Федеральное агенство железнодорожного транспорта

• Название: Федеральное агенство железнодорожного транспорта
• Дата: 12.10.2022
• Размер: 0.63 Mb.
• Имя файла: KS_i_LEP_lr_1.docx
• Тип: Лабораторная работа; #730082
• страница: 2 из 3

1.4 Провода КС
Контактные провода являются одним из основных элементов контактной сети. Материал для контактных проводов должен обладать высокой механической прочностью, износостойкостью (твердостью), электропроводностью, термостойкостью (теплопроводностью). Высокая механическая прочность проводов позволяет давать им большие натяжения. Это повышает ветроустойчивость контактных подвесок, улучшает качество токосъема, особенно при высоких скоростях движения поездов, обеспечивает устойчивую работу цепной подвески. Высокая электропроводность проводов способствует снижению потерь электрической энергии в контактных подвесках. Термостойкий материал сохраняет при высоких температурах нагрева прочность и твердость.

Предприятия-изготовители поставляют бесстыковые медные, низколегированные (с легирующими компонентами в меди 0,01 — 0,08 %) и бронзовые (с легирующими компонентами в меди более 0,08 %) контактные провода. Их изготовляют методом непрерывного литья и проката катанки. Этот метод позволяет получить контактный провод бесстыковым, т.е. без мест соединения (пайкой, сваркой) по всей строительной его длине.

Для электрифицированных железных дорог используют фасонные контактные провода (рисунок 1.11, а) и фасонные овального профиля (рис. 1.11, б) с двумя продольными желобками для захвата головки провода зажимами. Достоинством овальных проводов является их повышенный на 10 % допустимый длительный ток (ввиду большего периметра профиля и поэтому — лучшего охлаждения) и меньшее аэродинамическое сопротивление. Последнее очень важно, так как позволяет при проектировании новых линий увеличивать длину пролета, а на эксплуатируемых линиях, где пролет уже выбран, иметь повышенную ветроустойчивость контактной сети.


Рисунок 1.11 – Профиль контактных проводов

Контактные провода изготовляют следующих марок: МФ — медный фасонный, МФО — медный фасонный овальный, БрФ — бронзовый фасонный, БрФО — бронзовый фасонный овальный. К марке провода добавляют его номинальную площадь сечения. Тогда обозначение провода, например, низколегированного фасонного сечения 100 мм², будет НлФ-100.

Бронзовые контактные провода на верхней части сечения (на головке) должны иметь одну отличительную канавку, а низколегированные — две канавки, расположенные симметрично относительно вертикальной оси. В обозначениях низколегированных и бронзовых контактных проводов на трафарете барабана после букв Нл и Бр указывают легирующий компонент и расчетный процент его содержания, например: НлОл 0,04Ф-100 — низколегированный с присадкой олова (0,04%), фасонный, площадью сечения 100 мм²; БрЦр 0,5Ф-100 — бронзовый с присадкой циркония (0,5%), фасонный, площадью сечения 100 мм².

В низколегированных контактных проводах, кроме олова (0,03— 0,06 % Sn), в качестве легирующих компонентов применяют также магний (0,04—0,06 % Mg), цирконий (0,04—0,06 % Zr), кремний (0,03—0,06 % Si) и титан (0,01—0,04% Ti); в бронзовых контактных проводах — магний (0,15—0,3% Mg), кадмий (0,08—1,1 % Cd), цирконий (0,4—0,6 % Zr), а также магний (0,1—0,2 % Mg) вместе с цирконием (0,1—0,2%). Бронзовые контактные провода по сравнению с медными и низколегированными имеют более высокую износостойкость, прочность и термостойкость, но меньшую проводимость, которая дает снижение потерь электроэнергии в контактной сети. Поэтому в качестве легирующих добавок к меди рекомендуется использовать недорогие и недефицитные металлы, которые, повышая износостойкость контактных проводов, незначительно уменьшают их проводимость до оптимального уровня (значения).

Контактный провод подвешивается к несущему тросу. Несущие тросы цепных контактных подвесок должны обладать большой механической прочностью, невысоким коэффициентом температурного линейного удлинения, чтобы не вызывать больших изменений стрел провеса контактных проводов, и быть атмосферостойкими.

В качестве несущих тросов применяют неизолированные монометаллические, биметаллические и комбинированные многопроволочные провода.

Монометаллические провода (рисунок 1.12, а) свивают из проволок, изготовленных из одного металла (медные, бронзовые, алюминиевые, стальные).

Биметаллические провода (рисунок 1.12, б) свивают из биметаллических проволок, имеющих сердцевину из одного, а оболочку — из другого металла (сталемедные, сталеалюминиевые).

Комбинированные провода свивают из проволок, изготовленных из разных металлов (рисунок, 1.12, в) либо из биметаллических проволок и проволок, изготовленных из одного металла (рисунок 1.12, г), например, сталеалюминиевые.


Рисунок 1.12 – Профиль несущих тросов
Многопроволочные провода изготавливают из круглых проволок, причем в центре помещают одну проволоку. На эту центральную проволоку навивают один или несколько повивов (слоев) проволок в зависимости от требуемой площади сечения провода. При одной проволоке в центре и равном диаметре всех проволок первый повив имеет шесть проволок, а каждый последующий — на шесть проволок больше. Все проволоки одного повива должны иметь одинаковый диаметр, диаметры проволок отдельных повивов могут быть различными.

Условные обозначения многопроволочных проводов, используемых в качестве несущих тросов, состоят из буквенной и цифровой частей. Буквы указывают материал и конструкцию провода:

М — медный; Бр — бронзовый; С — стальной; ПБСМ — биметаллический сталемедный; АС — комбинированный сталеалюминиевый; АПБСА — комбинированный из алюминиевых и биметаллических сталеалюминиевых проволок. Цифры указывают на номинальную площадь сечения провода в квадратных миллиметрах. Например, М-120 означает: провод медный площадью сечения 120 мм².

Материал несущего троса определяется конструкцией цепной подвески, необходимой площадью сечения всех ее проводов (обычно в медном эквиваленте), месторасположением электрифицированной линии и другими условиями.

На электрифицированных линиях России применяют в основном медные (М) и биметаллические сталемедные (ПБСМ) тросы. В небольшом количестве эксплуатируются также бронзовые (Бр) и биметаллические сталеалюминиевые (ПБСА) тросы. В последнее время с целью недопущения снижения надежности контактной сети запрещено дальнейшее применение проводов марки ПБСМ1(2)-70, ПБСМ1(2)-95 в качестве несущего троса. Вместо проводов марки ПБСМ рекомендуется применять провода марки М-120.

Медные провода в качестве несущих тросов применяют на электрифицированных участках постоянного тока, т.е. там, где требуется большая электрическая проводимость несущего троса.

Медные многопроволочные провода марки М изготовляют из медной твердотянутой проволоки.

В тех случаях, когда большая проводимость несущего троса не требуется, на участках переменного тока и на станционных путях используют биметаллические несущие тросы.

Биметаллические сталемедные провода изготовляются двух марок: ПБСМ1 — провод биметаллический сталемедный первого класса проводимости и ПБСМ2 — то же второго класса проводимости. Для изготовления проводов ПБСМ1 и ПБСМ2 применяют биметаллическую проволоку соответственно БСМ1 и БСМ2. В проволоках БСМ1 толщина медной оболочки составляет 10% радиуса проволоки, в проволоках БСМ2 — только 7 %. Поэтому провода ПБСМ1, свитые из проволок БСМ1, имеют меньшее электрическое сопротивление, чем провода ПБСМ2, свитые из проволок БСМ2.

На второстепенных путях в качестве несущих тросов цепных подвесок допускается применять провода ПБСМ-70 и ПБСМ-95, скрученные из 19 сталемедных проволок. При использовании биметаллического провода в качестве несущего троса следует применять провод ПБСМ 1, имеющий первый класс проводимости. Провод ПБСМ2 для этих целей применять не рекомендуется.

Провода ПБСМ используют также в качестве поперечных несущих и фиксирующих тросов гибких и жестких поперечин и провода группового заземления опор контактной сети.

Стальные канаты имеют высокую механическую прочность, однако, ввиду того что они сильно подвержены атмосферной коррозии, срок их службы не превышает 20 лет, а в зонах с повышенным загрязнением и повышенной влажностью — не более 10 лет. Даже применение оцинкованной проволоки для изготовления стальных канатов не обеспечивает достаточно надежной их защиты от коррозии, особенно в местностях, расположенных вблизи моря или промышленных предприятий. Для защиты от коррозии в эксплуатации их должны периодически покрывать атмосферостойкими антикоррозионными смазками.

Из-за повышенного сопротивления стальных рельсов переменному току, а также относительного низкого переходного сопротивления рельсы - земля обратный тяговый ток стекает с рельсов в землю и протекает в земле. В результате ничем не скомпенсированное магнитное поле контактной подвески, где могут протекать токи до 1000 А, оказывает значительное влияние на окружающую среду. Например, даже в нескольких десятках метров от линии аудиоаппаратура будет издавать устойчивый фон переменного тока.

Система с экранирующим и усиливающим проводами (в германии ее называют системой с пассивным обратным проводом) достаточно проста (см.рис.1). С полевой стороны опор контактной сети на небольшом расстоянии (0,8 - 1 м) друг от друга подвешиваются два провода, один из которых (усиливающий) соединяется каждые 500 - 600 м с контактной сетью, а другой (экранирующий) - с рельсовой сетью (с интервалом 3 - 4 км).

Питающий провод КС – это провод, по которому осуществляется питание проводов КС от тяговой подстанции.

Отсасывающий провод КС – это провод, по которому обратный тяговый ток возвращается на тяговую подстанцию.

В качестве усиливающих, питающих и отсасывающих линий применяют алюминиевые провода площадью сечения 150 или 185 мм² из твердотянутых алюминиевых проволок. Алюминиевые провода уступают медным в электропроводности и механической прочности. Проводимость алюминия в 1,65 раза меньше, чем проводимость меди, но алюминий легче меди примерно в 3 раза. Поэтому алюминиевые провода, эквивалентные по проводимости медным, примерно в 2 раза легче медных.

Струны контактной подвески предназначены для крепления проводов к несущему тросу и должны обеспечивать возможность свободных продоль­ных перемещений контактных проводов при изменениях температуры.

Расстояние между струнами не должно превышать 10 м при полукомпен­сированной и 8 м - при компенсированной подвеске (в конкретном случае определяется расчетом).

Двойные контактные провода полукомпенсированных подвесок крепятся на общих струнах с отдельными нижними звеньями одинаковой длины для каждого провода.

Струны изготавливаются из биметаллической сталемедной проволоки диаметром 4 мм, допускается применение струн из проволоки диаметром 3 мм, а также из 2-х проволок сталемедных или медных диаметром не менее 2-х мм. С разрешения службы электроснабжения могут быть применены струны из полимерного каната диаметром не менее 3 мм при условии, что они чередуются через одну с металлическими.

При скорости движения электроподвижного состава более 70 км/ч в опорных узлах применяют рессорные струны из биметаллической сталемедной проволоки диаметром 6 мм. Они изображены на рисунке 1.13.


Рисунок 1.13 – Рессорная струна
1.5 Электрические соединители КС
Электрические соединители (продольные и поперечные) на сопряжениях анкерных участков, отдельных секций на железнодорожных станциях, на воздушных стрелках, усиливающих проводов — с контактной подвеской, несущих тросов — с контактными проводами, для подключения разъединителей и разрядников или ограничителей перенапряжения (ОПН) должны обеспечивать надежный электрический контакт, эластичность контактной подвески и по своей длине — продольные температурные перемещения проводов.

Продольные соединители устанавливают в местах сопряжения анкерных участков, на воздушных стрелках и в местах подключения усиливающих и питающих проводов к контактной подвеске. Суммарная площадь сечения продольных соединителей должна быть равна площади сечения соединяемых ими подвесок, причем для надежного контакта продольные соединители на главных путях и других ответственных местах контактной сети выполняют из двух и более параллельно расположенных проводов.

В гололедных районах продольные соединители на сопряжениях анкерных участков подключают таким образом, чтобы обеспечить эквивалентную площадь сечения в пределах переходного пролета для создания возможности плавки гололеда на контактных проводах.

Питающие линии, электрические соединители от усиливающих проводов, шлейфы разъединителей, разрядников и ограничителей перенапряжения подключают непосредственно к электрическому соединителю между несущим тросом и контактным проводом. Длину шлейфов при подключении к компенсированной контактной подвеске выбирают с учетом температурных перемещений проводов.

Продольные электрические соединители к питающим и усиливающим проводам у анкеровок следует подсоединять к выходящим из заделки свободным концам.

Продольные электрические соединители на неизолирующих сопряжениях и обводы подсоединяют к каждому несущему тросу двумя соединительными зажимами и к каждому контактному проводу — одним питающим зажимом.

Продольные электрические соединители на неизолирующих сопряжениях по своей длине и взаимному расположению мест крепления на несущих тросах должны обеспечивать температурные перемещения в противоположных направлениях проводов сопрягаемых анкерных участков.

Расположение мест крепления электрического соединителя на каждой ветви анкерного участка следует выбирать с учетом продольных перемещений компенсированных проводов.

Пересекающие и анкерные ветви, а также отдельные провода контактной сети одной секции должны быть соединены электрическим соединителем с находящейся рядом контактной подвеской.

Все виды электрических соединителей и шлейфы разъединителей следует выполнять из медных проводов площадью сечения 70— 95 мм² на участках переменного тока и 95—120 мм² — на участках постоянного тока. Допускается применение медных гибких проводов МГ с той же площадью сечения.

Для соединения несущих тросов и контактных проводов допускается применять при постоянном токе электрические соединители из медных проводов (МГ) площадью сечения 70 мм². Электрические соединители могут быть также выполнены из алюминиевых и сталеалюминиевых проводов соответствующей площади сечения по меди с использованием оконцевателей из плакированных пластин.

Поперечные электрические соединители между несущими тросами и контактными проводами на перегонах, главных и приемо-отправочных путях железнодорожных станций устанавливают за пределами рессорных или первых вертикальных струн на расстоянии 0,2—0,5 м от их мест крепления. Они должны быть при постоянном токе в каждом пролете, а на малодеятельных участках постоянного тока и при переменном токе на равнинах и спусках — через пролет, на подъемах и в зонах трогания и разгона — в каждом пролете.

Поперечные соединители устанавливают между всеми проводами контактной сети, относящимися к одному пути или группе путей на станции (контактными, усиливающими проводами и несущими тросами). Такое соединение обеспечивает протекание тока по всем параллельно расположенным проводам.

Поперечные электрические соединители между несущими тросами и контактными проводами при токопроводящих струнах не устанавливают.

Электрические соединители между усиливающими проводами и контактной подвеской устанавливают на затяжных подъемах и в зонах трогания и разгона — в каждом пролете, а вне этих зон — через 3-4 пролета. Подсоединять эти электрические соединители следует к электрическому соединителю между несущим тросом и контактным проводом. Различные виды соединителей изображены на рисунке 1.14.

Рисунок 1.14 – Электрические соединители

1.6 Изолирующие устройства КС
Изоляторы контактной сети предназначены для изоляции токоведущих частей контактной сети, в отличие от изоляторов воздушных линий электропередачи, работают в специфических условиях эксплуатации. Поэтому их классификация отличается от классификации изоляторов воздушных линий электропередачи, в первую очередь, по назначению. Кроме подвесных и натяжных изоляторов, на контактной сети применяются консольные, фиксаторные и секционные изоляторы, а также изолирующие вставки.


Рисунок 1.15 – Подвесной изолятор
Подвесные изоляторы тарельчатого типа (рисунок 1.15) на контактной сети постоянного тока, как правило, соединяют в гирлянды по 2 изолятора, а на дорогах переменного тока — по 3, 4 или 5 изоляторов в зависимости от уровня загрязнения воздуха в конкретном районе.

Натяжные изоляторы (рисунок 1.16), воспринимающие еще и горизонтальную нагрузку, устанавливаются в несущих тросах в местах расположения секционных изоляторов, в тросах жестких и гибких поперечин, а также при анкеровке проводов. Натяжные изоляторы могут быть как тарельчатого и стержневого типа.



Рисунок 1.16 – Натяжной изолятор
Консольные изоляторы (рисунок 1.17) предназначены для изоляции опор от частей контактной сети, находящихся под напряжением. Они выполняются стержневыми фарфоровыми и полимерными.


Рисунок 1.17 – Консольный изолятор
Фиксаторные изоляторы (рисунок 1.18) предназначены для изоляции фиксаторов контактного провода от заземленных конструкций. На железных дорогах постоянного тока применяют как тарельчатые, так и стержневые изоляторы, на дорогах переменного тока преимущественно стержневые.


Рисунок 1.18 – Фиксаторный изолятор
Секционный изолятор (рис. 1.19) является особым видом изоляторов, применяемых на воздушных линиях, так как по нему проходит полоз токоприемника. Он предназначен для разделения контактной сети на секции. Устанавливается в основном на станционных путях. При этом во время замыкания или размыкания полозом секций на секционном изоляторе может появиться электрическая дуга, поэтому он оборудован устройствами дугоотведения и дугогашения.



Рисунок 1.19 – Секционный изолятор
Для секционирования контактной сети на перегонах и главных путях станции применяют изолирующие сопряжения на прямых и кривых участках пути радиусом более 2000 м трехпролетные или четырехпролетные, радиусом 2000 м и менее и в ограниченных (стесненных) по габариту местах — трехпролетные. При такой схеме между анкерными опорами устанавливают две переходные опоры, на которых монтируют провода таким образом, чтобы в пролете между переходными опорами контактные провода были на определенном расстоянии один от другого, образуя так называемый воздушный промежуток, обеспечивающий плавный переход полоза токоприемника с одного анкерного участка на другой и, одновременно, электрическую изоляцию между ветвями этих контактных подвесок.

На изолирующих сопряжениях не допускается совмещение компенсированных и полукомпенсированных контактных подвесок.

Фиксаторы, струны, консоли, электрические соединители не должны соприкасаться, обеспечивая изоляцию анкерных участков при температурных изменениях.

Контактные провода в переходном пролете относительно УГР постепенно повышаются в сторону анкеровки, находясь на одном уровне в средней части переходного пролета. У переходных опор А и Б в приподнятые контактные провода и несущие тросы, идущие на анкеровку, врезают изоляторы.

Для более плавного прохода токоприемника может быть применена четырехпролетная или пятипролетная схема изолирующего сопряжения анкерных участков. Тогда между анкерными опорами размещают три переходные опоры, причем на средней опоре контактные провода располагают в одном уровне. На остальных переходных опорах провода подвешивают так же, как и в трехпролетном изолирующем сопряжении.

Переход токоприемника с одной секции контактной сети на другую в этом случае происходит в зоне средней переходной опоры, а не в середине пролета.

Изолирующие сопряжения, как правило, располагают на прямых участках пути. На двухпутных участках переходные опоры разных путей смещают вдоль пути примерно на 5 м, чтобы обеспечить необходимое безопасное расстояние между перекрывающими фиксаторами (не менее 800 мм).

Перемещение контактных проводов, а в компенсированной подвеске — и несущих тросов осуществляется поворотными консолями и фиксаторами, которые установлены для каждой ветви раздельно. При установке одной поворотной консоли на переходной опоре в компенсированной подвеске один или оба несущих троса подвешивают на роликах. Этот вариант в практике применяют крайне редко. Анкерные ветви контактных проводов и несущих тросов допускается заменять вставками из сталемедного провода.

На линиях переменного тока при питании секций разными фазами, а также в случае питания напряжением разного рода тока и при подходах к заземленным участкам подвески в искусственном сооружении со стесненными габаритами, где недопустимо замыкание двух секций через токоприемник, применяют нейтральные вставки.

Нейтральные вставки устраивают из двух изолирующих сопряжений анкерных участков, расположенных последовательно один за другим. При проходе нейтральных вставок недопустимо одновременное перекрытие (шунтирование) токоприемниками обоих изолирующих сопряжений. Поэтому длину нейтральной вставки монтируют большей, чем расстояние между крайними токоприемниками ЭПС при любом сочетании. При обращении электропоездов эта длина составляет около 200 м (или не менее 140 м между переходными опорами). Если на участке работает только электровозная тяга, длину нейтральной вставки между переходными опорами принимают 80—120 м (или на длину сплотки из пяти электровозов).

ЭПС проходит нейтральную вставку по инерции, с отключением тока, о чем предупреждают сигнальные знаки «Отключить ток» за 50 м до начала нейтральной вставки, а также знак «Включить ток на электровозе» для электровозов через 50 м и знак «Вклюнить ток на электропоезде» для электропоездов через 200 м после нейтральной вставки.

Токоприемник в момент нахождения в пределах изолирующего сопряжения замыкает (шунтирует) полозом обе секции контактной сети. При этом, если заезд осуществляется на обесточенный или заземленный участок и под нагрузкой, в том числе на нейтральную вставку, между полозом токоприемника и контактным проводом возникает электрическая дуга, приводящая к пережогу провода, и, более того, развиваясь, она может переброситься на несущий трос с последующим пережогом других проводов и троса.