Соединение проводов

Соединения проводов контактной сети в пролетах должны иметь механическую прочность, равную прочности провода. Получить соеди­нения проводов такой прочности с помощью различных зажимов не всегда удается. Поэтому стандартом установлено, что зажимы, предназ­наченные для механического соединения и анкеровки проводов, долж­ны удерживать их без проскальзывания и разрушения провода (включая разрушения отдельных проволок многопроволочных проводов) при нагрузке не менее трехкратной допускаемой или 90 % минимальной раз­рушающей нагрузки соединяемых проводов. Арматура, предназначен­ная для электрического (с обеспечением механической прочности) соеди­нения проводов, также должна удерживать их без проскальзывания или срыва при нагрузках, превышающих максимальные расчетные для ука­занных режимов, с коэффициентом запаса не менее 1,5.

В стыковых зажимах контактного провода зазор между проводами при приложении допускаемой нагрузки не должен превышать 1 мм.

Значения предельных нагрузок, при которых арматура должна удер­живать провода без проскальзывания или срыва, и схемы их приложе­ния указываются в нормативно-технической документации.

Качество электрического контакта соединений должно удовлет­ворять требованиям стандартов, а именно: электрическое сопротив­ление соединения должно быть меньше или равно сопротивлению такого же по длине участка целого провода. Качество соединения оценивается значением коэффициента дефектности по электричес­кому сопротивлению k_r, т.е. отношением сопротивления провода в месте соединения R_c к сопротивлению такого же по длине участка целого провода R_пр. Так как падение напряжения прямо пропорци­онально сопротивлению, то

^KR = R_c / R_пр =∆ν_с/∆ν_пр,

где ∆ν_с — падение напряжения на соединении;

∆ν_пр —падение напряжения на участке провода равной длины. Начальный k_r у новых безболтовых (неразъемных) соединений мно­гопроволочных проводов, а также у соединений контактных проводов, выполненных с помощью зажимов с болтами, должен быть не более 0,9; у соединений, выполненных с помощью болтовых плашечных за­жимов (питающих, соединительных и переходных), — не более 1,0.

В эксплуатации значения k_r для соединения проводов могут быть больше начальных, но они не должны превышать значений 1,2 в нор­мальных режимах. При k_r = 1,2...2 переходное сопротивление в кон­такте имеет завышенное значение, и в зависимости от ответственности узла и величины токов нагрузки и коротких замыканий (к.з.) для таких соединений устанавливают более частые сроки осмотров. При k_r > 2 соединение считается дефектным и должно быть отремонтировано или вырезано и заменено на новое.

Стыкование рабочих контактных проводов осуществляют стыко­выми зажимами нерабочих отходящих ветвей с помощью двух кли­новых зажимов и соединительной планки или временно тремя бол­товыми зажимами.

Наибольшее распространение получил способ стыкования кон­тактных проводов с использованием различных неразъемных (типа 059) и разъемных (типа КС-321) болтовых зажимов. Ранее приме­няемые разъемные зажимы 058 сняты с производства и подлежат замене. Монолитные стыковые зажимы 059 для контактных про­водов сечением 85, 100 мм² имеют шесть стопорных вертикальных болтов 1 и два стяжных горизонтальных 2 (рис. 2.9), для контакт­ных проводов сечением 150 мм²— восемь стопорных болтов. До­пускаемая растягивающая нагрузка для этих зажимов соответствен­но 15и20кН.

Прочность закрепления контактного провода в неразъемном стыковом зажиме во многом зависит от размеров его паза и тол­щины губок зажима.

Стыковой зажим 059-6 (КС-321-1) (рис. 2.10) предназначен для стыкования контактных проводов площадью сечением 85—120 мм², допускаемая нагрузка 12 кН, испытательная нагрузка 18 кН, раз­рушающая нагрузка 30 кН, допускаемый ток 720 А, масса 0,8 кг.

Рис.2.9. Зажим стыковой КС-059 со стопорными болтами для контактных

проводов сечением 85 и 100 мм²

Рис. 2.10. Зажим стыковой 059-6 (КС-321-1) для контактных проводов сечением 85—120 мм²: 1 — плашка; 2 — вкладыш; 3 — болт Ml2x40; 4 — гайка; 5 — стыкуемые контактные провода

Расстояния между зажимами при вставках 5 в контактные про­вода 1 показаны на рис. 2.11. Минимальная длина вставки контак­тного провода должна быть не менее 1,5 м (рис. 2.11, а). При этом стык не должен быть ближе 1 м от фиксирующего зажима.

Рис. 2.11. Вставки в одиночные (а) и в двойные (б) контактные провода

Стыковые зажимы 2 подвешивают на струнах 4 к несущему тро­су 3. В случае расположения стыкового зажима на расстоянии ме­нее 1 м от рабочей струны цепной подвески ее совмещают со струной стыкового зажима. При двух контактных проводах в цепной подвеске стыковые зажимы располагают на расстоянии не менее 6 м (рис. 2.11, б) один от другого, а для улучшения токосъема контактный провод со сты­ковым зажимом поднимают на 30—50 мм выше второго провода. Струновой зажим на втором контактном проводе устанавливают на расстоя­нии 200—250 мм от середины стыкового зажима. Для уменьшения износа контактных проводов в местах установки стыковых зажимов при од­ном контактном проводе в цепной подвеске зажимы приподнимают на 10—20 мм выше соседних точек подвеса контактного провода.

Стыкование контактных проводов нерабочих ветвей произво­дится по схеме, приведенной на рис. 2.12, а.

Перед установкой стыкового зажима контактные поверхности его и соединяемых проводов должны быть тщательно зачищены.

Стыки контактных проводов должны обеспечивать плавный (без ударов и искрений ) проход по ним полозов токоприемников при максимальной скорости движения поездов.

Способы холодной сварки контактных проводов встык давлени­ем были разработаны в ряде стран. Сущность холодной сварки зак­лючается в том, что при приложении высокого давления (обжатия) (до 800 кН) происходит сильное деформирование и течение метал­ла по границе раздела соединяемых поверхностей, в результате чего происходит их схватывание при температуре окружающего возду­ха, т.е. без какого-либо нагрева. Поскольку соединяемые элементы не нагреваются, то химический состав металла в зоне сварки не из­меняется. Однако надежность и долговечность соединения встык контактных проводов, полученного холодной сваркой давлением, зависит от очень большого числа факторов.

Применялась также сварка энергией взрыва, которая основана на способности металлов образовывать прочные металлические связи в твердом состоянии при их высокоскоростном соударении.

Оба метода: холодная сварка давлением и сварка энергией взры­ва не получили дальнейшего развития ввиду низкой надежности узла соединения и сложной технологии работ.

Рис. 2.12. Соединения проводов: а — контактных, сталемедных с натяже­нием менее 15 кН; б — медных; в — стальных; / — трос (контактный провод); 2 — клиновой зажим; 3 — соединительная планка; 4 — шунт; 5 — бандаж; б — соединительный зажим; 7 — овальный соединитель;

8 — вилочный коуш

Соединение многопроволочных проводов с учетом их назначе­ния и марки выполняют методами обжатия, скручивания и опрессования овальных соединителей, аргонодуговой и термитной сваркой, болтовыми зажимами, с помощью вилочных коушей или клиновых зажимов и соединительных планок, а также цанговыми и клиноболтовыми зажимами.

Наиболее распространенным способом для многопроволочных про­водов является соединение их с помощью овальных соединителей, пред­ставляющих собой трубку овального сечения, изготовленную из меди, алюминия или стали, с развальцовкой на обоих концах (рис. 2.13, а).

Медные и сталемедные провода сечением до 120 мм² соединяют медными овальными соединителями СОМ (соединитель овальный для медных проводов), алюминиевые и сталеалюминиевые сечени­ем до 185 мм²— соединителями СОА и СО АС соответственно, сталь­ные сечением до 70 мм² — соединителями СОС. Соединители на пред­приятии-изготовителе снабжают маркой, указывающей, для какого провода он предназначен, например, СОАС-70 — соединитель оваль­ный для сталеалюминевого провода АС-70.

Эксплуатационная надежность соединения в большой степени зависит от того, насколько тщательно выполнена обработка и очи­стка концов проводов и контактных поверхностей соединителей. После подготовки к соединению концы проводов вводят в соеди­нитель внахлестку таким образом, чтобы они выходили из него на 40—50 мм. Если на соединении выполняется шунт, то каждый ко­нец провода выпускают из соединителя примерно на ³/₄ его длины и соединяют их в виде петли термитной сваркой или болтовым за­жимом (см. рис. 2.12, а, б).

Обжатие овальных соединителей на проводах сечением до 185 мм² осуществляют гидравлическими или механическими прессами (на­пример, монтажными клещами МИ-19А).

Обжатие выполняют по рискам 1-10, нанесенным на соедините­ле (рис. 2.13, 6) поочередно с обеих сторон. Механическую прочность соединений обжатием можно увеличить, если вместо использования кле­щей опрессовывать их гидравлическим прессом. Для опрессовки оваль­ных соединителей используют набор инструментов НИОС-2 и гидрав­лический пресс ПГЭП-2 с электрическим приводом, а также ручной гидравлический пресс РГП-7М, ПГР-20М, ПР-6 и др.

Овальными соединителями методом обжатия соединяют мно­гопроволочные провода — медные сечением 70—120 мм² и алюми­ниевые сечением 120—185 мм².

Рис. 2.13. Овальный соединитель (а) и соединения проводов, выполненные обжатием (б) и скруткой (в) соединителя

Для более полного использования механических и электричес­ких свойств овальных соединителей, а также упрощения их монта­жа широко применяют соединение сталеалюминиевых, алюминие­вых, многопроволочных и однопроволочных стальных проводов способом скрутки. При скручивании овального соединителя с вве­денными в него концами проводов последние образуют винтовую линию, причем корпус соединителя плотно обжимает скрученные провода на всей длине соединителя (рис. 2.13, в). Для такого соеди­нения проводов в зависимости от их марки применяют специаль­ные приспособления МИ-189А, МИ-190 или МИ-230А.

Овальными соединителями методом скручивания соединяют алюминиевые и сталеалюминиевые многопроволочные провода площадью сечения 16—95 мм².

Сталемедные провода, имеющие натяжение не более 15 кН, со­единяют так же, как нерабочие ветви контактных проводов, с по­мощью двух клиновых зажимов и соединительной планки (см. рис. 2.12, а), узел стыкования шунтируют. Свободные концы прово­дов, образующие шунт, могут быть соединены болтовыми зажи­мами или встык термитной сваркой.

Медные и сталемедные провода соединяют также с помощью вилочных коушей, овальных соединителей и соединительной план­ки (см. рис. 2.12, б).

Стальные провода диаметром 9—13 мм соединяют треххомутовыми стыковыми зажимами 079. Провода С-50 стыкуют одним зажимом, а С-70 — двумя (см. рис. 2.12, в). На каждый зажим до­пускается растягивающая нагрузка не более 30 кН.

Для улучшения электрических характеристик соединений с за­жимами или овальными соединителями свободные концы алюми­ниевых, сталеалюминиевых и медных проводов стыкуют термитной сваркой, которую выполняют с помощью специальных термитных пат­ронов. Такая сварка обеспечивает надежный электрический контакт.

Термитную сварку проводов осуществляют с помощью специаль­ных сварочных приспособлений, клещей или пистолетов (рис. 2.14). Для термитной сварки встык сталеалюминиевых и алюминиевых про­водов сечением 50—185 мм² применяют специальные клещи.

Перед термитной сваркой концы проводов очищают до ме­таллического блеска, тщательно обезжиривают в бензине (зап­рещается пользоваться этилированным бензином) или в другом

Рис. 2.14. Термитная сварка многопроволочных проводов: 1 — провод, 2 — приспособление для сварки; 3 — термитный патрон

растворителе, дают просохнуть, а затем вставляют в термитный пат­рон до упора во вкладыш. Тип термитного патрона должен соот­ветствовать диаметру свариваемых проводов.

Термитной сваркой выполняют соединения многопроволочных алю­миниевых и сталеалюминиевых проводов во всех узлах контактной сети, где натяжение в стыкуемых проводах не превышает 5 кН (500 кгс).

Аргонодуговой сваркой соединяют многопроволочные прово­да (кроме стальных) и шины для присоединения отсасывающих, уси­ливающих линий и обводов, шлейфов разъединителей и электри­ческих соединителей.

Опрессовкой с использованием безболтовых зажимов соединя­ют несущие тросы, алюминиевые и сталеалюминиевые провода, электрические соединители из медного многопроволочного про­вода между собой и с контактными проводами.

Соединение болтовыми, стыковыми цанговыми и клиновыми (клиноболтовыми) зажимами осуществляют:

медных и сталемедных несущих тросов площадью сечения 95 и 120 мм²—двумя стыковыми шашечными четырехболтовыми или сты­ковыми цанговыми или двумя клиноболтовыми зажимами с соедини­тельной планкой между ними. При временном восстановлении допус­кается стыкование шестью соединительными двухболтовыми зажимами;

медных и сталемедных проводов сечением 50 и 70 мм² — двумя клиновыми зажимами с соединительной планкой между ними или тремя двухболтовыми соединительными зажимами;

Рис. 2.15. Стыкование провода ПБСА-50/70:

1— зажим клиновой 035; 2 — клин болтовой 038-3;

3 — соединительная планка ; 4 — зажим 064

алюминиевых и сталеалюминиевых проводов сечением 16—185 мм² стыковыми цанговыми или тремя соединительными зажимами;

сталеалюминиевых проводов марки ПБСА-50/70 — двумя клино­болтовыми зажимами с соединительной планкой между ними (рис. 2.15);

стальных тросов — треххомутовыми зажимами (см. рис. 2.12, в).

Болтовые соединительные зажимы следует устанавливать на расстоянии не менее 1,5 длины зажима один от другого.

Выступающие из клиновых и клиноболтовых зажимов концы проводов должны быть отогнуты. Отогнутые концы сталемедных проводов соединяют одним плашечным зажимом, медных и стале­алюминиевых поводов марки ПБСА-50/70 — двумя зажимами.