ПРИСТРОЇ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
В систему електрифікованих залізницьРосії(рис.1) входять споруди та пристрої, що становлять її зовнішню частину (теплові, гідравлічні та атомні електростанції, лінії електропередачі) та тягову частину (тягові підстанції, контактна мережа, рейковий ланцюг, живильна та відсмоктуюча лінії).
Рис.1 «Загальний вид електрифікованої ж.д.постійного струму і пристроїв, що живлять її: 1- електростанція; 2 – підвищуючий трансформатор; 3 – високовольтний вимикач; 4 – лінія електропередачі; 5 – тягова підстанція; 6 – блок швидкодіючих вимикачів та роз'єднувачів; 7 - лінія, що відсмоктує; 8 - лінія живлення; 9 – випрямляч; 10 – тяговий трансформатор; 11 – високовольтний вимикач; 12 – розрядник.
Електростанціївиробляють трифазний струм напругою 220-380, який потім підвищують на підстанціях для передачі на великі відстані.
Поблизу місць споживання електроенергії напруга знижується на трансформаторних підстанціяхдо 220 кВ і подають до районних мереж високої напруги, до яких підключені споживачі електроенергії, у тому числі й тягові підстанції електрифікованих залізниць, що живлять контактну мережу.
Електрифіковані залізниціРосії працюють на постійному чи однофазному змінному струмі.
Відносно низька напругає основним недоліком системи постійного струму. Для підтримки потрібного рівня напруги на струмоприймачі локомотивів тягові підстанції розміщують на відстані 10-25 км. На лініях з великою вантажонапруженістю та інтенсивним пасажирським рухом доводиться не лише зменшувати відстань між підстанціями, а й збільшувати перетин контактної мережі(підвішують додатковий контактний провід).
Тягові підстанції змінного струму служать лише зниження напруги змінного струму, одержуваного від електромереж, до 27,5 кВ.
Контактна мережапризначена для передачі електричної енергії, що отримується від тягових підстанцій до електрорухомого складу і повинна забезпечувати надійне струмознімання при найбільших швидкостях руху в будь-яких атмосферних умовах.
Існують різні конструкції контактної мережідля наземного електричного транспорту та метрополітенів. На наших залізницях прийнято конструкцію (рис.2), основними елементами якої є опори; контактна підвіска, що складається з несучого троса, контактних та підсилювальних проводів; консолі, фіксатори та ін.
Рис.2 Пристрій контактної мережі на двоколійному перегоні: 1 – трос, що несе; 2 – контактний провід; 3 – підсилюючий провід; 4 – струна; 5 – фіксатор; 6 – консоль; 7 – опора.
Рис.3 Ланцюгова одинарна підвіска: 1 - консоль; 2 – несучий трос; 3 – струни; 4 – ізолятор; 5 – контактний провід; 6 – фіксатор.
Опори залізобетонні або металевірозташовуються вздовж залізничної колії з відривом 65-80 м друг від друга.
Консолі укріплені у верхній частині опор. До них на ізоляторах підвішений мідний або біметалічний трос, що несе.
Контактний провідвиготовлений з міді і за допомогою струн підвішений до біметалічного або мідного троса, що несе. Відстань між струнами зазвичай становить 6-12 м-коду.
На прямих ділянках колії контактні дроти розташовані в плані зигзагоподібно щодо осі колії на 300 мм у кожну сторону (рис.4). Це необхідно для забезпечення рівномірного зношування накладок струмоприймачів електрорухомого складу.
Рис.4 Розташування контактного дроту на прямих ділянках
Таке розташування контактного дроту здійснюється за допомогою фіксаторів, розміщених на кожній опорі. Фіксатори також перешкоджають розгойдування контактної мережі від бокового вітру.
Для зменшення стріл провисання контактного дроту при сезонній зміні температури його відтягують до опор, які називаються анкерними, і через систему блоків та ізоляторів до них підвішують вантажні компенсатори (рис.5.).
Рис.5 Поєднання анкерних ділянок: 1,4 - анкерні опори; 2,3 – перехідні опори; I, II – контактні підвіски анкерних ділянок, що сполучаються.
Висота підвіски контактного дроту над рівнем верху головки рейки повинна бути не менше ніж 5750 мм і не перевищувати 6800 мм.
Для надійної роботи контактної мережі та зручності обслуговування її ділять на окремі ділянки (секції) за допомогою повітряних проміжків та нейтральних вставок (ізолюючих сполучень), а також секційних та врізних ізоляторів.
При проході струмоприймача електрорухомого складу повітряного проміжку він короткочасно електрично з'єднує обидві секції контактної мережі. Якщо за умовами живлення секцій це неприпустимо, їх розділяють нейтральною вставкою, що складається з кількох послідовно включених проміжків (рис.6).
Нейтральна вставка: 1 – додаткова контактна підвіска; 2,3 – секційні роз'єднувачі; 4,5 – попереджувальні сигнали; I,II – контактні підвіски анкерних ділянок, що сполучаються.
Застосування таких вставок необхідно на ділянках змінного струму, коли суміжні секції живляться різних фаз трифазного струму. Довжина нейтральної вставки встановлюється з таким розрахунком, щоб за будь-яких положень піднятих струмоприймачів електрорухомого складу повністю виключалося одночасне замикання контактних проводів нейтральної вставки з проводами прилеглих до неї секцій контактної мережі.
3.2 ГОСПОДАРСТВО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЗАЛІЗНИЧНИХ ДОРОГ. ОРГАНІЗАЦІЯ УПРАВЛІННЯ І ПІДПРИЄМСТВА ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Керівництво галуззю електропостачання всіх залізниць та промислових підприємств залізничного транспорту здійснює Департамент електрифікації та електропостачання ВАТ «РЗ». Головними завданнями Департаменту є забезпечення безперебійної роботи механізмів електропостачання, розвиток бази електропостачання, розробка планів електрифікації залізниць.
Департамент здійснює оперативне та технічне керівництво службами електропостачання залізниць, найважливішим завданням яких є безперебійне постачання електричної енергії електрифікованих ділянок дороги та споживачів електричної енергії у всіх галузях господарства дороги, а також усіх інших споживачів, підключених до електромереж дороги.
Свою діяльність служби здійснюють через лінійні підприємства – дистанції електропостачання.
В функції дистанцій електропостачаннявходять:
· Прийом електричної енергії від єдиної електричної мережі країни та подача її в контактну мережу;
Енергія, споживана залізничним транспортом, витрачається забезпечення тяги поїздів і живлення нетягових споживачів: станцій, депо, майстерень, пристроїв регулювання руху поїздів.
У систему електропостачання електрифікованих залізниць входять електростанції, районні трансформаторні підстанції, мережі та лінії електропередач, які називають зовнішнім електропостачанням. До внутрішнього або тягового електропостачання відносять тягові підстанції та електротягову мережу.
На електростанціях виробляється трифазний змінний струм напругою 6...21 кВ частотою 50 ГЦ. На трансформаторних підстанціях напруга струму підвищують до 750 кВ залежно від дальності передачі електричної енергії споживачам. Поблизу місць споживання електроенергії напруга знижують до 110...220 кВ і подають до районних мереж, до яких підключені тягові підстанції електрифікованих залізниць та трансформаторні підстанції доріг з тепловозною тягою.
Тягова мережа складається з контактних і рейкових проводів, які представляють відповідно живильну та відсмоктуючу лінії. Ділянки контактної мережі приєднують до сусідніх тягових підстанцій.
На залізницях використовують системи постійного струму номінальною напругою 3000 В та однофазного змінного струму номінальною напругою 25 кВ частотою 50 Гц.
Основними параметрами, що характеризують систему електропостачання електрифікованих залізниць, є потужність тягових підстанцій, відстань між ними та площа контактної підвіски.
Тягові підстанції постійного струму виконують дві функції: знижують напругу трифазного струму, що підводиться, і перетворять його в постійний. Рівень напруги на струмоприймачі електрорухомого складу при постійному струмі на будь-якій блок-дільниці повинен бути не більше 4 кВ і не менше 2,7 кВ, а на окремих ділянках допускається не менше 2,4 В. З урахуванням цих вимог тягові підстанції постійного струму розміщують недалеко один від одного (10...20 км) при максимально допустимому перерізі контактного дроту.
Тягові підстанції змінного струму служать лише зниження напруги змінного струму (до 27, 5 кВ), одержуваного від енергетичних систем. На напрямках, електрифікованих на змінному струмі з номінальною напругою 25 кВ відстань між тяговими підстанціями становить 40…60 км. Площа перерізу проводів контактної мережі в системі однофазного змінного струму приблизно вдвічі менше, ніж при постійному струмі. Однак конструкція локомотивів та електропоїздів при змінному струмі складніша, а їхня вартість вища.
Стикування контактних мереж ліній електрифікованих на різних системахструму здійснюється на спеціальних залізничних станціях.
Контактна мережа – це сукупність дротів, конструкцій та обладнання, що забезпечують передачу електричної енергії від тягових підстанцій до струмоприймачів електричного рухомого складу.
Контактна мережа складається з консолей, ізоляторів, несучого троса, контактного дроту, фіксаторів та струн та монтується на металевих або залізобетонних опорах (рис. 22.1).
Застосовуються прості (на другорядних станційних та деповських шляхах) та ланцюгові повітряні контактні мережі. Проста контактна підвіска є вільно висить провід, який закріплений на опорах. У ланцюговій підвісці (рис. 22.1) контактний провід підвішений між опорами не вільно, а прикріплений до троса, що несе, за допомогою дротяних струн. Завдяки цьому відстань меду поверхнею головки та контактним дротом залишається практично постійним. Відстань між опорами при ланцюговій підвісці становить 70-75 м.
Висота контактного дроту над поверхнею головки рейки на перегонах та станціях має становити не менше 5750 мм, а на переїздах – 6000…6800 мм.
Контактний провід виготовляють із твердотягнутої електролітичної міді спеціального профілю (рис. 22.2). Він може мати площу перерізу 85, 100 або 150 мм2.
Опори контактної мережі застосовують залізобетонні (заввишки до 15,6 м) та металеві (15 м і більше). Відстань від осі крайнього шляху до внутрішнього краю опор на перегонах та станціях має становити щонайменше 3100 мм. На існуючих електрифікованих лініях та у важких умовах допускається скорочення зазначеної відстані до 2450 мм – на станціях та до 2750 мм – на перегонах.
Для захисту контактної мережі від пошкоджень її секціонують (поділяють на окремі ділянки – секції) за допомогою повітряних проміжків (ізолюючих сполучень), нейтральних вставок, секційних та врізних ізоляторів.
Повітряні проміжки влаштовують електричної ізоляції суміжних ділянок друг від друга. Повітряний проміжок виконують таким чином, щоб при проході струмоприймача електрорухомого складу ділянки, що сполучаються електрично з'єднувалися. На межах повітряних проміжків встановлюють опори контактної мережі, що мають відмінне фарбування.
Нейтральною вставкою називається ділянка контактної мережі, де постійно відсутня струм. Нейтральна вставка являє собою кілька послідовно включених повітряних проміжків і при проходженні електрорухомого складу забезпечує електричну ізоляцію ділянок, що сполучаються.
Перегони, проміжні станції, групи колій у станційних парках виділяють на окремі секції. З'єднання або роз'єднання секцій здійснюється за допомогою секційних роз'єднувачів, що розміщуються на опорах контактної мережі або за допомогою секційних постів. Пости секціонування обладнують захисною апаратурою автоматичними вимикачами від коротких замикань.
Для забезпечення безпеки обслуговуючого персоналу та інших осіб усі металеві конструкції (мости, шляхопроводи, світлофори, гідроколонки та ін.), що безпосередньо взаємодіють з елементами контактної мережі або знаходяться в радіусі 5 м від них, заземлюють або обладнують пристроями відключення. Також у зоні впливу контактної мережі всі підземні металеві споруди ізолюють від землі для запобігання їх пошкодженню блукаючими струмами.
Пристрій контактної мережі: 1 – опора; 2 – тяга; 3 – консоль; 4, 9 – ізолятори; 5 – несучий трос: 6 – контактний провід; 7 – струна; 8 – фіксатор
Інфраструктура електрорухомих складів обов'язково включає до складу контактні мережі. Завдяки такому забезпеченню реалізується постачання цільових струмоприймачів, які, у свою чергу, надають руху транспортним засобам. Існує безліч різновидів таких мереж, але всі вони являють собою сукупність кабелів, фіксуючих та арматурних елементів, що забезпечують живлення. Також контактна мережа застосовується і для обслуговування нерухомих об'єктів, серед яких різні переїзди та станції освітлення.
Загальні відомості про контактні мережі
Це частина технічної споруди, що входить до комплексу електрифікованих шляхів та доріг. Основним завданням даної інфраструктури є передача енергії від електричного рухомого складу. З метою забезпечення можливості постачання техніки енергією від кількох підстанцій контактна мережа розбивається на кілька ділянок. Таким чином відбувається формування секцій, кожну з яких живлять окремим фідером від конкретного джерела.
Секціонування також використовується для полегшення ремонтних операцій. Наприклад, у разі пошкодження лінії буде припинено передачу енергії лише на одній ділянці. Несправну проводку за необхідності можна підключити до працюючої підстанції, що скоротить час простою. Крім того, контактна мережа залізниць забезпечується спеціальними ізоляторами. Таке рішення обумовлено тим, що випадкове утворення дуги в момент проходження струмознімачів може порушити основну оболонку дротів.
Влаштування контактних мереж
Мережі такого типу є цілим комплексом з компонентів електричної інфраструктури. Зокрема, типовий пристрій даної споруди включає силові кабелі, спеціальні підвіски, арматуру та спеціальні її частини, а також опорні конструкції. На сьогоднішній день застосовується інструкція, відповідно до якої деталі, арматура контактної мережі та проводу проходять спеціальну процедуру термодифузійного оцинкування. Елементи з низьковуглецевої та піддаються захисній обробці для підвищення міцності та довговічності комунікацій.
Особливості повітряних контактних мереж
Повітряні мережі найбільш поширені завдяки економії простору та ефективної організації електричних ліній. Щоправда, є й недоліки такого пристрою, які виражаються у більш високих витратах на монтаж та техобслуговування. Отже, повітряна контактна мережа включає трос, арматуру, проводи, стрілки з перетинами, а також ізолятори.
Основні конструкційні особливості мереж такого типу зводяться до способу розміщення. Комунікації підвішують на спеціальні опори. При цьому між точками установки можуть бути провисання проводів. Повністю усунути цей недолік неможливо, але його наявність може завдавати шкоди Наприклад, якщо опора контактної мережі допускає сильне провисання, то струмоприймач, що рухається вздовж кабелю в місцях підвіски, може втрачати зв'язок зі своєю лінією.
Контактні мережі залізниць
В даному випадкумова йде про класичне виконання контактної мережі. Саме залізниці задіяні найбільші обсяги матеріалів для електрифікації рухомих складів. Сам провід для таких цілей виготовляється з електролітичної твердотягнутої міді з площею перерізу до 150 мм 2 . Що стосується опорних елементів, то контактна мережа залізниць забезпечується залізобетонними або металевими установками, висота яких може досягати 15 м. У важких умовах технологія допускає скорочення проміжку до 245 см. Методи захисту дротів такого типу використовуються традиційні - поділ на окремі ділянки, застосування ізоляторів та нейтральних вставок.
Контактна мережа тролейбуса
У порівнянні з рейковим транспортом рух тролейбуса не передбачає постійного електричного зв'язку з поверхнею. Також підвищуються вимоги до маневреності, що зумовлює зміни у організації інфраструктури електрифікації. Ці відмінності визначили головну особливість електромереж для тролейбусів - наявність двопровідних ліній. При цьому кожен провід фіксується з невеликими проміжками та забезпечується надійною ізоляцією. В результаті контактна мережа ускладнюється і на прямих ділянках, і в зонах розгалужень та перетинів. До особливостей можна віднести широке застосування секціонування з відповідними ізоляторами. Але в даному випадку оболонка не тільки захищає дроти від контактів між собою, а й оберігає матеріал у місцях перетину. Крім цього, в інфраструктурі тролейбусних мереж не допускається застосування дугових струмоприймачів та пантографів.
Контактні мережі трамваїв
У трамвайних контактних мережах зазвичай використовуються дроти з міді та схожих за характеристиками сплавів. Також не виключається можливість використання сталеалюмінієвих дротів. Поєднання секцій з різною висотою підвіски виконується з ухилом проводки по відношенню до поздовжнього профілю шляху. При цьому відхилення може змінюватись від 20 до 40 % залежно від складності та умов ділянки прокладки лінії. На прямих ділянках контактна мережа трамвая розташовується зигзагоподібно. При цьому крок зигзагу – незалежно від типу підвіски – не перевищує чотирьох прольотів. Необхідно відзначити і величину відхилення контактних кабелів від осі струмоприймача - ця величина, як правило, не перевищує 25 см.
Висновок
Незважаючи на технологічний розвиток систем електрифікації, контактні мережі в основних конструкційних варіантах зберігають традиційний пристрій. Зміни щодо поліпшення техніко-експлуатаційних параметрів зачіпають лише деякі аспекти застосування деталей. Зокрема, контактна мережа все частіше забезпечується елементами, що пройшли термодифузійне оцинкування. Додаткова обробка безсумнівно підвищує надійність і довговічність ліній, але радикальному технічному вдосконаленню сприяє мінімально. Це відноситься до трамвайних і тролейбусних електричних мереж, в яких, щоправда, останнім часом істотно вдосконалилися фіксуючі пристрої, міцність арматури і деталей підвісних конструкцій.
ГОСТ 32679-2014
МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ
КОНТАКТНА МЕРЕЖА ЗАЛІЗНИЧНОЇ ДОРОГИ
Технічні вимоги та методи контролю
Contact line for railway. Technical requirements and control methods
МКС 29.280
ОКП 31 8533
Дата введення 2015-09-01
Передмова
Цілі, основні принципи та основний порядок проведення робіт з міждержавної стандартизації встановлені ГОСТ 1.0-92 "Міждержавна система стандартизації. Основні положення" та ГОСТ 1.2-2009 "Міждержавна система стандартизації. Стандарти міждержавні, правила та рекомендації щодо міждержавної стандартизації. застосування, оновлення та скасування"
Відомості про стандарт
1 РОЗРОБЛЕНО Відкритим акціонерним товариством "Науково-дослідний інститут залізничного транспорту" (ВАТ "ВНДІЗТ")
2 ВНЕСЕН Міждержавним технічним комітетом зі стандартизації МТК 524 "Залізничний транспорт"
3 ПРИЙНЯТЬ Міждержавною радою зі стандартизації, метрології та сертифікації (протокол від 25 червня 2014 р. N 45-2014)
За ухвалення проголосували:
Коротка назва країни по МК (ІСО 3166) 004-97 | Скорочене найменування національного органу зі стандартизації |
|
Мінекономіки Республіки Вірменія |
||
Білорусь | Держстандарт Республіки Білорусь |
|
Киргизія | Киргизстандарт |
|
Росстандарт |
||
Таджикистан | Таджикстандарт |
|
Мінекономрозвитку України |
Цей стандарт може бути застосований на добровільній основі для дотримання вимог технічних регламентів "Про безпеку інфраструктури залізничного транспорту" та "Про безпеку високошвидкісного залізничного транспорту"
4 Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 09 жовтня 2014 р. N 1285-ст міждержавний стандарт ГОСТ 32679-2014 введено в дію як національний стандарт Російської Федерації з 1 вересня 2015 р.
5 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ
Інформація про зміни до цього стандарту публікується у щорічному інформаційному покажчику "Національні стандарти", а текст змін та поправок - ущомісячному інформаційному покажчику "Національні стандарти". У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковано у щомісячному інформаційному вказівнику "Національні стандарти". Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також у інформаційної системизагального користування -на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет
1 Область застосування
1 Область застосування
Цей стандарт поширюється на залізничну контактну мережу (далі - контактна мережа) та встановлює технічні вимоги та методи контролю до контактної мережі постійного струму напругою 3 кВ та змінного струму напругою 25 кВ, призначеної для передачі електроенергії до залізничного електрорухомого складу, що рухається з км2 /год.
2 Нормативні посилання
У цьому стандарті використані нормативні посилання на такі стандарти:
ГОСТ 8.207-76 Державна система забезпечення єдності вимірів. Прямі виміри з багаторазовими спостереженнями. Методи опрацювання результатів спостережень. Основні положення
ГОСТ 427-75 Лінійки вимірювальні металеві. Технічні умови
ГОСТ 2584-86 Провід контактний з міді та її сплавів. Технічні умови
ГОСТ 7502-98 Рулетки вимірювальні металеві. Технічні умови
ГОСТ 9238-2013 Габарити залізничного рухомого складу та наближення будівель
ГОСТ 12393-2013 Арматура контактної мережі залізниці лінійна. Загальні технічні умови
ГОСТ 12670-99 Ізолятори фарфорові тарілчасті для контактної мережі електрифікованих залізниць. Загальні технічні умови
ГОСТ 13276-79 Арматура лінійна. Загальні технічні умови
ГОСТ 13837-79 Динамометри загального призначення. Технічні умови
ГОСТ 16350-80 Клімат СРСР. Районування та статистичні параметри кліматичних факторів для технічних цілей
ГОСТ 17703-72 Апарати електричні комутаційні. Основні поняття. терміни та визначення
ДЕРЖСТАНДАРТ 18311-80 Вироби електротехнічні. Терміни та визначення основних понять
ГОСТ 23875-88 Якість електричної енергії. терміни та визначення
ГОСТ 24291-90 Електрична частина електростанції та електричної мережі. терміни та визначення
ГОСТ 27744-88 Ізолятори. терміни та визначення
ДЕРЖСТАНДАРТ 30284-97* Ізолятори полімерні стрижневі для контактних мереж електрифікованих залізниць. Загальні технічні умови
________________
* Доступ до міжнародних та зарубіжних документів, зазначених у тексті, можна отримати, звернувшись до Служби підтримки користувачів . - Примітка виробника бази даних.
ДЕРЖСТАНДАРТ 32623-2014 Компенсатори контактної підвіски залізниці. Технічні умови
ГОСТ 32697-2014 Троси контактної мережі залізниці несучі. Технічні умови
ГОСТ 32895-2014 Електрифікація та електропостачання залізниць. терміни та визначення
Примітка - При користуванні цим стандартом доцільно перевірити дію посилальних стандартів в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет або за щорічним інформаційним вказівником "Національні стандарти", опублікованим станом на 1 січня поточного року та за випусками щомісячного інформаційного покажчика "Національні стандарти" за поточний рік. Якщо стандарт посилається (змінений), то при користуванні цим стандартом слід керуватися замінним (зміненим) стандартом. Якщо стандарт посилається без заміни, то положення, в якому дано посилання на нього, застосовується в частині, що не зачіпає це посилання.
3 Терміни та визначення
У цьому стандарті застосовані терміни за ГОСТ 17703, ГОСТ 18311, ГОСТ 23875, ГОСТ 24291, ГОСТ 27744, ГОСТ 32895, а також наступні терміни з відповідними визначеннями:
_______________
У Російській Федерації замість зазначеного стандарту діє ГОСТ Р 54130-2010 "Якість електричної енергії. Терміни та визначення".
3.1 перехідний проліт (залізничної контактної підвіски):Проліт контактної підвіски, на суміжних опорах якого розташовані контактні дроти двох суміжних анкерних ділянок.
3.2 розрахункова довжина перехідного прольоту:Довжина прольоту отримана в результаті розрахунку при проектуванні.
4 Технічні вимоги
4.1 Загальні положення
4.1.1 Частини контактної мережі, за винятком контактної підвіски та фіксуючих її елементів, повинні бути розташовані за межами габариту наближення будівель за ГОСТ 9238:
С – для ліній зі швидкістю руху до 160 км/год;
З - " " " " " понад 160 до 250 км/год.
4.1.2 Несуча здатність конструкцій контактної мережі повинна відповідати розрахунковим значенням, наведеним у національних нормах проектування.
_______________
СТН ЦЭ 141-99 " Норми проектування контактної мережі " , затверджені МПС Росії від 26.04.2001.
4.1.3 Кліматичний район для визначення технічних вимог та кліматичного виконання пристроїв контактної мережі повинен бути обраний згідно з ГОСТ 16350.
4.2 Конструктивні вимоги
4.2.1 Висота підвісу контактного дроту повинна бути обмежена габаритом залізничного рухомого складу при складеному та опущеному струмоприймачі та габаритом наближення будівель.
Висота підвісу контактного дроту поза штучними спорудами має бути не меншою:
- на перегонах та залізничних станціях – 5750 мм;
- на залізничних переїздах – 6000 мм.
Висота підвісу контактного дроту в межах штучних споруд має бути, мм, не менше:
- 5550 – для контактної мережі постійного струму напругою 3 кВ;
- 5570 – для контактної мережі змінного струму напругою 25 кВ.
Висота підвісу контактного дроту має бути не більше 6800 мм.
верхнє обрис габариту наближення будівель; |
|
контур, що відповідає положенням струмоприймача при його зсувах по висоті та в сторони; |
|
становище контактного дроту; |
|
верхнє обрис габариту рухомого складу. |
Рисунок 1 - Відстань між спорудами, пристроями контактної мережі, струмоприймачами та рухомим складом
4.2.2 Відстань Авід частин струмоприймача та контактної мережі, що знаходяться під напругою, до заземлених частин споруд та залізничного рухомого складу (див. рис. 1) має бути не менше:
- 200 мм – для контактної мережі при напрузі 3 кВ;
- 270 мм - 25 кВ.
4.2.3 Відстань від осі будь-якої залізничної колії на перегонах до найближчої точки поверхні опори контактної мережі на прямих ділянках колії та на кривих з радіусом понад 3000 м має бути не менше:
- 3,1 м – для ділянок залізничних ліній зі швидкістю до 120 км/год;
- 2,75 м - " " " " " в особливо важких умовах зі швидкістю до 120 км/год;
- 3,3 м – для ділянок залізничних ліній зі швидкістю понад 120 до 250 км/год;
- 5,7 м - у виїмках у кліматичних районах зі сніговим покривом понад 14 днів на рік за ГОСТ 16350 та на виходах з них на довжині 100 м для всіх залізничних ліній.
Відхилення при встановленні опор контактної мережі допускаються лише у бік збільшення габариту, але не більше 150 мм від проектного положення.
У виїмках опори контактної мережі слід встановлювати поза кюветами з польової сторони.
На кривих ділянках залізниці радіусом до 3000 м зазначені відстані повинні бути збільшені на розширення горизонтальної відстані між осями колій відповідно до ГОСТ 9238 (таблиця Ж.5).
4.2.4 Відстань від осі будь-якої залізничної колії на залізничних станціях до найближчої точки поверхні опори контактної мережі має бути не менше ніж 2,45 м.
4.2.5 Параметри та конструкцію контактної підвіски вибирають за нормативним документом.
4.3 Вимоги до зигзагу контактного дроту
4.3.1 Контактні дроти на прямому ділянці залізничної колії та ділянці з радіусом кривої понад 3000 м слід розташовувати зигзагоподібно щодо осі колії з чергуванням розташування зигзага щодо осі колії біля суміжних опор. Зигзаг повинен становити (300±100) мм, за винятком ромбоподібної контактної підвіски, де зигзаг має бути в межах 300-400 мм.
На кривих ділянках залізничної колії радіусом до 3000 м зигзаг контактного дроту повинен бути не більше 450 мм, таким чином, щоб проекція контактного дроту на площину колії в середині прольоту розташовувалась не далі ніж 400 мм від осі колії.
Зигзаг контактних проводів ромбоподібної контактної підвіски має бути в межах 300-400 мм.
4.3.2 Зигзаг контактного дроту при подвійному контактному дроті відноситься до зовнішнього від осі струмоприймача дроту. Контактні дроти при цьому в точках фіксації мають бути розташовані на відстані від 40 до 60 мм один від одного.
4.3.3 Зигзаги контактного дроту повинні бути влаштовані таким чином, щоб будь-які три суміжні точки фіксації не знаходились на прямій лінії.
4.4 Вимоги до довжини прольоту контактної мережі
4.4.1 Довжина прольоту повинна бути визначена як найменша, отримана з двох розрахункових режимів:
- найбільшого вітрового навантаження;
- найбільшого ожеледь навантаження при одночасному вітровому навантаженні.
4.4.2 Довжину прольоту із середнім анкеруванням необхідно скорочувати при компенсованій підвісці на 5%, при напівкомпенсованій - на 10% щодо допустимої довжини прольоту.
4.4.3 Довжини двох суміжних прольотів не повинні відрізнятися більш ніж:
- на 25% – для ділянок залізничних ліній зі швидкістю до 120 км/год;
- на 15% - "" "" понад 120 км/год до 250 км/год.
4.5 Вимоги до фіксаторів
Конструкція фіксатора повинна забезпечувати:
- віджимання контактного(их) дроту(ів) не менше 250 мм;
- поздовжнє переміщення контактного(и) дроту(ів) не менше 500 мм в обидві сторони від середнього положення фіксатора.
4.6 Вимоги до анкерних ділянок та компенсаторів контактної підвіски
4.6.1 Довжина анкерної ділянки має бути, м, не більше:
-1600 – для ділянок зі швидкістю руху поїздів до 120 км/год;
-1400 - " " " " " понад 120 км/год.
При довжині анкерної ділянки менше 700 м компенсатор контактної підвіски, як правило, повинен бути встановлений з одного боку, середнє анкерування при цьому не застосовують.
4.6.2 Відхилення значення натягу контактного дроту та несучого троса від проектного значення по всій довжині анкерної ділянки має бути не більше ±5%.
4.6.3 Компенсатори контактної мережі повинні відповідати вимогам ГОСТ 32623.
4.7 Вимоги до сполучення анкерних ділянок контактної мережі
4.7.1 Сполучення анкерних ділянок контактної мережі повинні забезпечувати взаємне поздовжнє переміщення проводів, що утворюють ці сполучення, а також плавний перехід полозов струмоприймачів з контактного дроту однієї анкерної ділянки на контактний провід іншого.
4.7.2 Поєднання анкерних ділянок контактної мережі повинні бути виконані за одним з наступних варіантів:
- з одним перехідним прольотом;
- з двома перехідними прольотами;
- із трьома перехідними прольотами.
4.7.3 Довжину перехідного прольоту контактної мережі вибирають відповідно до 4.4.1.
Довжина перехідних прольотів контактної мережі не більше 30 м не допускається.
4.7.4 Поєднання анкерних ділянок контактної мережі рекомендується приймати:
- з одним перехідним прольотом за довжини прольоту понад 45 м;
- з двома та трьома перехідними прольотами при довжині прольоту менше 45 м.
4.7.5 На неізолюючих сполученнях анкерних ділянок контактної мережі відстань у горизонтальній площині між внутрішніми сторонами контактних проводів, що взаємодіють із струмоприймачем, у перехідних прольотах має бути не менше 100 мм.
Підвищення контактного дроту, що відходить на анкерування, над робочим дротом у місці, де проекція неробочої гілки контактного дроту, що йде на анкерування, перетинається з внутрішньою стороною головки рейки, має бути не менше 300 мм.
4.7.6 На ізолюючих сполученнях анкерних ділянок контактної мережі з нормально включеними поздовжніми роз'єднувачами відстань у горизонтальній площині між внутрішніми сторонами контактних проводів, що взаємодіють із струмоприймачем, у перехідних прольотах має бути, мм, не менше:
- 500 – для контактної мережі змінного струму напругою 25 кВ;
- 400 - 3 кВ.
На ізолюючих поєднаннях анкерних ділянок контактної мережі з нормально відключеними поздовжніми роз'єднувачами ця відстань повинна становити не менше 550 мм незалежно від струму.
4.7.7 Ізолюючі сполучення анкерних ділянок контактної мережі з нормально відключеними поздовжніми роз'єднувачами, а також утворюючі нейтральні вставки повинні бути обладнані захисними пристроямивід перепалів дротів контактної підвіски електричною дугою. На залізничних коліях із двостороннім рухом захисні пристрої повинні бути встановлені в обох напрямках.
4.8 Вимоги до повітряних стрілок контактної мережі
4.8.1 Повітряна стрілка контактної мережі повинна забезпечувати безперешкодне переміщення проводів контактної підвіски за умови їх температурного подовження.
4.8.2 Конструкція повітряної стрілки контактної мережі має бути виконана:
- з/без перетину контактних проводів, якщо стрілочний залізничний переведення з маркою хрестовини до 1/22;
- без перетину контактних проводів при більш пологому залізничному стрілочному переведенні (марка хрестовини не менше 1/22).
4.8.3 Вертикальна проекція точки перетину контактних проводів на повітряній стрілці контактної мережі на рівні головки рейок звичайного стрілочного переведення повинна бути розташована в межах заштрихованої області на вказаній відстані від осей колій (див. рис. 2).
Рисунок 2 - Розташування на площині шляху звичайного стрілочного переведення проекції точки перетину контактних проводів повітряної стрілки
4.8.4 Вертикальна проекція точки перетину контактних проводів на повітряній стрілці контактної мережі на рівні головки рейок при перехресному та глухому стрілочному перекладі повинна бути розташована в межах заштрихованої області на вказаній відстані від осей колій (див. рис. 3).
Рисунок 3 - Розташування на площині шляху при перехресному та глухому стрілочному перекладі проекції точки перетину контактних проводів повітряної стрілки
4.8.5 Контактні дроти контактної мережі головних залізничних колій або залізничних колій переважного напрямку руху поїздів на повітряних стрілках з перетином повинні бути розташовані знизу.
4.9 Вимоги до електричних з'єднань контактної мережі
4.9.1 Для електричного з'єднання проводів контактної мережі необхідно застосовувати лінійну арматуру контактної мережі, що відповідає вимогам ГОСТ 12393, та лінійну арматуру, що відповідає вимогам ГОСТ 13276.
4.9.2 Поперечні електричні з'єднувачі контактної мережі встановлюють:
- між проводами контактної мережі у місцях підключення шлейфів роз'єднувачів;
- з обох боків повітряної стрілки контактної мережі поза зони підхоплення;
- по обидва боки секційного ізолятора контактної мережі на відстані не більше одного прольоту;
- між дроти підвісок контактної мережі на неізолюючих сполученнях;
- між контактними підвісками контактної мережі станційних залізничних колій, що об'єднані в одну секцію;
- у проміжних прольотах контактної мережі між несучим тросом та контактним проводом, за межами ресорного троса або опорної струни, де це необхідно за тепловими розрахунками;
- між проводами контактної підвіски та підсилюючими проводами контактної мережі в місцях їх підключення до лінії лінії контактної мережі.
4.9.3 Електричні з'єднувачі контактної мережі повинні бути виконані з дроту марки М95 або М120 згідно з ГОСТ 32697.
4.10 Вимоги до опор та анкерів контактної мережі
У контактній мережі слід застосовувати стійки опор, фундаменти опор, анкери, що відповідають вимогам національних стандартів держав, наведених у передмові.
_______________
У Російській Федерації застосовують ГОСТ Р 54270-2010 "Стійки для опор контактної мережі залізниць. Технічні умови", ГОСТ Р 54272-2010 "Фундаменти для опор контактної мережі залізниць. Технічні умови" та ГОСТ Р 54271-2010 "Анкери для контактної мережі залізниць. Технічні умови".
4.11 Вимоги до ізоляторів контактної мережі
У контактній мережі слід застосовувати ізолятори, що відповідають вимогам ГОСТ 12670, ГОСТ 30284, а також ізолятори контактної мережі та секційні ізолятори, що відповідають вимогам національних стандартів.
_______________
У Російській Федерації застосовують ГОСТ Р 55648-2013 "Ізолятори для контактної мережі залізниць. Загальні технічні умови" та ГОСТ Р 55649-2013 "Ізолятори секційні для контактної мережі залізниць. Загальні технічні умови".
4.12 Вимоги до проводів контактної мережі
У контактній мережі слід застосовувати дроти, що відповідають вимогам ГОСТ 2584 та ГОСТ 32697 .
_______________
У Російській Федерації застосовують ГОСТ Р 55647-2013 "Проводи контактні з міді та її сплавів для електрифікованих залізниць. Технічні умови".
5 Методи контролю
5.1 Загальні вимоги
Контроль параметрів здійснюють методами, зазначеними у таблиці 1.
Таблиця 1 – Методи контролю параметрів
Підрозділ або пункт вимоги | Найменування контрольованого параметра | Розділ, метод контролю |
Висота підвісу контактного дроту | ||
Відстань від частин струмоприймача та контактної мережі, що знаходяться під напругою, до заземлених частин споруд та залізничного рухомого складу | ||
Відстань від осі залізничної колії на перегонах до найближчої точки поверхні опори контактної мережі | ||
Зигзаг контактного дроту контактної мережі | ||
Довжина прольоту контактної мережі | ||
Відтискання контактного дроту у точці фіксації | ||
Поздовжнє переміщення контактного дроту у точці його фіксації | ||
Довжина анкерної ділянки контактної мережі | ||
Відхилення натягу контактного дроту та несучого троса контактної мережі | ||
Взаємне поздовжнє переміщення проводів сполучення анкерних ділянок контактної мережі та плавний перехід полозов струмоприймачів з контактного дроту одного на контактний провід іншого анкерної ділянки контактної мережі | Органолеп- |
|
Відстань у горизонтальній площині між внутрішніми сторонами контактних проводів, що взаємодіють із струмоприймачем, у перехідних прольотах анкерних ділянок контактної мережі (на неізолюючі сполучення) | ||
Відстань у горизонтальній площині між внутрішніми сторонами контактних проводів, що взаємодіють із струмоприймачем, у перехідних прольотах анкерних ділянок контактної мережі (на ізолюючих сполученнях) | ||
Наявність захисних пристроїв від перепалів проводів контактної мережі електричною дугою на ізолюючому поєднанні з нормально відключеними поздовжніми роз'єднувачами та нейтральних вставках контактної мережі | Візуальний контроль |
|
Безперешкодне переміщення проводів контактної підвіски контактної мережі за умови їх температурного подовження на повітряній стрілці | Візуальний контроль |
|
Конструкція повітряної стрілки контактної мережі | Візуальний контроль |
|
Вертикальна проекція точки перетину контактних проводів повітряної стрілки контактної мережі на рівні головки рейок | ||
Розташування контактних проводів на повітряних стрілках контактної мережі з перетином головних залізничних колій або залізничних колій переважного напрямку руху поїздів | Візуальний контроль |
|
Розташування поперечних електричних з'єднувачів контактної мережі | Візуальний контроль |
|
Матеріал та переріз проводів електричних з'єднувачів контактної мережі | Візуальний контроль |
5.2 Вимірювання на відповідність вимогам 4.2.1, 4.3, 4.7.5, 4.7.6 повинні бути проведені за допомогою мобільного вимірювально-обчислювального комплексу для вимірювання параметрів контактної мережі або рулеткою та лінійкою при температурі навколишнього повітря від мінус 50°С до плюс 45° З. Вимоги до похибки вимірювання наведено у таблиці 2.
Таблиця 2
Параметр, що перевіряється | Значення вимірюваної величини | Клас точності | Абсолютна похибка |
Лінійний розмір, мм | |||
Від 0 до 1000 | |||
Від 0 до 7000 | |||
Температура °С | Від мінус 20 до плюс 40 |
Вимірювання проводять за швидкості руху до 70 км/год один раз в одному напрямку. Результати вимірювання повинні бути записані на електронні носії.
Результати вимірювань обробляють відповідно до вимог ГОСТ 8.207 і вибирають найменші та найбільші значення в кожному прольоті та поєднанні анкерних ділянок контактної мережі.
_______________
У Російській Федерації діє ГОСТ Р 8.736-2011 "Державна система забезпечення єдності вимірів. Виміри прямі багаторазові. Методи обробки результатів вимірів. Основні положення".
5.3 Вимірювання на відповідність вимогам 4.4, 4.6.1, 4.7.3 повинно бути проведене за температури навколишнього повітря від мінус 50°С до плюс 45°С.
Вимірювання повинні бути проведені за допомогою вимірювальної рулетки згідно з ГОСТ 7502 з діапазоном вимірювань 0-100 м та класом точності 3.
Вимірювання проводять у кожному прольоті анкерної ділянки контактної мережі. Вимірювання потрібно проводити між поверхнями сусідніх опор одного прольоту, розташованих з одного географічного боку опор у горизонтальній площині верхнього рівня головки найближчої рейки.
Довжину анкерної ділянки контактної мережі вимірюють шляхом кількох послідовних вимірювань між крайніми опорами анкерної ділянки вздовж рейки залізничної колії та арифметичного складання результатів вимірювань.
5.4 Вимірювання відтискання контактного дроту у точці фіксації має бути проведено при температурі навколишнього повітря від мінус 15°С до плюс 30°С.
Вимірювання проводять за допомогою:
- лінійки за ГОСТ 427 з діапазоном виміру 0-300 мм та класом точності 1;
- динамометра за ГОСТ 13837 класом точності 2.
Для вимірів вибирають випадковим способомчотири фіксатори на анкерній ділянці.
У вертикальній площині поруч із фіксатором закріплюють лінійку та відзначають на лінійці положення фіксатора. Потім до точки фіксації прикладають вертикальне навантаження, направлене вгору. Навантаження вимірюють за допомогою динамометра. Навантаження збільшують доти, доки переміщення контактного дроту від зазначеного на лінійці місця не досягне 250 мм. При цьому навантаження має бути не більше 650 Н. Після зняття навантаження провід повинен повернутися в вихідне положення. Вимірювання відтискання має бути проведено не менше трьох разів.
5.5 Вимірювання поздовжнього переміщення контактних проводів у точці фіксації має бути проведене за температури навколишнього повітря від мінус 15°С до плюс 30°С.
Вимірювання проводять за допомогою лінійки за ГОСТ 427 з діапазоном виміру 0-1000 мм та класом точності 1.
Для вимірювання на анкерній ділянці вибирають випадково чотири фіксатора, за винятком фіксаторів, розташованих на перехідних опорах.
У горизонтальній площині поруч із фіксатором закріплюють лінійку та відзначають на лінійці положення фіксатора. Від'єднують фіксатор від контактного дроту та встановлюють його в середнє положення. За допомогою програми навантаження до фіксатора вздовж осі залізничної колії переміщують фіксатор в одну та іншу сторони, при цьому фіксують його крайні положення на горизонтально закріпленій лінійці.
5.6 Вимірювання відстані від частин струмоприймача та контактної мережі, що знаходяться під напругою, до заземлених частин споруд та рухомого складу має бути проведено за температури навколишнього повітря від мінус 20°С до мінус 5°С.
Вимірювання проводять за допомогою лазерного габаритомера з діапазоном вимірювання не менше ніж від 0 до 7300 мм та класом точності 1 та вимірювального струмоприймача.
За допомогою габаритомера проводять сканування поперечного перерізу внутрішньої поверхні штучної споруди з діапазоном сканування вздовж шляху 5 мм.
На отриманий поперечний профіль накладають профіль поперечного перерізу вимірювального струмоприймача та визначають відстань між поверхнею струмоприймача до поверхні заземлених частин штучної споруди.
5.7 Вимірювання відстані від осі залізничної колії на перегонах до найближчої точки поверхні опори контактної мережі має бути проведено за температури навколишнього повітря від мінус 15°С до плюс 30°С.
Вимірювання проводять за допомогою рулетки за ГОСТ 7502 з діапазоном вимірювань 0-10 м і класом точності 2 та контрольного стрижня, довжина якого становить (2000±5) мм, та поперечною жорсткістю не менше 0,1 Н/мм.
На найближчу залізничну колію від опори контактної мережі прикладають контрольний стрижень навпроти опор і відзначають вісь залізничної колії на стрижні. Потім вимірюють відстань за допомогою вимірювальної рулетки між віссю залізничної колії та найближчої точки поверхні стійки опори контактної мережі.
5.8 Вимірювання натягу контактного дроту і троса, що несе, повинно бути проведено при температурі навколишнього повітря від мінус 15°С до плюс 30°С.
Вимірювання проводять за допомогою динамометра за ГОСТ 7502 з межею вимірювань до 30000 Н та класом точності 2.
Для вимірювання на анкерній ділянці вибирають чотири прольоти. Два прольоти повинні бути суміжними з прольотом, де розташоване середнє анкерування контактної мережі, інші два прольоти - поруч із перехідними прольотами.
За допомогою динамометра проводять вимірювання натягу контактного дроту і троса, що несе, в середині обраних прольотів.
5.9 Відстань від вертикальної проекції точки перетину контактних проводів на повітряній стрілці контактної мережі на рівні головки рейок до точки перетину осей залізничної колії вимірюють за допомогою лінійки за ГОСТ 427 з діапазоном вимірювання 0-2000 мм і класом точності 1. До можливих крайніх точок перетину прикріплюють схилу і вимірюють відстань між осями залізничних колій та схилом на рівні головки рейок.
5.10 Результати вимірів оформляють як таблиці. Форму таблиці наведено малюнку 4.
Найменування параметра, що вимірюється | Значення параметра | Відповідність |
|
Рисунок 4 – Форма таблиці результатів вимірювань
УДК 621.332:006.354 МКС 29.280 ОКП 31 8533
Ключові слова: контактна мережа, технічні вимоги, методи контролю
__________________________________________________________________________
Електронний текст документа
підготовлений АТ "Кодекс" та звірений за:
офіційне видання
М: Стандартінформ, 2015
Контактна мережаявляє собою комплекс пристроїв передачі електроенергії від тягових підстанцій до ЕПС через струмоприймачі. Вона є частиною тягової мережі та для рейкового електрифікованого транспорту зазвичай служить її фазою (при змінному струмі) або полюсом (при постійному струмі); іншою фазою (або полюсом) служить рейкова мережа. Контактна мережа може бути виконана з контактною рейкою або контактною підвіскою.
У контактній мережі з контактною підвіскою основними є такі елементи: дроти – контактний провід, що несе трос, підсилює провід тощо; опори; підтримуючі та фіксуючі пристрої; гнучкі та жорсткі поперечки (консолі, фіксатори); ізолятори та арматура різного призначення.
Контактну мережу з контактною підвіскою класифікують за видами електрифікованого транспорту, якого вона призначена, – ж.-д. магістрального, міського (трамваю, тролейбуса), кар'єрного, рудничного підземного рейкового транспорту та ін; за родом струму та номінальною напругою живиться від мережі ЕПС; по розміщенню контактної підвіски щодо осі рейкової колії – для центрального струмознімання (на магістральному залізничному транспорті) або бічного (на коліях промислового транспорту); за типами контактної підвіски – з простою, ланцюговою чи спеціальною; по особливостям виконання анкерування контактного дроту та несучого троса, сполучення анкерних ділянок та ін.
Контактна мережа призначена для роботи на відкритому повітрі і тому піддається впливу кліматичних факторів, до яких відносяться: температура навколишнього середовища, вологість та тиск повітря, вітер, дощ, іній та ожеледиця, сонячна радіація, вміст у повітрі різних забруднень. До цього необхідно додати теплові процеси, що виникають при протіканні тягового струму по елементах мережі, механічний вплив на них з боку струмоприймачів, електрокорозійні процеси, численні циклічні механічні навантаження, зношування та ін. якість струмознімання в будь-яких умовах експлуатації.
На відміну від інших пристроїв електропостачання, контактна мережа не має резерву, тому до неї за надійністю висувають підвищені вимоги, з урахуванням яких здійснюються її проектування, будівництво та монтаж, технічне обслуговування та ремонт.
Проектування контактної мережі
При проектуванні контактної мережі (КС) вибирають число та марку дротів, виходячи з результатів розрахунків системи тягового електропостачання, а також тягових розрахунків; визначають тип контактної підвіски відповідно до максимальних швидкостей руху ЕПС та інших умов струмознімання; знаходять довжини прольоту (гл. обр. за умов забезпечення її вітростійкості, а при високих швидкостях руху – і заданого рівня нерівномірності еластичності); вибирають довжину анкерних ділянок, типи опор та підтримуючих пристроїв для перегонів та станцій; розробляють конструкції КС у штучних спорудах; розміщують опори та складають плани контактної мережі на станціях та перегонах з погодженням зигзагів проводів та врахуванням виконання повітряних стрілок та елементів секціонування контактної мережі (ізолюючих сполучень анкерних ділянок та нейтральних вставок, секційних ізоляторів та роз'єднувачів).
Основні розміри (геометричні показники), що характеризують розміщення контактної мережі щодо інших пристроїв – висота Н підвішування контактного дроту над рівнем верху головки рейки; відстань А від частин, що знаходяться під напругою, до заземлених частин споруд та рухомого складу; відстань Г від осі крайнього шляху до внутрішнього краю опор, що знаходиться на рівні головок рейок, регламентовані та значною мірою визначають конструктивне виконання елементів контактної мережі (рис. 8.9).
Удосконалення конструкцій контактної мережі спрямовано підвищення її надійності при зниженні вартості будівництва та експлуатації. Залізобетонні опори та фундаменти металевих опор виконують із захистом від електрокорозійного впливу на їхню арматуру блукаючих струмів. Збільшення терміну служби контактних проводів досягається, як правило, застосуванням на струмоприймачах вставок з високими антифрикційними властивостями (вугільних, в т. ч. металовмісних; металокерамічних та ін), вибором раціональної конструкції струмоприймачів, а також оптимізацією режимів струмознімання.
Для підвищення надійності контактної мережі здійснюють плавлення ожеледиці, в т.ч. без перерви руху поїздів; застосовують вітростійкі контактні підвіски і т. д. Оперативності виконання робіт на контактній мережі сприяє застосування телеуправління для дистанційного перемикання секційних роз'єднувачів.
Анкерування дротів
Анкерування проводів – прикріплення проводів контактної підвіски через включені до них ізолятори та арматуру до анкерної опори з передачею їх у неї натягу. Анкерування проводів буває некомпенсованим (жорстким) або компенсованим (рис. 8.16) через компенсатор, що змінює довжину проводу у разі зміни його температури при збереженні заданого натягу.
У середині анкерної ділянки контактної підвіски виконується середнє анкерування (рис. 8.17), яке перешкоджає небажаним поздовжнім переміщенням у бік одного з анкерувань та дозволяє обмежити зону пошкодження контактної підвіски при обриві одного з її проводів. Трос середнього анкерування прикріплюють до контактного проводу і троса, що несе, відповідною арматурою.
Компенсація натягу проводів
Компенсація натягу проводів (автоматичне регулювання) контактної мережі при зміні їх довжини в результаті температурних впливів здійснюється компенсаторами різних конструкцій -блочно-вантажними, з барабанами різного діаметру, гідравлічними, газогідравлічними, пружинними та ін.
Найбільш простим є блочно-вантажний компенсатор, що складається з вантажу та декількох блоків (поліспасту), через які вантаж приєднують до анкерованого дроту. Найбільшого поширення набув триблоковий компенсатор (рис. 8.18), в якому нерухомий блок закріплений на опорі, а два рухомих вкладені в петлі, утворені тросом, що несе вантаж і закріпленим іншим кінцем у струмку нерухомого блоку. Анкерований провід через ізолятори прикріплений до рухомого блоку. В цьому випадку вага вантажу становить 1/4 номінального натягу (забезпечується передатне відношення 1:4), але переміщення вантажу вдвічі більше, ніж у дво-6лочного компенсатора (з одним рухомим блоком).
компенсаторах з барабанами різного діаметра (рис. 8.19) на барабан малого діаметра намотуються троси, пов'язані з анкерованими проводами, а на барабан більшого діаметра - трос, пов'язаний з гірляндою вантажів. Гальмівний пристрій служить для запобігання пошкодженню контактної підвіски при обриві дроту.
За особливих умов експлуатації, особливо при обмежених габаритах у штучних спорудах, незначних перепадах температури нагрівання проводів тощо, застосовують компенсатори та інших типів для проводів контактної підвіски, фіксуючих тросів та жорстких поперечок.
Фіксатор контактного дроту
Фіксатор контактного дроту – пристрій для фіксації положення контактного дроту у горизонтальній площині щодо осі струмоприймачів. На криволінійних ділянках, де рівні головок рейок різні і вісь струмоприймача не збігається з віссю шляху, застосовують незчленовані та зчленовані фіксатори. Незчленований фіксатор має один стрижень, що відтягує контактний провід від осі струмоприймача до опори (розтягнутий фіксатор) або від опори (стиснутий фіксатор) на розмір зигзагу. На електрифікованих ж. д. незчленовані фіксатори застосовують дуже рідко (в анкерованих гілках контактної підвіски, на деяких повітряних стрілках), тому що утворюється при цих фіксаторах «жорстка точка» на контактному дроті погіршує струмознімання.
Зчленований фіксатор складається з трьох елементів: основного стрижня, стійки та додаткового стрижня, на кінці якого кріпиться фіксуючий затискач контактного дроту (рис. 8.20). Вага основного стрижня не передається на контактний провід, і він сприймає лише частину ваги додаткового стрижня з фіксуючим затискачем. Стрижні мають форму, що забезпечує надійний прохід струмоприймачів при відтисканні ними контактного дроту. Для швидкісних та високошвидкісних ліній застосовують полегшені додаткові стрижні, наприклад, виконані з алюмінієвих сплавів. При подвійному контактному дроті на стійці встановлюють два додаткові стрижні. На зовнішній стороні кривих малих радіусів монтують гнучкі фіксатори у вигляді звичайного додаткового стрижня, який через трос та ізолятор кріплять до кронштейна, стійки або безпосередньо до опори. На гнучких і жорстких поперечках з фіксуючими тросами зазвичай використовують смугові фіксатори (за аналогією з додатковим стрижнем), закріплені шарнірно затискачами з вушком, встановленим на тросі, що фіксує. На жорстких поперечках можна також кріпити фіксатори на спеціальних стійках.
Анкерна ділянка
Анкерна ділянка – ділянка контактної підвіски, межами якої є анкерні опори. Поділ контактної мережі на анкерні ділянки необхідно для включення у дроти пристроїв, що підтримують натяг проводів при зміні температури і здійснення поздовжнього секціонування контактної мережі. Цей поділ зменшує зону пошкодження у разі обриву проводів контактної підвіски, полегшує монтаж, техн. обслуговування та ремонт контактної мережі. Довжина анкерної ділянки обмежується допустимими відхиленнями від номінального значення натягу проводів контактної підвіски, що задається компенсаторами.
Відхилення викликані змінами положення струн, фіксаторів та консолей. Наприклад, при швидкостях руху до 160 км/год максимальна довжина анкерної ділянки при двосторонній компенсації на прямих ділянках не перевищує 1600 м, а при швидкостях 200 км/год допускається не більше 1400 м. У кривих довжина анкерних ділянок зменшується тим більше, чим більша протяжність кривою і меншою за її радіус. Для переходу з однієї анкерної ділянки на наступний виконують неізолюючі та ізолюючі сполучення.
Поєднання анкерних ділянок
Поєднання анкерних ділянок - функціональне об'єднання двох суміжних анкерних ділянок контактної підвіски, що забезпечує задовільний перехід струмоприймачів ЕПС з одного з них на інший без порушення режиму струмознімання завдяки відповідному розміщенню в одних і тих же (перехідних) прольотах контактної мережі кінця однієї анкерної ділянки та початку іншого. Розрізняють сполучення неізолюючі (без електричного секціонування контактної мережі) та ізолюючі (з секціонуванням).
Неізолюючі сполучення виконують у всіх випадках, коли потрібно включити до проводів контактної підвіски компенсатори. У цьому досягається механічна незалежність анкерних ділянок. Такі сполучення монтують у трьох (рис. 8.21,а) та рідше у двох прольотах. На високошвидкісних магістралях сполучення іноді виконують у 4-5 прольотах через більш високі вимоги до якості струмознімання. На неізолюючих сполучення є поздовжні електричні з'єднувачі, площа перерізу яких повинна бути еквівалентна площі перерізу проводів контактної мережі.
Ізолюючі сполучення застосовують при необхідності секціонування контактної мережі, коли, крім механічної, потрібно забезпечити і електричну незалежність ділянок, що сполучаються. Такі сполучення влаштовують з нейтральними вставками (дільницями контактної підвіски, на яких нормальна напруга відсутня) і без них. В останньому випадку зазвичай застосовують три- або чотирипрогонові сполучення, маючи контактні дроти ділянок, що сполучаються в середньому прольоті (прольотах) на відстані 550 мм один від одного (рис. 8.21,6). При цьому утворюється повітряний проміжок, який разом із ізоляторами, включеними в підняті контактні підвіски у перехідних опор, забезпечує електричну незалежність анкерних ділянок. Перехід полоза струмоприймача з контактного дроту однієї анкерної ділянки на іншу відбувається так само, як і при неізолюючому поєднанні. Проте, коли струмоприймач перебуває у середньому прольоті, електрична незалежність анкерних ділянок порушується. Якщо таке порушення є неприпустимим, застосовують нейтральні вставки різної довжини. Її вибирають такий, щоб при кількох піднятих струмоприймачах одного поїзда було виключено одночасне перекриття обох повітряних проміжків, що призвело б до замикання проводів, що живляться від різних фаз і що знаходяться під різним напруженням. Поєднання з нейтральною вставкою, щоб уникнути перепалу контактного проводу ЕПС проходить на вибігу, для чого за 50 м до початку вставки встановлюють сигнальний знак «Вимкнути струм», а після кінця вставки при електровозній тязі через 50 м і при моторвагонній тязі через 200 м – знак « Включити струм» (рис. 8.21). На ділянках зі швидкісним рухом необхідні автоматичні засобивідключення струму на ЕПС Щоб можна було вивести поїзд при його вимушеній зупинці під нейтральною вставкою, передбачено секційні роз'єднувачі для тимчасової подачі напруги на нейтральну вставку з боку руху поїзда.
Секціонування контактної мережі
Секціонування контактної мережі – поділ контактної мережі на окремі ділянки (секції), електрично роз'єднані ізолюючими парами анкерних ділянок або секційними ізоляторами. Ізоляція може бути порушена під час проходу струмоприймача ЕПС на межі розділу секцій; якщо таке замикання неприпустимо (при живленні суміжних секцій від різних фаз або їх приналежності до різних систем тягового електропостачання), між секціями розміщують нейтральні вставки. В умовах експлуатації електричне з'єднання окремих секцій здійснюють, включаючи секційні роз'єднувачі, встановлені у відповідних місцях. Секціонування необхідне також для надійної роботи пристроїв електропостачання в цілому, оперативного технічне обслуговуваннята ремонту контактної мережі з відключенням напруги. Схема секціонування передбачає таке взаємне розташування секцій, у якому відключення однієї з них найменше впливає організацію руху поїздів. Секціонування контактної мережі буває поздовжнім та поперечним. При поздовжньому секціонуванні здійснюють поділ контактної мережі кожного головного шляху вздовж електрифікованої лінії у всіх тягових підстанцій та постів секціонування. В окремі поздовжні секції виділяють контактну мережу перегонів, підстанцій, роз'їздів та обгінних пунктів. На великих станціях, що мають кілька електрифікованих парків або груп колій, контактна мережа кожного парку або груп колій утворює самостійні поздовжні секції. На дуже великих станціях іноді виділяють окремі секції контактну мережу однієї чи обох горловин. Секціонують також контактну мережу в протяжних тунелях і деяких мостах з їздою внизу. При поперечному секціонуванні здійснюють поділ контактної мережі кожного з головних шляхів протягом усього електрифікованої лінії. На станціях, що мають значний шляховий розвиток, застосовують додаткове поперечне секціонування. Число поперечних секцій визначається числом та призначенням окремих шляхів, а в ряді випадків та режимами торкання ЕПС, коли необхідно використовувати площу перерізу контактних підвісок сусідніх шляхів.
Секціонування з обов'язковим заземленням відключеної секції контактної мережі передбачають для колій, на яких можуть перебувати люди на дахах вагонів або локомотивів, або колій, поблизу яких працюють підйомно-транспортні механізми (вантажно-розвантажувальні, екіпірувальні колії та ін.). Для забезпечення більшої безпеки працюючих у цих місцях відповідні секції контактної мережі з'єднують з іншими секціями секційними роз'єднувачами із заземлюючими ножами; ці ножі заземлюють секції, що відключаються при відключенні роз'єднувачів.
На рис. 8.22 наведено приклад схеми живлення та секціонування станції, розташованої на двоколійній ділянці лінії, електрифікованої на змінному струмі. На схемі показано сім секцій – чотири на перегонах та три на станції (одна з них із обов'язковим заземленням при її відключенні). Контактна мережа шляхів лівого перегону та станції отримує живлення від однієї фази енергосистеми, а шляхів правого перегону – від іншої. Відповідно виконано секціонування за допомогою ізолюючих сполучень та нейтральних вставок. На ділянках, де потрібна плавка ожеледиці, на нейтральній вставці встановлюють два секційні роз'єднувачі з моторними приводами. Якщо плавка ожеледиці не передбачена, достатньо одного секційного роз'єднувача з ручним приводом.
Для секціонування контактної мережі головних та бічних мереж на станціях застосовують секційні ізолятори. У деяких випадках секційні ізолятори використовують для утворення на контактній мережі змінного струму нейтральних вставок, які проходить ЕПС, не споживаючи струму, а також на шляхах, де довжина з'їздів недостатня для розміщення ізолюючих сполучень.
З'єднання і роз'єднання різних секцій контактної мережі, а також з'єднання з лініями живлення здійснюють за допомогою секційних роз'єднувачів. На лініях змінного струму, зазвичай, застосовують роз'єднувачі горизонтально-поворотного типу, лініях постійного струму – вертикально-рубающего. Управляють роз'єднувачем дистанційно з пультів, встановлених у черговому пункті району контактної мережі, у приміщеннях чергових по станціях та інших місцях. Найбільш відповідальні і часто переключаються роз'єднувачі встановлені в мережі диспетчерського телеуправління.
Розрізняють роз'єднувачі поздовжні (для з'єднання та роз'єднання поздовжніх секцій контактної мережі), поперечні (для з'єднання та роз'єднання її поперечних секцій), фідерні та ін. Їх позначають буквами російського алфавіту (наприклад, поздовжні -А, Б, В, Г; поперечні – П фідерні – Ф) та цифрами, що відповідають номерам шляхів та секцій контактної мережі (наприклад, П23).
Для забезпечення безпеки проведення робіт на відключеній секції контактної мережі або поблизу неї (у депо, на шляхах екіпірування та огляду дахового обладнання ЕПС, на шляхах навантаження та розвантаження вагонів та ін.) встановлюють роз'єднувачі з одним ножем.
Повітряна стрілка
Повітряна стрілка – утворена перетином двох контактних підвісок над стрілочним перекладом; призначена для забезпечення плавного та надійного проходу струмоприймача з контактного дроту одного шляху на контактний провід іншого. Перетин проводів здійснюється накладенням одного проводу (як правило, що примикає шляхи) на інший (рис. 8.23). Для підйому обох проводів при підході струмоприймача до повітряної стрілки на нижньому дроті укріплена обмежувальна металева труба довжиною 1-1,5 м. Верхній провід розташовують між трубкою та нижнім дротом. Перетин контактних проводів над одиночним стрілочним перекладом здійснюють зі зміщенням кожного дроту до центру від осей шляхів на 360-400 мм і розташовують там, де відстань між внутрішніми гранями головок сполучних рейок хрестовини становить 730-800 мм. На перехресних стрілочних перекладах і т.з. глухих перетинах дроти перехрещуються над центром стрілочного переведення чи перетину. Повітряні стрілки виконують, як правило, фіксованими. Для цього на опорах встановлюють фіксатори, що утримують контактні дроти у заданому положенні. На станційних шляхах (крім головних) стрілки можуть бути виконані нефіксованими, якщо дроти над стрілочним переведенням розташовуються в положенні, заданому регулювання зигзагів у проміжних опор. Струни контактної підвіски, що знаходяться поблизу стрілок, мають бути подвійними. Електричний контакт між контактними підвісками, що утворюють повітряну стрілку, забезпечує електричний з'єднувач, встановлений на відстані 2-2,5 м від місця перетину з боку дотепника. Для підвищення надійності застосовують конструкції стрілок з додатковими перехресними зв'язками між проводами обох контактних підвісок і підтримуючі подвійні струни.
Опори контактної мережі
Опори контактної мережі – конструкції для закріплення підтримуючих та фіксуючих пристроїв контактної мережі, що сприймають навантаження від проводів та інших елементів. Залежно від виду підтримуючого пристрою опори поділяють на консольні (одноколійного та двоколійного виконання); стійки жорстких поперечок (одиночні або спарені); опори гнучких поперечок; фідерні (з кронштейнами тільки для живильних та відсмоктувальних проводів). Опори, на яких відсутні підтримуючі, але є пристрої, що фіксують, називаються фіксуючими. Консольні опори поділяють на проміжні для кріплення однієї контактної підвіски; перехідні, що встановлюються на сполученнях анкерних ділянок, - для кріплення двох контактних дротів; анкерні, що сприймають зусилля від анкерування дротів. Зазвичай, опори виконують одночасно кілька функций. Наприклад, опора гнучкої поперечки може бути анкерною, на стійках жорсткої поперечки можуть бути підвішені консолі. До стійк опор можна закріпити кронштейни для підсилювальних та інших проводів.
Опори виготовляють залізобетонними, металевими (сталевими) та дерев'яними. На вітчизняних ж. д. застосовують переважно опори з попередньо напруженого залізобетону (рис. 8.24), конічні центрифуговані, стандартної довжини 10,8; 13,6; 16,6 м. Металеві опори встановлюють у тих випадках, коли за несучою здатністю або за розмірами неможливо використовувати залізобетонні (наприклад, у гнучких поперечках), а також на лініях з високошвидкісним рухом, де висуваються підвищені вимоги до надійності опорних конструкцій. Дерев'яні опори застосовують лише як тимчасові.
Для ділянок постійного струму залізобетонні опори виготовляють з додатковою стрижневою арматурою, розташованою в фундаментній частині опор і призначеною для зменшення пошкоджень арматури опор електрокорозією, що викликається блукаючими струмами. Залежно від способу встановлення залізобетонні опори та стійки жорстких поперечок бувають роздільні та нероздільні, що встановлюються безпосередньо в ґрунт. Необхідна стійкість неподільних опор у ґрунті забезпечується верхнім лежнем або опорною плитою. Найчастіше застосовують нероздільні опори; роздільні використовують при недостатній стійкості нероздільних, а також за наявності ґрунтових вод, що ускладнюють встановлення нероздільних опор. В анкерних залізобетонних опорах застосовують відтяжки, які встановлюють уздовж колії під кутом 45° і кріплять до залізобетонних анкерів. Залізобетонні фундаменти в надземній частині мають склянку глибиною 1,2 м, в яку встановлюють опори і потім закладають пазухи склянки цементним розчином. Для заглиблення фундаментів і опор у ґрунт використовують переважно спосіб віброзанурення.
Металеві опори гнучких поперечок виготовляють зазвичай чотиригранної пірамідальної форми, їх стандартна довжина 15 і 20 м. Поздовжні вертикальні стійки з кутового прокату з'єднують трикутними гратами, виконаними також з куточка. У районах, що відрізняються підвищеною атмосферною корозією, металеві консольні опори завдовжки 9,6 та 11 м закріплюють у ґрунті на залізобетонних фундаментах. Консольні опори встановлюють на призматичних трипроменевих фундаментах, опори гнучких поперечок - або на окремих залізобетонних блоках, або на пальових фундаментах з ростверками. Основу металевих опор з'єднують з фундаментами анкерними болтами. Для закріплення опор у скельних ґрунтах, пучинистих ґрунтах районів вічної мерзлоти та глибокого сезонного промерзання, у слабких та заболочених ґрунтах тощо застосовують фундаменти спеціальних конструкцій.
Консоль
Консоль – підтримуючий пристрій, закріплений на опорі, що складається з кронштейна та тяги. Залежно від кількості шляхів, що перекриваються, консоль може бути одно-, дво- і рідше багатоколійною. Для виключення механічного зв'язку між контактними підвісками різних шляхів та підвищення надійності частіше використовують одноколійні консолі. Застосовують неізольовані, або заземлені консолі, при яких ізолятори знаходяться між тросом і кронштейном, що несе, а також у стрижні фіксатора, і ізольовані консолі з ізоляторами, розміщеними в кронштейнах і тягах. Неізольовані консолі (рис. 8.25) за формою можуть бути вигнутими, похилими та горизонтальними. Для опор, встановлених із збільшеним габаритом, застосовують консолі із підкосами. На поєднання анкерних ділянок при монтажі на одній опорі двох консолей використовують спеціальну траверсу. Горизонтальні консолі застосовують у тих випадках, коли висота опор є достатньою для закріплення похилої тяги.
При ізольованих консолях (рис. 8.26) можна проводити роботи на несучому тросі поблизу них без відключення напруги. Відсутність ізоляторів на неізольованих консолях забезпечує більшу стабільність положення троса, що несе, при різних механічних впливах, що сприятливо позначається на процесі струмознімання. Кронштейни та тяги консолей кріплять на опорах за допомогою п'ят, що допускають їх поворот уздовж осі колії на 90° в обидві сторони щодо нормального положення.
Гнучка поперечка
Гнучка поперечка – підтримуючий пристрій для підвішування та фіксації проводів контактної мережі, що розташовані над кількома шляхами. Гнучка поперечка є системою тросів, натягнутих між опорами поперек електрифікованих шляхів (рис. 8.27). Поперечні несучі троси сприймають всі вертикальні навантаження від проводів ланцюгових підвісок, самої поперечки та інших проводів. Стріла провисання цих тросів має бути не меншою за Vio довжину прольоту між опорами: це зменшує вплив температури на висоту кріплення контактних підвісок. Для підвищення надійності поперечок використовують не менше двох поперечних несучих тросів.
Фіксуючі троси сприймають горизонтальні навантаження (верхній – від несучих тросів ланцюгових підвісок та інших дротів, нижній – від контактних дротів). Електрична ізоляція тросів від опор дозволяє обслуговувати контактну мережу без вимкнення напруги. Всі троси для регулювання їхньої довжини закріплюють на опорах за допомогою сталевих штанг з різьбленням; у деяких країнах із цією метою застосовують спеціальні демпфери, переважно для кріплення контактної підвіски на станціях.
Токосйом
Струмознімання – процес передачі електричної енергії від контактного дроту або контактної рейки до електрообладнання рухомого або нерухомого ЕПС через струмоприймач, що забезпечує ковзний (на магістральному, промисловому та більшій частині міського електротранспорту) або котиться (на деяких видах ЕПС міського електротранспорту) електричний контакт. Порушення контакту при струмозніманні призводить до виникнення безконтактної електродугової ерозії, наслідком чого є інтенсивне зношування контактного дроту і контактних вставок струмоприймача. При перевантаженні точок контакту струмом у режимі руху виникають контактна електровибухова ерозія (іскріння) та підвищений знос контактуючих елементів. Тривале навантаження контакту робочим струмом або струмом КЗ під час стоянки ЕПС може призвести до перепалу контактного дроту. У всіх цих випадках необхідно обмежувати нижню межу контактного натискання для заданих умов експлуатації. Надмірне контактне натискання, у т.ч. в результаті аеродинамічного впливу на струмоприймач, підвищення динамічної складової та викликане ними збільшення вертикального відтискання дроту, особливо у фіксаторів, на повітряних стрілках, у місцях сполучення анкерних ділянок і в зоні штучних споруд, може знизити надійність контактної мережі та струмоприймачів, а також збільшити інтенсивність зношування. дроти та контактних вставок. Отже, верхню межу контактного натискання також потрібно нормувати. Оптимізацію режимів струмознімання забезпечують скоординовані вимоги до пристроїв контактної мережі та струмоприймачів, що гарантує високу надійність їх експлуатації за мінімальних наведених витрат.
Якість струмознімання може визначатися різними показниками (числом та тривалістю порушень механічного контакту на розрахунковій ділянці шляху, ступенем стабільності контактного натискання, близьким до оптимального значення, інтенсивністю зношування контактних елементів та ін.), які значною мірою залежать від конструктивного виконання взаємодіючих систем – контактної мережі та струмоприймачів, їх статичних, динамічних, аеродинамічних, демпфуючих та інших характеристик. Незважаючи на те, що процес струмознімання залежить від великої кількості випадкових факторів, результати досліджень та досвід експлуатації дозволяють виявити основоположні принципи створення систем струмознімання з необхідними властивостями.
Жорстка поперечка
Жорстка поперечка – служить для підвішування дротів контактної мережі, які розташовані над кількома (2-8) шляхами. Жорстка поперечка виконується у вигляді блокової металевої конструкції (ригеля), встановленої на двох опорах (рис. 8.28). Такі поперечки використовують також для прольоту, що розкривається. Ригель зі стійками з'єднаний шарнірно або жорстко за допомогою підкосів, що дозволяють розвантажити його в середині прольоту та зменшити витрату сталі. При розміщенні на ригелі освітлювальних приладів на ньому виконують підлогу з перилами; передбачають сходи для підйому на опори обслуговуючого персоналу. Встановлюють тверді поперечки гол. обр. на станціях та окремих пунктах.
Ізолятори
Ізолятори – пристрої для ізоляції дротів контактної мережі, що перебувають під напругою. Розрізняють ізолятори за напрямом застосування навантажень та місцем установки – підвісні, натяжні, фіксаторні та консольні; по конструкції - тарілчасті та стрижневі; за матеріалом – скляні, фарфорові та полімерні; до ізоляторів відносять також ізолюючі елементи
Підвісні ізолятори – фарфорові та скляні тарілчасті – зазвичай з'єднують у гірлянди по 2 на лініях постійного струму та по 3-5 (залежно від забруднення повітря) на лініях змінного струму. Натяжні ізолятори встановлюють в анкеруваннях проводів, в тросах, що несуть над секційними ізоляторами, в фіксуючих тросах гнучких і жорстких поперечок. Фіксаторні ізолятори (рис. 8.29 та 8.30) відрізняються від усіх інших наявністю внутрішнього різьблення в отворі металевої шапки для закріплення труби. На лініях змінного струму зазвичай застосовують стрижневі ізолятори, а постійного - і тарілчасті. В останньому випадку до основного стрижня зчленованого фіксатора включають ще один тарілчастий ізолятор із сережкою. Консольні фарфорові стрижневі ізолятори (мал. 8.31) встановлюють у підкосах та тягах ізольованих консолей. Ці ізолятори повинні мати підвищену механічну міцність, тому що працюють на вигин. У секційних роз'єднувачах та рогових розрядниках застосовують зазвичай фарфорові стрижневі, рідше тарілчасті ізолятори. У секційних ізоляторах на лініях постійного струму використовують полімерні ізолюючі елементи у вигляді прямокутних брусків із прес-матеріалу, а на лініях змінного струму -у вигляді циліндричних склопластикових стрижнів, на які надіті електрозахисні чохли з фторопластових труб. Розроблено полімерні стрижневі ізолятори із сердечниками зі склопластику та ребрами із кремнійорганічного еластомеру. Їх застосовують як підвісні, секціонуючі та фіксаторні; вони перспективні для установки в підкосах та тягах ізольованих консолей, у тросах гнучких поперечок тощо. У зонах промислового забруднення повітря та в деяких штучних спорудах проводиться періодичне очищення (обмивання) фарфорових ізоляторів за допомогою спеціальних пересувних засобів.
Контактна підвіска
Контактна підвіска – одна з основних частин контактної мережі, є системою проводів, взаємне розташування яких, спосіб механічного з'єднання, матеріал і переріз забезпечують необхідну якість струмознімання. Конструкція контактної підвіски (КП) визначається економічною доцільністю, експлуатаційними умовами (максимальною швидкістю руху ЕПС, найбільшою силою струму, що знімається струмоприймачами), кліматичними умовами. Необхідність забезпечення надійного струмознімання при зростаючих швидкостях руху та потужності ЕПС визначила тенденції зміни конструкцій підвісок: спочатку прості, потім одинарні з простими струнами і складніші – ресорні одинарні, подвійні та спеціальні, в яких для забезпечення необхідного ефекту, гол. обр. вирівнювання вертикальної еластичності (або жорсткості) підвіски в прольоті, використовуються просторово-вантові системи з додатковим тросом або інші.
При швидкостях руху до 50 км/год задовільна якість струмознімання забезпечує проста контактна підвіска, що складається тільки з контактного дроту, підвішеного до опор А і контактної мережі (рис. 8.10,а) або поперечним тросам.
Якість струмознімання багато в чому визначається стрілою провисання дроту, що залежить від результуючого навантаження на провід, що складається з власної ваги дроту (при ожеледиці разом з льодом) та вітрового навантаження, а також від довжини прольоту та натягу дроту. На якість струмознімання великий вплив надає кут (чим він менший, тим гірша якість струмознімання), значно змінюється контактне натискання, з'являються ударні навантаження в опорній зоні, відбувається посилене зношування контактного проводу і струмознімальних вставок струмоприймача. Дещо покращити струмознімання в опорній зоні можна, застосувавши підвішування дроту у двох точках (рис. 8.10,6), що за певних умов забезпечує надійний струмознімання при швидкостях руху до 80 км/год. Помітно покращити струмознімання при простій підвісці можна, тільки істотно зменшивши довжину прольотів з метою зниження стріли провисання, що в більшості випадків неекономічно, або застосувавши спеціальні дроти зі значним натягом. У зв'язку з цим застосовують ланцюгові підвіски (рис. 8.11), в яких контактний провід підвішений до троса, що несе, за допомогою струн. Підвіска, що складається з несучого троса та контактного дроту, називається одинарною; за наявності допоміжного дроту між несучим тросом та контактним дротом – подвійний. У ланцюговій підвісці трос і допоміжний провід беруть участь у передачі тягового струму, тому вони з'єднані з контактним проводом електричними з'єднувачами або струмопровідними струнами.
Основною механічною характеристикою контактної підвіски прийнято вважати еластичність - відношення висоти підйому контактного дроту до прикладеної до нього та спрямованої вертикально вгору силі. Якість струмознімання залежить від характеру зміни еластичності в прольоті: чим вона стабільніша, тим краще струмознімання. У простих і звичайних ланцюгових підвісках еластичність у середині прольоту вища, ніж у опор. Вирівнювання еластичності в прольоті одинарної підвіски досягається установкою ресорних тросів довжиною 12-20 м, на яких кріплять вертикальні струни, а також раціональним розташуванням звичайних струн у середній частині прольоту. Постійнішою еластичністю володіють подвійні підвіски, але вони дорожчі і складніші. Для отримання високого показника рівномірності розподілу еластичності у прольоті використовують різні способиїї підвищення в зоні опорного вузла (установка пружинних амортизаторів та пружних стрижнів, торсіонний ефект від скручування троса та ін.). У кожному разі розробки підвісок необхідно враховувати їх диссипативные характеристики, т. е. стійкість до впливу зовнішніх механічних навантажень.
Контактна підвіска є коливальною системою, тому при взаємодії з струмоприймачами може бути в стані резонансу, викликаного збігом або кратністю частот її власних коливань і вимушених коливань, що визначаються швидкістю проходження струмоприймача по прольоту із заданою довжиною. У разі резонансних явищ можливе помітне погіршення струмознімання. Граничною для струмознімання є швидкість поширення механічних хвиль уздовж підвіски. У разі перевищення цієї швидкості струмоприймач доводиться взаємодіяти як би з жорсткою, недеформируемою системою. Залежно від нормованих питомих натягів проводів підвіски, така швидкість може становити 320-340 км/год.
Прості та ланцюгові підвіски складаються з окремих анкерних ділянок. Закріплення підвіски на кінцях анкерних ділянок можуть бути жорсткими або компенсованими. На магістральних ж. д. застосовують в основному компенсовані та напівкомпенсовані підвіски. У напівкомпенсованих підвісках компенсатори є лише у контактному дроті, у компенсованих – ще й у тросі, що несе. При цьому в разі зміни температури проводів (внаслідок проходження по них струмів, зміни температури навколишнього середовища) стріли провисання троса, що несе, а отже, і вертикальне положення контактних проводів залишаються незмінними. Залежно від характеру зміни еластичності підвісок у прольоті стрілу провисання контактного дроту приймають у діапазоні від 0 до 70 мм. Вертикальне регулювання напівкомпенсованих підвісок здійснюють так, щоб оптимальна стріла провисання контактного проводу відповідала середньорічній (для даного району) температурі навколишнього повітря.
Конструктивну висоту підвіски – відстань між несучим тросом та контактним проводом у точках підвісу – вибирають виходячи з техніко-економічних міркувань, а саме – з урахуванням висоти опор, дотримання діючих вертикальних габаритів наближення будівель, ізоляційних відстаней, особливо в зоні штучних споруд; крім того, має бути забезпечений мінімальний нахил струн при екстремальних значеннях температури навколишнього повітря, коли можуть виникнути помітні поздовжні переміщення контактного дроту щодо троса, що несе. Для компенсованих підвісок це можливо, якщо трос і контактний провід, що несе, виконані з різних матеріалів.
Для збільшення терміну служби контактних вставок струмоприймачів контактний провід розташовують у плані із зигзагом. Можливі різні варіанти підвіски несучого троса: у тих же вертикальних площинах, що і контактний провід (вертикальна підвіска), по осі шляху (напівкоса підвіска), з зигзагами, протилежними зигзагам контактного проводу (коса підвіска). Вертикальна підвіска має меншу вітростійкість, коса - найбільшу, але вона найбільш складна при монтажі та обслуговуванні. На прямих ділянках шляху переважно застосовується полукосая підвіска, на криволінійних – вертикальна. На ділянках з особливо сильними вітровими навантаженнями широко використовують ромбоподібну підвіску, в якій два контактні дроти, підвішені до загального троса, що несе, розташовуються біля опор з протилежними зигзагами. У середніх частинах прольотів дроти притягнуті один до одного жорсткими планками. У деяких підвісках поперечна стійкість забезпечується застосуванням двох несучих тросів, що утворюють у горизонтальній площині свого роду вантову систему.
За кордоном в основному застосовують ланцюгові одинарні підвіски, в т. ч. на швидкісних ділянках - з ресорними проводами, простими рознесеними опорними струнами, а також з тросами, що несуть, і контактними проводами, що мають підвищені натяги.
Контактний провід
Контактний провід – найбільш відповідальний елемент контактної підвіски, що безпосередньо здійснює контакт із струмоприймачами ЕПС у процесі струмознімання. Як правило, використовують один або два контактні дроти. Два дроти зазвичай застосовують при зніманні струмів понад 1000 А. На вітчизняних ж. д. застосовують контактні дроти з площею перерізу 75, 100, 120, рідше 150 мм2; за кордоном – від 65 до 194 мм2. Форма перерізу дроту зазнавала деяких змін; на поч. 20 ст. профіль перерізу набув форми з двома поздовжніми пазами у верхній частині – головці, що служать для закріплення на дроті арматури контактної мережі. У вітчизняній практиці розміри головки (рис. 8.12) однакові для різних площ перерізу; в інших країнах розмір голівки залежить від площі перерізу. У Росії контактний провід маркують літерами та цифрами, що вказують матеріал, профіль та площу перерізу в мм2 (наприклад, МФ-150 – мідний фасонний, площа перерізу 150 мм2).
Широке поширення в останні роки набули низьколеговані мідні дроти з присадками срібла, олова, які підвищують зносо- та термостійкість дроту. Кращі показники по зносостійкості (у 2-2,5 рази вищі, ніж у мідного дроту) мають бронзові мідно-кадмієві дроти, проте вони дорожчі за мідні, а їх електричний опір вищий. Доцільність застосування того чи іншого дроту визначається техніко-економічним розрахунком з урахуванням конкретних умов експлуатації, зокрема під час вирішення питань забезпечення струмознімання на високошвидкісних магістралях. Певний інтерес представляє біметалічний дріт (рис. 8.13), що підвішується в основному на приймально-відправних шляхах станцій, а також комбінований сталеалюмінієвий дріт (контактна частина – сталева, рис. 8.14).
У процесі експлуатації відбувається зношування контактних проводів при струмозніманні. Розрізняють електричну та механічну складові зносу. Для запобігання обриву проводів через зростання розтягуючих напруг нормується максимальне значення зносу (наприклад, для проводу з площею перерізу 100 мм знос, що допускається, становить 35 мм2); у міру збільшення зносу дроту періодично зменшують його натяг.
При експлуатації розрив контактного дроту може статися внаслідок термічного впливу електричного струму (дуги) у зоні взаємодії з іншим пристроєм, тобто внаслідок перепалу дроту. Найчастіше перепали контактного дроту відбуваються у таких випадках: над струмоприймачами нерухомого ЕПС внаслідок КЗ у його високовольтних ланцюгах; при підйомі або опусканні струмоприймача через перебіг струму навантаження або КЗ через електричну дугу; зі збільшенням контактного опору між дротом і контактними вставками струмоприймача; наявності ожеледиці; замиканні полозом струмоприймача різнопотеїціальних гілок ізолюючого сполучення анкерних ділянок та ін.
Основними заходами запобігання перепалам дроту є: підвищення чутливості та швидкодії захисту від струмів КЗ; застосування на ЕПС блокування, що перешкоджає підйому струмоприймача під навантаженням і примусово відключає її при опусканні; обладнання ізолюючих пар анкерних ділянок захисними пристроями, що сприяють гасенню дуги в зоні можливого її виникнення; своєчасні заходи, що запобігають ожеледі відкладення на проводах, та ін.
Несучий трос
Несучий трос – провід ланцюгової підвіски, прикріплений до підтримуючих пристроїв контактної мережі. До несучого троса за допомогою струн підвішується контактний провід – безпосередньо або через допоміжний трос.
На вітчизняних ж. д. на головних шляхах ліній, електрифікованих на постійному струмі, як несучий трос застосовують в основному мідний провід з площею перерізу 120 мм2, а на бічних коліях станцій -сталемедний (70 і 95 мм2). За кордоном на лініях змінного струму використовують також бронзові та сталеві троси перетином від 50 до 210 мм2. Натяг тросу в напівкомпенсованій контактній підвісці змінюється в залежності від температури навколишнього повітря в межах від 9 до 20 кН, у компенсованій підвісці в залежності від марки дроту – в межах 10-30 кН.
Струна
Струна – елемент ланцюгової контактної підвіски, за допомогою якого один з її проводів (як правило, контактний) підвішується до іншого – троса, що несе.
По конструкції розрізняють: ланкові струни, складені з двох і більше шар-нирно пов'язаних ланок жорсткого дроту; гнучкі струни з гнучкого дроту чи капронового каната; жорсткі - у вигляді розпірок між проводами, що застосовуються значно рідше; петльові – із дроту або металевої смуги, вільно підвішеної на верхньому дроті та жорстко або шарнірно закріпленої у струнових затискачах нижнього (звичайно контактного); ковзаючі струни, закріплені однією з проводів і ковзні вздовж іншого.
На вітчизняних ж. д. найбільшого поширення набули ланкові струни з біметалевого сталемедного дроту діаметром 4 мм. Недоліком їх є електричний та механічний знос у зчленуваннях окремих ланок. У розрахунках ці струни не розглядаються як струмопровідні. Такого недоліку позбавлені гнучкі струни з мідного або бронзового багатожильного дроту, жорстко прикріплені до струнових затискачів і виконують роль електричних з'єднувачів, розподілених уздовж контактної підвіски та не утворюють суттєвих зосереджених мас на контактному дроті, що характерно для типових поперечних електричних з'єднувачів, що використовуються при ланках непровідні струм струни. Іноді застосовують непровідні струни контактної підвіски з капронового каната, для кріплення яких потрібні поперечні електричні з'єднувачі.
Ковзаючі струни, здатні переміщатися вздовж одного з проводів, використовують у напівкомпенсованих ланцюгових контактних підвісках з малою конструктивною висотою, при встановленні секційних ізоляторів, у місцях анкерування несучого троса на штучних спорудах з обмеженими вертикальними габаритами та інших особливих умовах.
Жорсткі струни зазвичай встановлюють тільки на повітряних стрілках контактної мережі, де вони виконують роль обмежувача підйому контактного дроту однієї підвіски щодо дроту інший.
Підсилюючий провід
Підсилюючий провід – провід, електрично з'єднаний з контактною підвіскою, що служить зниження загального електричного опору контактної мережі. Як правило, підсилюючий провід підвішують на кронштейнах з польового боку опори, рідше - над опорами або на консолях поблизу троса, що несе. Підсилюючий провід застосовують на ділянках постійного та змінного струму. Зниження індуктивного опору контактної мережі змінного струму залежить не тільки від характеристик самого дроту, але і його розміщення щодо проводів контактної підвіски.
Застосування підсилювального дроту передбачається на стадії проектування; як правило, використовується один або кілька дротяних проводів типу А-185.
Електричний з'єднувач
Електричний з'єднувач – відрізок дроту із струмопровідною арматурою, призначений для електричного з'єднання дротів контактної мережі. Розрізняють поперечні, поздовжні та обвідні з'єднувачі. Їх виконують із неізольованих проводів так, щоб вони не перешкоджали поздовжнім переміщенням проводів контактних підвісок.
Поперечні з'єднувачі встановлюють для паралельного з'єднання всіх проводів контактної мережі одного і того ж шляху (включаючи підсилювальні) і станціях для контактних підвісок декількох паралельних шляхів, що входять в одну секцію. Поперечні з'єднувачі монтують уздовж шляху на відстанях, що залежать від роду струму і частки перерізу контактних проводів у загальному перерізі проводів контактної мережі, а також від режимів роботи ЕПС на конкретних тягових плечах. Крім того, на станціях з'єднувачі розміщують у місцях торкання та розгону ЕПС.
Поздовжні з'єднувачі встановлюють на повітряних стрілках між усіма проводами контактних підвісок, що утворюють цю стрілку, у місцях сполучення анкерних ділянок – з двох сторін при неізолюючих сполученнях і з одного боку - при ізолюючих сполученнях та інших місцях.
Обвідні з'єднувачі застосовують у тих випадках, коли потрібно заповнити перерваний або зменшений переріз контактної підвіски через наявність проміжних анкерувань підсилювальних проводів або при включенні в трос ізоляторів для проходу через штучну споруду.
Арматура контактної мережі
Арматура контактної мережі – затискачі та деталі для з'єднання проводів контактної підвіски між собою, з підтримуючими пристроями та опорами. Арматура (рис. 8.15) ділиться на натяжну (стикові, кінцеві затискачі та ін.), підвісну (струнові затискачі, сідла та ін.), що фіксує (фіксуючі затискачі, тримачі, вушка та ін.), струмопровідну, механічно мало навантажену (затискачі живильні, сполучні та перехідні – від мідних до алюмінієвих дротів). Вироби, що входять до складу арматури, відповідно до їх призначення та технології виробництва (лиття, холодне і гаряче штампування, пресування та ін.) виконують з ковкого чавуну, сталі, мідних і алюмінієвих сплавів, пластмас. Технічні характеристики арматури регламентуються нормативними документами.
