в горизонтальном положении до 300 Н. Расчетный срок службы ограничителей перенапряжения – 15 лет. Рабочее положение ОПН – вертикальное. Основные технические характеристики ОПН приведены в работе [3]. Пример условного обозначения ОПН: ОПН-3,3 КС УХЛ-1, где О – ограничитель, П – перенапряжения, Н – нелинейный, 3,3 (27,5) – номинальное напряжение 3,3 (27,5) кВ; КС – контактная сеть; УХЛ – климатическое исполнение.

Подключение ОПН к контактной сети осуществляется через роговый разрядник с воздушным промежутком (40 + 2) и (80 + 5) мм для постоянного и переменного тока соответственно, зашунтированным плавкой вставкой из двух медных проволок диаметром 0,68 мм (марки МГГ-50, 70, 95).

Защита устройств контактных сетей от коррозии выполняется с помощью «заземления». Заземление шунтирует металлические конструкции, не находящиеся нормально под напряжением (опорно-поддерживающие детали, основания разъединителей и разрядников и т. п.), с тяговыми рельсами или с землей (на ЛЭП).

Заземление повышает надежность срабатывания устройств защиты за счет снижения сопротивления и увеличения тока короткого замыкания и, следовательно, обеспечивает электробезопасность заземленных электроустановок. Виды заземления подразделяют на глухие, с искровыми промежутками, изолированные от конструкций (для защиты от электрокоррозии), комбинированные, индивидуальные и групповые, с короткозамыкателями и заземлителями, наружные и внутренние.

Индивидуальное заземление выполняют стальным прутком диаметром не менее 12 мм при постоянном токе и не менее 10 мм – при переменном. К заземляющему проводнику (спуску) плашечными зажимами присоединяют все конструкции, подлежащие заземлению. По железобетонной опоре наружный заземляющий спуск прокладывают с полевой стороны. На линиях переменного тока, где электрокоррозионное воздействие тока на арматуру незначительно, заземляющий спуск размещают внутри опоры при ее изготовлении, а заземляющие проводники от конструкций присоединяют к выводам спуска, расположенным вверху опоры. На металлических опорах соединительные заземляющие проводники крепят к элементам опор. По поверхности земли заземляющий про-

41

водник прокладывают к рельсу на полушпалках с двукратным покрытием кузбасским лаком для изоляции от земли, иногда – в изолирующем шланге (например, в Чехословакии). К рельсу проводник крепят башмаком – крюковым болтом, на железобетонных шпалах могут быть использованы их крепежные болты. Для опор и искусственных сооружений применяют специальные способы заземления с нейтральными вставками. Сопротивление стекания тока с рельсов и потенциальные диаграммы определяют электроэрозию опор.

Трос группового заземления, соединяющий ряд стоящих опор, применяют для опор контактной сети, установленных в выемках за кюветами и на пассажирских платформах, изготавливают этот трос из проводов сечением не менее 70 мм2. Трос закрепляют на опорах с помощью хомутов на высоте 5 – 6 м с натяжением 3,5 – 4,0 кН и присоединяют в одном месте двойным заземляющим спуском к средней точке дросселя-трансформатора или непосредственно к тяговому рельсу. Длина участка постоянного тока с групповым заземлением металлических опор не должна превышать 1200 м, а железобетонных – 600 м. Для опор с групповым заземлением могут возникнуть два вида электроэрозионной опасности: прохождение тока в землю через опоры с малым сопротивлением при срабатывании порогового устройства и перетекание тока (переток) между опорами, объединенными тросом, из-за разности потенциалов точек земли, разнесенных вдоль рельсовых нитей.

При переменном токе из-за наведенного напряжения длину троса ограничивают до 400 м и заземляют его так, чтобы от заземления до крайней опоры было не более 200 м.

Искровые промежутки (ИП) предназначены для защиты арматуры фундаментов и опор контактных сетей от протекания по ним блуждающих токов; для пропуска тока в рельсовую цепь при пробое изоляции контактных сетей или ВЛ продольного электроснабжения, проходящей по опорам; для защиты подземных сооружений от электрокоррозии токами, стекающими с рельсов через заземляющие проводники и арматуру фундаментов в грунт в соответствии с потенциалами сопротивления «рельс – земля» и сопротивлениями, которые зависят в основном от тягового тока и имеют различные зоны вдоль пути

(с

катодной зоной вблизи подстанции). Величина тока, стекающего с опоры, зависит от сопротивления «рельс – земля».

Искровые промежутки в нормальных условиях врезают в заземляющий

42

проводник, изолируя опоры от рельсов. Когда на опору попадает высокое напряжение (800 В), происходит пробой искрового промежутка и наступает глухое заземление на рельс.

Конструктивно искровые промежутки могут быть одно- и многократного действия. Искровой промежуток типа ИПМ-62М состоит из корпуса с крышкой, внутри которого находится съемная вставка с двумя контактными шайбами и слюдяными прокладками между ними. Для предотвращения приваривания съемной вставки к крышке при пробое промежутка предусмотрен экран в виде карболитового кольца. Пробивное напряжение такого искрового промежутка составляет 800 – 1200 В. На опорах с роговыми разрядниками устанавливают по два искровых промежутка, если провод заземленного рога не изолирован от опоры.

Искровой промежуток ИП-3 [3] имеет изоляцию между выводами при снятой вставке 10 МОм и обеспечивает пропуск ударного тока при одностороннем питании с импульсом 7 – 9 кА и временем протекания 0,04 – 0,06 с; при двустороннем питании – с таким же импульсом и последующим временем протекания в течение 0,3 с, а также однократное автоматическое повторное включение (АПВ) с интервалом 6 – 10 с. Искровой промежуток типа ИПВ-ЦНИИ-62 снабжен варистором, вследствие чего его импульсные характеристики аналогичны характеристикам ОПН.

Диодные заземлители предназначены для тех же целей, что и искровые промежутки, но обеспечивают большее число срабатываний, что особенно важно для групповых заземлений. Диодные заземлители выполняются в двух вариантах: ЗД-1 (на трех параллельно соединенных вентилях ВЛ-200 не ниже 8-го класса) и ЗД-2 (на одном таблеточном вентиле Д133 на 1000 А не ниже 16-го класса). Диодный заземлитель ЗД-1 устанавливают на высоте не менее 1,7 м от уровня земли. От троса до диодного заземлителя прокладывают один провод, а заземляющий спуск от него к рельсу выполняют двойным стальным прутком диаметром 12 мм и присоединяют его к средней точке дросселятрансформатора либо двумя зажимами непосредственно к рельсу через два параллельных промежутка ИПМ-62, но не ближе 200 м от сигнальной точки (дроссельного стыка) и 100 м от места присоединения к рельсам заземляющего спуска рогового разрядника.

Для предотвращения перетекания тока на железобетонные опоры корпус диодного заземлителя и его спуски изолируют от опоры. На корпус заземлителя

43

наносят знак высокого напряжения в виде красной стрелы острием вниз. Подключают диодный заземлитель к тросу группового заземления по

Т- или Г-образной схеме, а секционирующие изоляторы для исключения шунтировки рельсовых цепей размещают напротив дросселя-трансформатора и в других местах. Диодные заземлители Московского энергомеханического завода имеют сопротивление изоляционных втулок не менее 10 МОм. Без разрыва цепи диодный заземлитель ЗД-2 обеспечивает уровень параметров, как и искровой промежуток ИП-3.

Короткозамыкатели с групповым заземлением, применяемые на ЗападноСибирской, Свердловской и других железных дорогах, обеспечивают полную изоляцию опор от рельсов, высокую надежность, возможность большого количества срабатываний, уменьшение расхода проводов, а также защиту от хищений цветных металлов и вандализма. Изоляция всех опор (узлов) секции достигается (рис. 6.1) соединением через искровые промежутки дополнительным проводом (БСМ-4, БСА-51, АС-35) и подключением его на концах защищаемой зоны через входные устройства к дуговым короткозамыкателям типа БКЗ-3,3. При этом один силовой контакт короткозамыкателя соединяется с контактной подвеской, а другой – со средней точкой дросселя-трансформатора (рельсами). При повреждении изоляции на любой опоре пробивается установленный на ней искровой промежуток и на дополнительный провод подается напряжение контактной сети, вызывая срабатывание короткозамыкателя, который замыкает контактную подвеску на дроссель-трансформатор (рельс). Ток короткого замыкания мгновенно отключается реагирующими на него быстродействующими выключателями тяговых подстанций, постов секционирования или пунктов параллельного соединения, таким образом место повреждения отключается и локализуется.

1

2

44

Конструктивно короткозамыкатель состоит из двух стальных пустотелых цилиндрических электродов, внутри которых расположены катушки для создания радиального магнитного поля. В нижний электрод вмонтировано запальное устройство с подвижными сердечниками – контактами катушек. При подаче напряжения на входное устройство катушки контакты размыкаются, возникает электрическая дуга, которая ионизирует пространство между основными электродами и вызывает пробой с током короткого замыкания до 3,5 кА. После срабатывания быстродействующих выключателей входное устройство приходит в исходное положение, срабатывает счетчик, и искровые промежутки опор восстанавливаются.

Защита от гнездования (от перекрытия узлов изоляции контактной подвески из-за их загрязнения материалами птичьих гнезд) может быть выполнена способами, основанными на отпугивании птиц – репеллентности, в том числе подражанием крикам хищных птиц с помощью магнитофона, и электропотенциальным (электропеллентная) способом защиты (наиболее эффективная).

Разработанная И. А. Беляевым электрорепеллентная защита для участков постоянного и переменного тока исключает трудозатраты на разрушение гнезд в ригелях жестких поперечин, используя эффект воздействия на птицу незначительного и неопасного для ее жизни тока. Основным элементом такой защиты является репеллентный (отпугивающий) неизолированный провод, натянутый внутри ригеля на высоте 150 – 200 мм над нижним поясом. Провод изолирован от ригеля натяжными и опорными изоляторами, рассчитанными на напряжение не менее 5 кВ.

На линиях переменного тока репеллентный провод подключается к антенне, подвешенной на изоляторах к нескольким ригелям параллельно контактным подвескам. Длина антенны и расстояние между нею и ближайшей контактной подвеской принимаются по данным инструкции по проведению работ на контактной сети переменного тока, оборудованной электрорепеллентной защитой. В антенне наводится высокое напряжение, которое подается в репеллентный провод. На линиях постоянного тока напряжение на репеллентный

45

провод подается не от антенны, а от осветительной сети через трансформатор мощностью 100 Вт, установленный на ригеле и повышающий напряжение до 5 кВ. Действует такая защита следующим образом. Приступая к постройке гнезда, птица, пытаясь отодвинуть мешающий ее репеллентный провод, захватывает его клювом. Поскольку птица находится на заземленном ригеле, то в этот момент

46

через нее пройдет ток 6 – 10 мА (не смертельный, но создающий достаточный отпугивающий эффект), после разряда которого птица улетает. Для создания такого разрядного тока длина антенны должна быть равной 160 – 190 м.

Существует конструкция репеллентной защиты, разработанная фирмой «Сименс», однако при ее применении птицы погибают, в связи с чем на железных дорогах России применяется схема И. А. Беляева, как наиболее полно отвечающая требованиям экологии.

Предохранителем называют коммутационный аппарат, предназначенный для отключения электрических цепей при коротком замыкании и перегрузках. Долгое время существовали предохранители только одноразового действия, в настоящее время разработаны и выпускаются некоторыми фирмами предохранители многоразового действия, так называемые «вечные» предохранители.

6.2.Порядок выполнения работы

1)Изучить защитные устройства, смонтированные на лабораторных стендах.

2)Ознакомиться с технологией монтажа (замены) устройств защиты элементов контактной сети (опор, проводов) и линий электропередач (проводов, трансформаторов, изоляторов) [3, 4].

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

4)Установить съемную вышку у соответствующего стенда.

5)Произвести замеры основных конструктивных параметров у роговых разрядников, искровых промежутков, диодных заземлителей, предохранителей

исравнить полученные значения с указанными в технических паспортах этих устройств [3].

6)Начертить схему соединения металлических конструкций контактной сети с тяговым рельсом и указать на ней места размещения устройств защиты проводов контактной подвески и высоковольтных воздушных линий на опорах контактной сети постоянного тока.

7)Выбрать из предоставленных образцов и нормативно-технической документации [3, 4] необходимые типы устройств защиты элементов системы электроснабжения железнодорожного транспорта.

8)Рассчитать необходимое количество устройств защиты контактной сети и ЛЭП для разработанной схемы.

47

6.3.Контрольные вопросы

1)Классификация устройств защиты элементов системы электроснабжения по их функциональному назначению.

2)Преимущества ОПН по сравнению с разрядниками.

3)Назначение искровых промежутков и их характеристики.

4)НазначениеплавкойвставкивсхемеподключенияОПНкконтактнойподвеске.

5)Защита однофазных трансформаторов линий автоблокировки, продольного электроснабжения и ДПР от перенапряжения и режимов короткого замыкания со стороны низкого напряжения.

6.4.Содержание отчета

1)Описание конструкции и основные параметры выбранных устройств защиты для контактной сети и высоковольтных воздушных линий, смонтированных на ее опорах.

2)Технология монтажа и проверки устройств защиты КС и ВЛ.

3)Результаты выполненных измерений.

4)Заключение о предмонтажной регулировке рогового разрядника.

5)Схемы подключения устройств защиты к элементам контактной сети.

6)Ответы на контрольные вопросы.

Библиографический список

3.Контактная сеть и воздушные линии: Нормативно-методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным линиям. М.: Трансиздат, 2006. 576 с.

4.Технологические карты на работы по содержанию и ремонту уст-

ройств контактной сети электрифицированных железных дорог: В 3 кн. М.: Трансиздат, 2002. 512 с.

5. Электроизоляционные конструкции и изоляторы контактной сети и линий электропередачи: Учебное пособие / Под общ. ред. В. П. М и х е е в а, В. Н. Я к о в л е в а / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. Красноярск, 2004. 189 с.

48

Учебное издание

СВЕШНИКОВ Вадим Васильевич, ТОМИЛОВ Валерий Викторович

СООРУЖЕНИЕ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Редакторы Н. А. Майорова и Т. С. Паршикова

***

Подписано в печать 04.05.2009. Формат 60 × 84 1/16. Плоская печать. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,9. Уч.-изд. л. 3,1.

Тираж 150 экз. Заказ .

**

Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа Типография ОмГУПСа

*

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

49