Боротьба з перепалами проводів на залізницях
Перепали контактних проводів і тросів, що несуть, у більшості випадків викликають значні пошкодження контактної мережі. На відновлення таких пошкоджень витрачається 2,5-3 год, що призводить до великих затримок під час руху поїздів. Ушкодження проводів ДПР та ЛЕП-10 кВ, підвішених на опорах контактної мережі, в окремих випадках
(при захльостуванні на ланцюгову підвіску) також порушують рух поїздів. Наприклад, у 2000 р. по мережі доріг сталося 162 випадки обриву та перепалу проводів ланцюгової підвіски, які є наслідком незадовільного утримання контактної мережі та електрорухомого складу.
Основними причинами перепалів проводів є такі: підвищений нагрівання живильних або сполучних затискачів внаслідок погіршення контакту; перекриття та пробої ізоляторів; зіткнення із заземленими частинами; місцеві нагрівання (дотик проводів); короткі замикання на електрорухомому складі; в'їзд на відключену або заземлену ділянку.
Експериментальні дані підтверджують, що зміцнення, тобто. зниження механічної міцності проводів через нагрівання (небезпечне за умовами експлуатації), відбувається за наступних температур, °С:
Контактний провід. 200-210
Несучий трос. 160-170
Алюмінієві дроти та троси. 140-150
Сталемідні троси (ПБСМ). 210-220
Нагрів контактного дроту до температури вище 300°З напрузі 10 000 Н, як правило, призводить до його розриву.
Причини та умови виникнення перепалів.Температура контактного проводу в місці зіткнення з полозом струмоприймача залежить від наступних факторів: характер контакту - дуговий або бездуговий, нерухомий або переміщається; стану контактних поверхонь (ступеня забруднення) та зусилля натисканняструмоприймача; матеріалу контактів (контактного опору); значення та часу проходження струму; схеми живлення (одностороння чи двостороння); ступеня зносу контактного дроту та його натягу.
Дугові перепали відбуваються при заїзді електрорухомого складу на відключену секцію або знижений з-за великого падіння напруги на фідерній зоні потенціал. У більшості випадків струм дуги між проводами і полозом менший за струм уставки вимикачів підстанції або посту секціонування, тому захист може не спрацювати. Дуга горить тривалий час і найчастіше перепалює дроти тієї гілки, з якої сходить струмоприймач.
Бездугові перепали відбуваються при заїзді електрорухомого складу на заземлену (найчастіше через коротке замикання) секцію.
Для виключення дугових перепалів контактних проводів повітряні проміжки мають бути виконані таким чином, щоб дуга надійно гасилася. Одним з можливих способів є установка на контактний провід гілки спеціальних дугогасящих рогів (рис. 2.5). Таке рішення пов'язане з певними труднощами конструктивного порядку, оскільки роги дугогасіння внаслідок температурної деформації контактних проводів виявляються при крайніх температурах навколишнього повітря не в тих місцях, де дугогасіння найбільш ефективно. Для усунення цього недоліку можна проводити сезонне регулювання довжин струн в перехідному прольоті, чим досягається зміщення місця відриву полоза від контактного проводу гілки в зону установки дугогасних рогів.
Установка пристрою дугогасного захисту контактних проводів від перепалів на ізолюючому поєднанні постійного струму виконується бригадою електромонтерів контактної мережі у складі дев'яти осіб зі зняттям напруги з обох секційконтактної мережі ізолюючого сполучення. Робота дуже трудомістка і потребує перерви у русі поїздів («вікна») тривалістю 2 години. Застосовуються знімна ізолююча вежа та робочий майданчик дрезини або автомотриси, з якою визначають середину зони одночасної взаємодії струмоприймача з двома гілками ізолюючого сполучення (на трипрогоновому сполученні – середина перехідного прольоту,
Мал. 2.5. Штампований сталевий оцинкований ріг:
а- з напівзатискачами К-053;б- із затискачами К-046
на чотирипролітному - у середньої перехідної опори). Захисний пристрій розміщують у бік гілки, що йде на анкерування. На розрізаний контактний провід надягають поліетиленову трубку і переміщують до проектного положення. У зоні входу струмоприймача встановлюють роги на поліетиленову трубку так, щоб забезпечувався надійний постійний контакт полоза струмоприймача з рогами за будь-яких температурних змін положення проводів підвіски.
Один ріг (гасить) встановлюють на зовнішній щодо повітряного проміжку контактний провід відходить гілки так, щоб струмоприймач, зійшовши з рогу, продовжував рух по ізоляції ще 3-5 м, а другий - на внутрішній провід по ходу струмоприймача на відстані 400-500 мм від початку зовнішнього рогу.
Усе це попереджає появу дуги при в'їзді ізоляцію внутрішнього дроту, т.к. струмоприймач рухатиметься ще по рогу. На трос, що відходить і робочої гілок ізолюючого сполучення в зоні розриву дуги надягають розрізні поліетиленові трубки - по дві на кожну гілка (рис. 2.6).
Захисний пристрій на ізолюючій парі та нейтральній вставці
Мал. 2.6. Загальний вигляд захищеного ізолюючого
сполучення постійного струму(двостороннє
Мал. 2.7. Встановлення захисного пристрою на ізолюючому сполученні змінного струму та нейтральній вставці (двосторонній рух)
змінного струму виконується за тими ж умовами і тим самим складом виконавців, що і на постійному струмі, але вікно дещо подовжується (2-3 години). Нормовані відстані такого захисного пристрою вказані на рис. 2.7.
Можна запобігти виникненню дуги ще одним способом: миттєвим АПВ. При в'їзді електрорухомого складу на відключений ділянку в момент замикання полозов струмоприймача гілок двох секцій на відключену секцію подається напруга. Якщо вимкнена секція не була при цьому заземлена (наприклад, через коротке замикання), напруга на обох секціях виявиться приблизно рівною номінальному. Відбувається миттєве АПВ швидкодіючого вимикача і дуга між полозом і гілкою контактного дроту, що відходить, не виникає.
Застосування схеми миттєвого АПВ виявилося успішним. Однак, незважаючи на це, враховуючи можливість випадків, коли дуга виникає в умовах невеликої різниці напруги на секціях, що поділяються повітряним проміжком, тобто. коли з жодної з секцій не знято напруга і тому миттєве АПВ немає, повітряні проміжки додатково обладнуються дугогасящими пристроями; їх основними елементами є сталеві оцинковані роги дугогасні і ізолюючі трубки на контактному проводі за рогами і на несучому тросі.
Розглядаючи заходи щодо запобігання перепалу контактних проводів, слід зазначити, що у місцях найбільш ймовірних перепалів (у перехідних прольотах повітряних проміжків) доцільно застосовувати контактні проводи з підвищеною термостійкістю (наприклад, бронзові), подвійні чи збільшеного перерізу.
На ділянках постійного струму перед ізолюючими сполученнями анкерних ділянок з нормально відключеними поздовжніми роз'єднувачами встановлюють сигнальний покажчик «Опустити струмоприймач». У разі зняття напруги з контактної мережі, що примикає до пар, відбувається автоматичне включення миготливих вогнів сигнального покажчика. Машиніст повинен опустити струмоприймач і пройти ізолююче сполучення до сигнального покажчика «Підняти струмоприймач». Зупинка з піднятим струмоприймачем у місцях секціонування неприпустима, т.к. це призведе до перепалу контактного дроту. Дві гілки дроту знаходяться на різній висоті, тому тиск на них і щільність контакту струмоприймача з дроти недостатні. Навіть при невеликих струмах (від допоміжних машин або від перетікання через полоз), а також при рушанні з місця через значне нагрівання проводу відбувається його розрив. Ці місця позначають чотирма чорними і трьома білими смугами на перехідних опорах.
Перебіги контактного дроту поза місцями секціонуванняможуть виникати через:
- наявності ожеледиці, паморозі та недостатнього натискання струмоприймача при замерзанні мастила в шарнірах;
- зайвої кількості сухого графітового мастила, що має низьку провідність, на полозах струмоприймачів при великих струмових навантаженнях (наприклад, при рушанні з місця поїздів);
- попадання піску на полози струмоприймачів при екіпіруванні електровозів, особливо там, де це поєднується з нанесенням на полози графітового мастила;
- підйому та опускання струмоприймачів під навантаженням або при їх підйомі під час короткого замикання у високовольтних ланцюгах електрорухомого складу.
Опускання та підйом струмоприймачів на нерухомих електровозах або моторнихвагонах при включених допоміжних машинах і ланцюгах опалення в окремих випадках, особливо на ділянках постійного струму за безвітряної погоди, незважаючи на невеликий струм, викликають перепали контактних проводів.
При відпусканні струмоприймачів тривалість горіння дуги на ділянках постійного струму коливається від 0,2 до 2,0 с, а її довжина від 50 до 400 мм, а на ділянках змінного струму від 0,15 до 0,8 с при довжині до 700 -800 мм. Під час підйому струмоприймача може бути кілька спалахів дуги через коливання контактного дроту. Перепали проводів під час підйому струмоприймача при включених допоміжних машинах відбуваються, головним чином, якщо струмоприймачі несправні або неправильно працюють їх редукційні клапани. Опускання струмоприймача під навантаженням у процесі руху менш небезпечне: воно припустимо при швидкості понад 10—15 км/год далеко від підстанції.
У разі застосування в пасажирських вагонах електричного опалення з живленням від контактної мережі збільшується ймовірність перепалів під час підйому струмоприймача, якщо увімкнено контактор опалення. Особливо небезпечні короткі замикання ланцюгах опалення вагонів на ділянках змінного струму, т.к. на електровозах ряду серій контактор опалення не забезпечує їх відключення. Щоб уникнути перепалів, електровози необхідно обладнати електричними або механічними блокуваннями, що унеможливлюють опускання або підйому струмоприймачів при включеному головному або швидкодіючим вимикачі.
Перебіги контактних проводів у місцях торкання.Широке впровадження трисекційних електровозів постійного струму ВЛ11, що не мають послідовного з'єднання тягових двигунів, а також впровадження кратної тяги призвело до невідповідності між пусковими струмами та перетином контактної мережіна станційних шляхах. Пускові струми досягають 1600-1700 А, що викликає різке збільшення числа перепалів, особливо при сталевих тросах.
Запобігти перепалам проводів станційних шляхів можна, виконуючи наступні заходи:
— з'єднання паралельно не менше двох станційних шляхів (переважно трьох) у кожному прольоті;
- встановлення з'єднання між несучим тросом і контактним проводом біля опор і в середині прольоту;
- Забезпечення двостороннього живлення груп паралельно з'єднаних проводів шляхів від проводів головних шляхів або від станційного фідера з обох горловин станції;
- підкочування додаткового контактного дроту на станційних шляхах у місцях торкання рухомого складу.
При паралельному з'єднанні необхідно стежити, щоб у горловинах до виходу головні шляху був місць з ослабленим перетином.
Для попередження перепалів або відпалу контактних проводів у зоні торкання ЕПС слід підкочувати другий провід паралельно першому або сталемедний дріт ЛШМ-6. В обох випадках на провід, що шунтує, необхідно передавати натяг 300—500 кгс, розвантажуючи основний контактний, що дає можливість допускати значно
великі перегріви без його розміцнення. Установка шунтуючого контактного дроту замість ЛШМ-6 більш доцільна.
До паралельного з'єднання проводів станційних шляхів слід ставитись з особливою обережністю на ділянках, де можлива ожеледиця. При кратній тязі електровозами Л10 або Л11 на керівних підйомах гірських ділянок електричні з'єднання необхідно встановлювати не рідше ніж через 60-70 м. Для зниження кількості перепалів на деповських коліях відстою електропоїздів на ділянках як постійного, так і змінного струму можнарекомендувати зниження натягу контактних проводів шляхом застосування описаних вище шунтуючих проводів.