7.3. Обеспечение надежной работы защит. Минимизации потерь тягового тока и напряжения в рельсовой сети

 

Рельсовая сеть. На электрифицированных участках дорог рельсы используют в качестве второго провода для тяговых токов, а также для цепей автоблокировки и электрической централизации. На линиях переменного тока для питания рельсовых цепей автоблокировки применяют переменный ток частотой 25 Гц, т.е. отличной от частоты тока в контактной сети, а на линиях постоянного тока — частотой 25, 50 Гц. Сопротивление рельсовой цепи складывается из сопротивлений рельсов и переходных сопротивлений стыков, значительно повышающих сопротивление рельсовой цепи тяговым токам, что приводит к увеличению падения напряжения в рельсах и токов в земле. Для уменьшения сопротивления рельсовой цепи концы звеньев рельсов соединяют между собой стыковыми соединителями, а на участках, не оборудованных автоблокировкой, обе нити рельсов соединяют между собой через каждые 300 м междурельсовыми соединителями. На двух- и трехпутных участках через каждые 600 м дополнительно устанавливают междупутные соединители.

При однониточных рельсовых цепях (рис. 7.6, а) для прохождения тягового тока используют только одну рельсовую нить. В этих случаях соединяют между собой противоположные тяговые нити рельсового пути. Междупутные соединители располагают на расстоянии 400 м один от другого, а также в горловинах станций; входных сигналов.

На участках, оборудованных двухниточной автоблокировкой (рис. 7.6, б), для сохранения непрерывности цепи тягового постоянного тока с каждой стороны изолирующего стыка (необходимого для выделения блок-участка автоблокировки) устанавливают дроссель-трансформаторы, концы обмоток которых присоединяют к обеим рельсовым нитям. Для прохождения тягового тока в обход изолирующего стыка средние точки обмоток дроссель-трансформатора соединяют между собой. Междупутные соединения устраивают, соединяя между собой средние точки обмоток дроссель-трансформаторов соседних изолирующих стыков. Чтобы предупредить нарушения нормальной работы автоблокировки, междупутные соединители устанавливают через два изолирующих стыка.

Отсасывающие линии на участке, не оборудованном автоблокировкой, присоединяют к рельсовым нитям всех электрифицированных путей. На станциях с однониточными рельсовыми цепями отсасывающие провода присоединяют ко всем электротяговым рельсовым нитям. При двухниточных рельсовых цепях отсасывающие провода присоединяют к средним точкам обмоток дроссель-трансформаторов. При наличии соседних путей в месте присоединения отсасывающего провода между

Рис. 7.6. Схемы прохождения тягового тока через изолирующий стык однониточной (а), двухниточной автоблокировки с дроссель-трансформатором (б) и стыковой соединитель (в); 1 – электротяговая рельсовая нить; 2 – изолирующий стык; 3 – рельсовая нить автоблокировки; 4, 5, 6 – междурельсовый, междупутный и стыковой соединители; 7 – дроссель-трансформатор; 8 – рельс; 9 – двухголовая накладка; 10 – болт с шайбой и гайкой; I и II – пути

рельсами путей устанавливают междупутный соединитель.

Стыковые соединители (рис. 7.6, в) на участках постоянного токаи выполняют из медного гибкого провода сечением 70 мм² и площадью контакта в месте приварки не менее 250 мм², а на участках переменного тока — сечением 50 мм² и такой же площадью контакта. При этом во время работ по смене рельсов и накладок, а также при разгоне зазоров и движении путейской тележки соединители или отрываются, или их приходиться отрывать, а затем вновь приваривать.

Для увеличения электропроводности предлагается в рельсовых стыках взамен приварных соединителей применить мазь из черного порошкового графита и универсальной тугоплавкой водостойкой смазки, смешиваемых в равных частях. В последнее время в рельсовых стыках начали применять пружинные шайбы, стабилизирующие сопротивление, методы расчета которых разработаны В.Л. Григорьевым.

 

7. 4. Репеллентная защита от перекрытия изоляции птицами

 

Защита изоляции от перекрытий из-за их загрязнения материлами птичьих гнезд или защита от гнездования может быть выполнена несколькими способами, основанными на отпугивании — репеллентности; в том числе подражанием крикам хищных птиц с помощью магнитофона, а также электропотенциальная (электропеллентная) защита, которая оказалась наиболее эффективной.

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 небольшого, неопасного для ее жизни тока. Основным элементом 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 (рис.7.7, а) репеллентный провод электрическим соединителем подключается к антенне, подвешенной на изоляторах к нескольким ригелям параллельно контактным подвескам. Длина антенны и расстояние между нею и ближайшей контактной подвеской принимается по инструкции МПС России

 

Рис. 7.7. Репеллентные защиты: И. А. Беляева на ригеле жесткой поперечины (а) и фирмы «Сименс»: вид сбоку (б), сверху (в); 1 – ригель; 2 – голый репеллентный провод; 3 – тарельчатый изолятор; 4 – седлообразный (орешковый) изолятор; 5 – кабель; 6 – провод антенны; 7 – контактная подвеска; 8 – знак «Опасное место»; 9 – опора; 10 – стержневой изолятор; 11 – дугогасящие рога

 

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 провод подается не от антенны, а от осветительной сети через малогабаритный трансформатор мощностью около 100 Вт, установленный на ригеле и повышающий напряжение до 5 кВ.

Действует защита следующим образом. Приступая к постройке гнезда, птица, пытаясь отодвинуть мешающий ее репеллентный провод, захватывает его клювом. Поскольку она находится на заземленном ригеле, то в этот момент через нее пройдет не смертельный, но создающий достаточный отпугивающий эффект ток 6—10 мА, после разряда которого птица улетает (для создания такого разрядного тока длина антенны должна равняться 160—190 м).

Конструкция репеллентной защиты разработана также фирмой «Сименс» (рис. 7.7, б, в). Однако при ее применении птицы погибают, в связи с чем в России применяется схема И.А. Беляева как наиболее полно отвечающая требованиям экологии.

 

7 5 Защита проводов воздушных промежутков контактной сети

 от пережогов токоприемниками

 

Пережоги контактных проводов в местах секционирования контактной сети на изолирующих сопряжениях происходят обычно при перекрытии полозами токоприемников проводов с разными потенциалами проводов, находящихся под рабочим напряжением, и проводов, имеющих пониженный потенциал или обесточенных. Возникает электрическая дуга, ток которой в большинстве случаев недостаточен для срабатывания защиты на тяговых подстанциях или постах секционирования, вследствие чего и происходят пережоги сходящих ветвей контактных проводов в зоне отрыва от него полозов токоприемников.

Такие пережоги возможны и в случае перекрытия полозом токоприемника проводов изолирующего сопряжения, один из которых находится под рабочим напряжением, а второй по каким-либо причинам заземлен, а также при проходах токоприемника через секционные изоляторы. При недостаточном быстродействии защиты от коротких замыканий в этих случаях происходит пережог контактного провода. Пережог может быть и при коротком замыкании на крыше ЭПС, который не может отключить быстродействующий или главный выключатели. Этому способствуют также контактные элементы токоприемника с повышенным переходным сопротивлением (например, угольные) и недопустимо большая уставка защиты питающего фидера на тяговой подстанции.

Для защиты от пережогов применяют следующие устройства: экранирующие полосы или уголки, дугогасящие рога, изоляцию несущего троса, изоляционные втулки на контактных проводах, шунтирующие воздушный промежуток быстродействующие выключатели (ВАБ).

Экранирующие полосы устанавливают на нормально открытых изолирующих сопряжениях. Они охватывают провода сходящей ветви в зоне отрыва от нее полозов токоприемников (рис. 7.8). Конструкции полос отличаются для двойных и одинарных контактных проводов. В поддерживающие струны в месте установки стальных полос включают орешковые изоляторы и одновременно увеличивают расстояние между ветвями изолирующего сопряжения до 550— 600 мм. Полосы длиной от 0,6 до 1 м каждая устанавливают на протяжении 6 м с обеих сторон контактного провода и соединяют болтами. Для обеспечения одновременной работы двойных контактных проводов в зоне отрыва полоза токоприемника через каждые 3 м соединяют специальными скобами.

Полосы, выпускаемые мастерскими Западно-Сибирской железной дороги, рекомендуется устанавливать на отходящую ветвь по ходу движения, начиная от середины шестиметровой зоны подхвата обеих ветвей. Общая длина полос 9 м (по контактным проводам). Изоляция на несущем тросе длиной 10—15 м устанавливается с начала зоны подхвата.

Защитные полосы предохраняют контактный провод от воздействия дуги с боков выше нижнего края паза провода, оставляя нижнюю рабочую часть его свободной для скольжения токоприемника. Даже в случае пережога контактного провода полосы принимают на себя натяжение, предупреждая падение провода. Наличие за-

 

 

Рис. 7.8. Устройство защиты проводов от пережога на изолирующем сопряжении участков постоянного (а) и переменного (б) тока; полосы-экраны на одном (в) и двух проводах (г) в пролете (д); I — изоляция несущего троса; 2 — изоляция контактного провода; 3 — экран; 4 — хвостовик; 5 — узел вертикальной фиксации; 6 - полоса; 7 — провод; 8 — скоба: 9 — болт с шайбой и гайкой

щитных полос с болтами несколько увеличивает приведенную массу контактной подвески в месте ее концентрации в переходном пролете, отрицательно влияя на токосъем.

Дугогасящие рога, устанавливаемые в месте отрыва полоза токоприемника от контактного провода, уходящего на анкеровку, применяют на линиях постоянного и переменного тока. В качестве изоляции на контактном проводе и на несущем тросе перед рогом для защиты от дугового воздействия применяли светостойкие полиэтиленовые трубки.

Автоматические сигнальные указатели (сигнализаторы) применяют на линиях постоянного тока перед изолирующими сопряжениями анкерных участков с нормально-отключенными продольными разъединителями. Они являются встроенными диагностическими устройствами.

В случае снятия напряжения с контактной сети, примыкающей к сопряжению, происходит автоматическое включение мигающих огней сигнального указателя «Опустить токоприемник», представляющего собой щиты с горизонтально расположенными линзами белого цвета. При этом машинист обязан опустить токоприемник и так проследовать изолирующее сопряжение до сигнального указателя «Поднять токоприемник». Остановка с поднятым токоприемником в местах секционирования недопустима, так как это приводит к пережогу проводов из-за того, что при наличии двух ветвей провода на различной высоте площадь контакта полоза с проводами недостаточна.

Схемы с мгновенным повторным включением сработавших на короткое замыкание быстродействующих выключателей, установленных на постах секционирования и на тяговых подстанциях, применяют на линиях постоянного тока. Это во многих случаях может предотвратить возникновение электрической дуги (или погасить ее) при замыкании полозом токоприемника секций контактной сети с разными потенциалами. Кроме рассмотренных защитных устройств есть много других.

В искусственных сооружениях малой и большой длины имеются защитные сооружения, связанные с контактными сетями. На пешеходных мостиках и путепроводах это щиты ограждения, а под ними отбойники несущих тросов и контактных проводов, изолированные вставки с обводами, дополнительные несущие тросы, ограничители подъема контактных проводов, промежуточные точки подвеса при анкеровке несущих тросов на сооружение и др.

На сооружениях большой длины – мостах с ездой понизу – это отбойники и фиксаторы; в тоннелях горизонтальные гирлянды изоляторов, колпаки над изоляторами, защищающие их от воды, капающей со свода и др.