Контактные сети и ЛЭП

Длину нейтральной вставки выбирают так, чтобы при нескольких поднятых то-

коприемниках одного поезда было исключено одновременное перекрытие обоих ан-

керных участков, что привело бы к короткому замыканию проводов, питающихся от разных фаз или находящихся под различными напряжениями. При электровозной тяге сопряжение анкерных участков с нейтральной вставкой при двойной (тройной)

тяге занимает 5-6 пролетов, а при моторвагонной — 7-8. Новый 12-вагонный элек-

тропоезд «Сокол» работает на двух токоприемниках, значительно удаленных друг от друга (в голове и хвосте).

Сопряжение анкерных участков с нейтральной вставкой во избежание пережога контактного провода ЭПС проходит на выбеге с отключенным токоприемником.

Для этого за 50 м до начала вставки устанавливают знак «Отключить ток», а после конца вставки при электровозной тяге — через 50 м, а при моторвагонной через 200

м — знак «Включить ток». Чтобы вывести поезд из-под нейтральной вставки при его вынужденной остановке под нею временно подают напряжение с той стороны, в

которую будет следовать поезд, включая один из предусмотренных для этой цели секционных разъединителей.

Иногда применяют нейтральные вставки без изолирующего сопряжения анкер-

ных участков, устанавливая в контактной подвеске последовательно два секцион-

ных изолятора (Болгария) или врезая в провода подвески полимерные элементы, до-

пускающие скольжение по ним полозов токоприемников (Япония).

6.3. Секционные изоляторы

Секционные изоляторы предназначены для продольного секционирования,

электрического разделения секций на контактных сетях постоянного и переменного тока, разделения фаз и создания нейтральных вставок и должны обеспечивать надежный и экономичный токосъем при проходе по ним токоприемников ЭПС.

Классифицируют секционные изоляторы (рис. 6.6) по уровню напряжения (ро-

ду тока), скорости движения поездов. По конструктивному исполнению они могут быть двух- и трехпроводными, а также малогабаритными. Последние могут быть

замкнутые (3), полузамкнутые с изолирующими консольными скользунами (П) и

разомкнутые (Р). В новой системе обозначений, принятой ЦЭ МПС РФ, после букв ИС (изолятор секционный) помещается значение уровня напряжения изолятора, за-

тем буквы 3, П или Р. Изолирующий элемент обозначается вторыми и третьими

буквами: полимерный гладкостержневой, не являющийся скользуном — ПГ; поли-

мерный скользун — ПС; полимерный ребристый — ПР; фарфоровый — Ф. Послед-

ние цифры обозначают скорость движения ЭПС. Секционные изоляторы могут иметь или не иметь дугогасящие рога и подвешиваться к несущему тросу обычны-

ми, скользящими или упругими струнами. Пример записи условного обозначения:

И-27,5-2РПГ-120 — изолятор секционный 27,5 кВ для разделения секций на станци-

ях второй модели разомкнутого типа с полимерным гладкостержневым элементом,

допускаемая скорость ЭПС — 120 км/ч. Продолжают использовать и старые обо-

значения, например, СИ-8-2 (на 3,3 кВ и 80 км/ч), СИ-9Н (с нейтральной вставкой на

27,5 кВ и 140 км/ч) Московский энергомеханический завод выпускает изоляторы,

обозначаемые как ИС-2-80-3, ИС-1-80-25 и ИС-0-80-25/3 (последний на 80 км/ч и напряжения 25/3 кВ).

Секционные изоляторы

Рис. 6.6. Классификация основных типов секционных изоляторов контактных сетей

Секционные изоляторы непосредственно участвуют в процессе токосъема, по-

этому их следует рассматривать как устройства подсистемы «Токопроводящие и контактные устройства» и рассчитывать на динамическое взаимодействие с токо-

приемниками. В расчетах учитываются концентрации приведенных масс и жестко-

стей контактных подвесок в пролетах, где они установлены. Это вызывает переход-

ные процессы при токосъеме.

Технические требования определяют, что секционные изоляторы должны обес-

печивать:

-надежную электрическую изоляцию между секциями контактной сети при любых атмосферных условиях и смешанной тяге;

-плавный проход полозов любого количества поднятых токоприемников с установленной на данном участке максимальной скоростью движения (без ударов,

отрывов, снижения контактного нажатия ниже 40 Н и нарушений работы тяговых

двигателей; с допустимым износом контактных пластин-вставок);

-эффективное гашение электрической дуги при заезде ЭПС с включенными двигателями на отключенный или заземленный участок либо нейтральную вставку,

атакже при большой разности потенциалов между секционируемыми участками контактной сети без повреждения дугой несущего троса;

-возможность применения простых по конструкции, но трекинго- и дугостой-

ких изолирующих элементов или изолирующих скользунов; - простоту изготовления изолятора, удобство его транспортирования и монта-

жа;

- срок службы не менее 10 лет, а изолирующих скользунов по износу их покры-

тия — не менее 5 лет.

Эффективность гашения электрической дуги секционными изоляторами во многом определяется конструкцией дугогасительных устройств. Воздушные зазоры в секционных изоляторах должны быть по возможности минимальными: 100—120

мм при напряжении 3 кВ; 140—160 мм при 15 кВ; 180—200 мм при 25 кВ. От раз-

мера воздушного зазора в устье дугогасительных рогов изоляторов зависит эффек-

тивность гашения дуги роговым разрядником: чем меньше этот зазор, тем эффек-

тивнее гасится электрическая дуга.

Разрушающая нормированная механическая сила при растяжении должна быть для изолирующих элементов и скользунов не менее 50 кН, изоляторов несущих тро-

сов 70 кН. Выдерживаемое напряжение в сухом состоянии не менее 70 (145) кВ, под дождем — 65 (120) кВ для постоянного (переменного) тока.

Для секционных изоляторов с изолирующими скользунами и изолирующими элементами в России разработаны новые схемы дугогасительных устройств, в кото-

рых использованы одинарные и двойные роговые разрядники. Такими дугогаси-

тельными устройствами снабжены разработанные Ю.И. Горошковым секционные изоляторы ВНИИЖТ — 1, 2, 6, 9, 12.

В мировой практике конструирования секционных изоляторов имеется не-

сколько направлений. В основном они различаются по типу применяемых в секци-

онных изоляторах изолирующих элементов. Так, например, английская фирма ВIСС разрабатывает секционные изоляторы и нейтральные вставки только с изолирую-

щими скользунами. Итальянская фирма Rebosio применяет в секционных изолято-

рах изолирующие элементы с ребристым чехлом из фторопласта, а французская фирма LERК — изолирующие элементы с ребристым чехлом из кремнийорганиче-

ской резины. В Германии разработаны секционные изоляторы, в которых роль изо-

лирующих элементов выполняют полимерные брусковые вставки из стеклопласти-

ка.

Идеальный секционный изолятор должен иметь непрерывные прямые или по-

чти прямые линии скольжения полозов токоприемника по секционному изолятору;

обеспечивать эффективное гашение электрической дуги и принудительное ее зажи-

гание и горение только на дугогасительных устройствах; это изолятор, при монтаже которого максимально используются рабочие контактные провода и который рас-

считан на применение в подвеске как с одним, так и с двумя контактными провода-

ми; это ремонто- и контролепригодный изолятор, рассчитанный на длительный срок службы при минимальных трудозатратах на его техническое обслуживание.

Классификация секционных изоляторов показывает, что они имеют большее число разновидностей по сравнению с другими элементами контактной сети. Раз-

личными фирмами уже запатентовано более ста конструкций секционных изолято-

ров, каждая из которых характеризуется комплексом следующих параметров:

-номинальное напряжение в контактной сети и род тока;

-максимальная допускаемая скорость прохода токоприемника по секционному изолятору;

-наличие в секционном изоляторе дугогасительных устройств и их эффектив-

ность;

- конфигурация и расположение в плане относительно продольной оси секци-

онного изолятора линий скольжения полозов токоприемников по изолятору; - тип изолирующих элементов, их количество и расположение в горизонталь-

ной плоскости относительно продольной оси изолятора; - расположение изолирующих элементов в вертикальной плоскости по отноше-

нию к оси рабочего контактного провода;

-наличие вспомогательных изолированных консольных скользунов;

-наличие и количество изоляторов-распорок или изолирующих распорок, уста-

новленных поперек продольной оси изолятора между разнопотенциальными его

элементами;

-наличие экрана в зоне дугогасительных устройств изолятора для защиты его изолирующих элементов от повреждения электрической дугой;

-возможность установки в контактную подвеску, расположенную на кривом участке пути с возвышением наружного рельса над внутренним на 40 мм и более;

-возможность использования рабочего контактного провода в качестве сколь-

зунов секционного изолятора;

-наличие жестких связей между секционным изолятором и несущим тросом контактной подвески;

-необходимость применения полимерных изолирующих струн или полимер-

ных изоляторов в металлических струнах при монтаже изолятора;

- использование несущего троса контактной подвески для размещения элемен-

тов дугогасительного устройства изолятора; - способ соединения секционного изолятора с рабочим контактным проводом.

Для основных типов секционных изоляторов РЖД (рис. 6.7) принята своя си-

стема обозначений частей изоляторов, врезаемых в контактные провода: длина — а,

ширина — Ь, высота — С; воздушный зазор между разнопотенциальными частями

—d, между дугогасительными рогами — е; величина перекрытия встречных сколь-

зунов — f; длина пути тока утечки — L.

Рис. 6.7. Секционные изоляторы: принципиальная схема (а) и их серийные конструкции для

участков переменного тока: ИС-27,5/27,5 - ЗПС-200 (б); ИС-27,5 РПГМ-160 (в); ИС-27 5-ЗПС-160

(г); ИС-27,5/3,3-Ф-50 (д) и постоянного тока: ИС-3,3 - РПГ-140 (е); ИС-3,3 — РПГМ-120 (ж); ИС-

3,3 — ЗПГМ-70 (з); ИС-3,3-2.3ПГ-70 (и)

6.4. Секционные разъединители и групповые переключатели контактных сетей и их приводы

Разъединители контактных сетей участков постоянного тока 3,3 кВ элек-

трифицированных железных дорог предназначены для включения и отключения находящихся под напряжением ненагруженных участков, разъединители с заземля-

ющим ножом предназначены также для заземления отключенных участков.

Основной задачей разъединителей и переключателей секций является обеспе-

чение надежной работы электрического статического размыкаемого (вставляемого или втычного) контакта. Процесс определяется нагревом элементов до допустимой температуры при заданных токах, что зависит главным образом от сопротивления их контактов. Для обеспечения приемлемых значений сопротивления при проекти-

ровании учитывают площадь, давление, чистоту поверхностей и число контактных

элементов.

Для токов выше 1000 А обычно применяют разъединители рубящего типа. Их кинематическая схема содержит (рис. 6.8, а) основание с вертикальными изолятора-

ми, один из которых прикреплен неподвижно, а другой — шарнирно и имеет кри-

вошип с тягой, идущей к приводу. Верхние шапки изоляторов имеют губки и нож,

дугогасящие рога и шлейфы, идущие к секциям контактной сети. При повороте изо-

лятор вытягивает нож из губок, таким образом происходит отключение линии.

Технические данные разъединителей РКЖ завода ЭЛВО (г. Великие Луки) и

РС, РКС Симферопольского электротехнического завода следующие. Номинальные токи и напряжения указываются в обозначении, например: 3,3 кВ/3000 А. Наиболь-

шее рабочее напряжение 4 кВ. Предельные установившиеся токи короткого замыка-

ния для РКЖ-3,3/1250; РКСЗ-3,3/3000 и РС-3000/3,3-П— 25 кА, а для РКЖ-, РКСЗ-

3/3000; РКС-3,3/4000; РС-3000/3,3-1 — 50 кА. Время протекания тока З с в главной цепи и 1 с в цепи заземления. 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. Этот же ток в ава-