Технические характеристики защитных устройств

Рис. 9.8. Искровые промежутки ИПМ с пластмассовыми (а) и металлически­ми (б) экранами; 1 — кольцевой пласт­массовый экран; 2 — стальная шайба; 3 — крышка; 4 — гайка; 5 — изолированный стержень; 6 — корпус; 7 — втулка изолирую­щая; 8, 9 — шайба контактная; 10 — метал­лический экран; 11 — слюдяная прокладка

Искровой промежуток в нормальных условиях изо­лирует опору от рельсов. В том случае, когда на опо­ру попадает высокое на­пряжение (при перекрытии или пробое изолятора или в результате соприкосно­вения с оборванными про­водами), происходит про­бой искрового промежутка и наступает глухое соеди­нение опоры с электротя­говым рельсом. Искровые промежутки устанавлива­ют на высоте 0,5—1,0 или 2,5 м (см. рис. 9.7, а, г).

Искровой промежуток ИПМ (рис. 9.8, а, б) состоит из корпуса с крышкой, внут­ри которого находится съем­ная вставка с двумя контакт­ными шайбами и слюдяными прокладками между ними.

Для предотвращения приваривания съемной вставки к крышке при пробое промежутка предусмотрен экран в виде карболитового кольца. Пробивное напряжение составляет 800—1200 В. Искровой промежуток с одной стороны присоединяют к заземляющему про­воду, идущему к рельсу, и к опоре или заземляющему спуску, проло­женному по опоре, с другой (см. рис. 9.7, а, г). В эксплуатации применяют также искровые промежутки ИП-3 (рис. 9.9) и искровые промежутки с вращающейся дугой ИПВ-ЦНИИ (рис. 9.10).

Искровые промежутки перед установкой проверяют на отсут­ствие в них к.з. мегаомметром с параллельным подключением вольт­метра. При вращении ручки мегаомметра обращают внимание на стрелку вольтметра, которая при исправном состоянии искрового промежутка должна показывать величину напряжения в норми-

Рис. 9.10. Искровой промежуток с вращающей­ся дугой ИПВ-ЦНИИ: а — принципиальная электрическая схема; б — конструкция; 1 — корпус; 2 — рабочие электроды; 3 — вспомогательный элек­трод; 4 — высоковольтный варистор; 5 — кольце­вой постоянный магнит; 6 — слюдяная прокладка; 7 — токопроводящая клемма; 8 — поджигающий искровой промежуток; 9 — воздушный промежуток; 10 — крышка; 11 — асбестовое кольцо; 12 — изоляционная планка

Рис. 9.9. Искровой промежуток ИП-3

рованных пределах. Искровые промежутки в заземления опор ус­танавливают в зависимости от зоны потенциалов рельс—земля и значения переходного сопротивления опора—грунт—рельс.

В качестве диодного заземлшпеля (ЗД) применяют заземлитель ЗД-1, состоящий из трех параллельно соединенных вентилей ВЛ200 не ниже 8-го класса (рис. 9.11, а, б). Диодный заземлитель устанавливают на

Рис. 9.11. Диодный заземлитель ЗД-1: а — электрическая схема; б — внешний вид; в — схема проверки диодного заземлителя перед установ­кой; 1 — диоды В Л 200-8 или ВЛ200-10; 2 — корпус; 3 — герметизирую­щая прокладка; 4— изолирующая втулка; 5 — монтажные выводы; б — мегомметр; 7 — диодный заземлитель

высоте не менее 1,7 м от уровня земли, для предотвращения перетека­ния тока на железобетонных опорах его корпус и спуски изолируют от опоры. На корпусе заземлителя наносят знак высокого напряже­ния в виде красной стрелы, направленной острием вниз.

От троса группового заземления до диодного заземлителя при­соединение осуществляют одинарным проводом того же сечения, что и трос группового заземления. Заземляющий спуск от диодно­го заземлителя к рельсам выполняют двойным стальным прутком диаметром 12 мм и присоединяют либо к средней точке дроссель-трансформатора, либо двумя болтовыми зажимами непосредствен­но к рельсу, но не ближе 200 м от сигнальной точки (дроссельного трансформатора) и 100 м от места присоединения к рельсам за­земляющего спуска рогового разрядника.

Исправность диодного заземлителя перед установкой проверяют мегаомметром на 500 В (тип М-1101) по схеме (см. рис. 9.11, в). Изме­рения проводят дважды, меняя полярность подключения прибора. Сопротивление R_n у исправного диодного заземлителя должно быть R_x > 100 кОм, а при обратном подключении сопротивление R₂ = 0. Диодный заземлитель считается неисправным, если R_{ < 100 кОм или R₂> 0. Неисправность диодного заземлителя может быть вызвана потерей полупроводниковых свойств диодами или снижением уров­ня изоляции стержня от корпуса (изолирующей втулки).

В случае неисправности проверяют потерю полупроводнико­вых свойств каждого вентиля поочередным отсоединением гибко­го вывода каждого вентиля от контактной пластины и прозвонкой мегаомметром 500 В.

К тросу группового заземления 2 (рис. 9.12) диодный заземли­тель 3 подключают по Т-образной схеме, а секционирующие тросизоляторы 1 для исключения шунтировки рельсовых цепей размещают напротив дроссель-трансформатора 4.

Перед вводом в эксплуата­цию группового заземления с диодным заземлителем прове­ряют работу максимальной токо­вой защиты тяговых подстанций

Рис. 9.12. Схема группового заземления с диодными заземлителями

и постов секционирования с учетом сопротивления троса группового заземления, для чего создают к.з. в наиболее удаленных точках на тросе группового заземления.

Защитное устройство на основе диодного заземления и искровых промежутков вы­полняется по схеме, показан­ной на рис. 9.13.

Заземления на рельсовую цепь выполняют следующим образом.

На участках постоянного

Рис. 9.13. Защитное устройство на основе диодного заземлителя и искровых промежутков: а — электрическая схема; б — внешний вид; 1 — диоды; 2 — диодный заземлитель; 3 — зажим плашечный; 4 — искровые промежутки

тока металлические опоры, а также конструкции крепления контакт­ной сети и ВЛ напряжением выше 1000 В на железобетонных опорах заземляют:

• через искровой промежуток — при индивидуальном заземлении опор, имеющих сопротивление ниже 10 кОм, а также при групповом заземлении в катодных зонах потенциалов рельсов;

• через диодный заземлитель — при групповом заземлении опор в анодных и знакопеременных зонах;

• через диодно-искровой заземлитель — при групповом заземле­нии, независимо от потенциальной зоны при сопротивлении цепи заземления опор менее 6 Ом на 1 км при подключении к тяговому рельсу и менее 5 Ом — при подключении к средней точке дроссель-трансформатора;

• наглухо при индивидуальном заземлении, если сопротивление цепи заземления не менее 10 кОм и если в отверстиях для закладных деталей имеются изолирующие втулки, а под хомутами — изолирую­щие прокладки.

Детали крепления траверсы (кронштейна) ВЛ напряжением выше 1 кВ подключают к заземляющему проводнику опоры контактной сети.

На опорах с разрядниками заземленный рог изолируют от опоры и отдельным проводником присоединяют к рельсу, а опору заземляют к рельсу через искровой промежуток другим одиночным заземлением.

На питающих линиях постоянного тока искровые промежутки монтируют между опорой и отсасывающей линией или проводом группового заземления, на который заземлены опоры этой линии, а на питающих линиях переменного тока искровые промежутки не устанавливают.

На участках переменного тока металлические опоры, а также кон­струкции крепления контактной сети и ВЛ напряжением выше 1000 В на железобетонных опорах заземляют на рельсовую цепь:

• через искровой промежуток — при индивидуальном заземле­нии, если сопротивление опоры менее 100 Ом при подключении заземления к рельсу двухниточной рельсовой цепи и менее 5 Ом — к средней точке дроссель-трансформатора;

• через искровой промежуток — при групповом заземлении, если сопротивление цепи заземления опор менее 6 Ом на 1 км при под­ключении к рельсу двухниточной рельсовой цепи и менее 5 Ом — к средней точке дроссель-трансформатора;

• наглухо при индивидуальном или групповом заземлении в ос­тальных случаях.

Если на опоре имеется разрядник или ОПН, то заземление уста­навливают на этой опоре отдельно для опоры и разрядника (ОПН). На изолированных гибких поперечинах заземляют обе опоры.

Сооружения и конструкции, расположенные в общедоступных ме­стах (посадочные платформы, места посадки и высадки пассажиров, не имеющие посадочных платформ, переезды и переходы на уровне железнодорожных путей, места систематической погрузки и выгрузки или прохода пассажиров, пешеходные и сигнальные мостики), на уча­стках переменного тока заземляют наглухо двойными проводниками.

На участках постоянного тока может быть выполнена специальная зашита опор контактной сети, изолированных от рельса (ЗОИР), ко­торая исключает электрокоррозию металлической арматуры опор и фундаментов опор контактной сети. В этом случае все опоры контакт­ной сети перегона или станции соединяют тросом или проводом через искровые промежутки. При пробое изоляции на какой-либо опоре пробивается искровой промежуток и дополнительный провод стано­вится под потенциал контактной сети, после чего срабатывает короткозамыкатель и воздействует на быстродействующий выключатель, который, в свою очередь, отключает контактную сеть.

Кроме защитных заземлений на контактной сети применяют рабочие заземления. Их устанавливают для комплектных трансфор­маторных подстанций, сигнальных указателей «Опустить токоп­риемник» и т.п. В этих случаях, как и для отсасывающей линии тяговой подстанции, без предварительного отключения оборудо­вания не допускается отсоединять заземление от рельса. Для отли­чия рабочего заземления от защитного на зажиме заземления на­носят знаки опасности в виде красной стрелы.

9.3. Защита контактной сети от перенапряжений'

Для снижения уровня возникающих в контактной сети перенап­ряжений и обеспечения надежного срабатывания защиты на кон­тактной сети устанавливают специальные разрядники, при пробое которых контактная сеть кратковременно соединяется с рельсами и ток разряда уходит в землю. Разрядники устанавливают на опорах контактной сети, кроме анкерных и других опор, которые имеют оттяжки, так как при срабатывании разрядника оттяжки могут быть повреждены, что может привести к падению опоры.

На контактной сети применяют роговые разрядники с двумя последо­вательно расположенными искровыми промежутками по 5⁺¹ мм при постоянном токе и 45⁺⁵ мм — при переменном (рис. 9.14, а, б). Двойной искровой промежуток создают в целях исключения ложного срабатыва­ния при случайном замыкании одного из них (например, птицей).

Роговые разрядники располагают на кронштейнах или на вер­шинах опор и для улучшения осмотра с поезда — перпендикуляр­но или под углом 45° к оси пути. Над роговым разрядником на расстоянии до 2 м располагать какие-либо провода не допускает­ся. Один из крайних рогов присоединяют к контактной сети про­водником сечением не менее 25 мм² по меди. Второй крайний рог присоединяют к тяговому рельсу. Для изготовления рогов исполь­зуют стальной пруток диаметром 12 мм.

Роговые разрядники располагают на линиях постоянного тока обычно на переходных опорах сопряжений анкерных участков так, чтобы расстояние от него до анкеровок несущего троса и контакт­ного провода было не более двух пролетов между опорами, а до секционного разъединителя — не далее одного пролета.

Рис. 9.14. Роговый разрядник для участков постоянного (а) и переменного (б) тока; 1 — держатель проводов опорного изолятора; 2 — провод к контактной подвеске; 3 — провод к общей линии заземления; 4 — изо­ляторы; 5 — дугогасящие рога

В последнее время получили широкое распространение ограни­чители перенапряжения, которые к контактной сети подключают через роговый разрядник с одинарным воздушным промежутком 10⁺² мм для постоянного тока и 8О⁺⁵ мм для переменного, зашун-тированный плавкой вставкой из одной медной проволоки диа­метром 1,4 мм или из двух медных проволок диаметром каждой 0,68 мм (рис. 9.15, а).

ОПН и роговый разрядник должны монтироваться на одной раме, а основание ОПН, на котором расположен зажим для под­ключения заземляющих проводников, должно быть изолировано от рамы с сопротивлением изоляции не менее 10 кОм.

ОПН присоединяют к электрическим поперечным соединителям проводами М-70 или ПБСМ-70, а на питающих линиях и ВЛ 10 (6), 35 кВ и ДПР 25 кВ непосредственно к проводам линии проводами (шлейфами) сечением не менее 25 мм² по меди (рис. 9.15, б).

На ВЛ 6—35 кВ и ДПР 25 кВ применяют вентильные и трубчатые разрядники РТ-35, дополненные внешним искровым промежутком

Рис. 9.15. Ограничитель перенапряжения постоянного тока (а); установка ОПН на опоре (б): 1 — кронштейн; 2 — балка разрядника; 3 — планка опорная; 4, 5 — дугогосящие рога; 6 — ОПН; 7 — изолятор; 8, 9, 10 — зажимы соединительный, струновой, заземляющий; 11 — болт крюковой; 12 — проволока 01,4 мм; 13 — провод М-70 или ПБСМ-70

40 мм (рис. 9.16). Трубчатый разрядник состоит из бакелитовой трубки с внутренним диаметром 10 мм и двумя металлическими на­конечниками. Внутри бакелитовой трубки находится фибровая труб­ка со стержневым электродом. Между этим электродом и одним из металлических наконечников бакелитовой трубки имеется зазор дли­ной 175 мм, который образует внутренний искровой промежуток. Пределы отключаемого тока трубчатого разрядника 0,8—5 кА.

При перенапряжении на ВЛ 6—35 кВ, ДПР 25 кВ внутренний ис­кровой промежуток перекрывается. Под действием высокой тем-

Рис. 9.16. Расположение трубчатого разрядника на опоре: 1 — опора; 2 — кронштейн; 3 — разрядник;

4 — электрический соединитель; 5 — изолятор; 6 — провод ВЛ

пературы образовавшейся дуги фибра выделяет большое количе­ство газов, которые при выхлопе обеспечивают гашение дуги. Вне­шний искровой промежуток, вы­полненный из стального прутка диаметром 10 мм, служит для пре­дохранения органической изоля­ции разрядника от разрушения токами утечки.

Трубчатые разрядники крепят к заземленным конструкциям таким образом, чтобы элементы конструкции и подвижного состава не препятствовали свободному выхлопу газов при срабатывании разрядников. Для предотвраще­ния возможности скопления влаги во внутренней полости разряд­ника его устанавливают открытым концом под углом не менее 15°, а в местах усиленного загрязнения — до 45° к горизонтали.

Электрод внешнего искрового промежутка, закрепляемого стер­жневым изолятором, соединяют с проводом воздушной линии мед­ным проводом площадью сечения не менее 25 мм².

Заземляющий провод ограничителя перенапряжения, а также рогового и трубчатого разрядника присоединяют к тяговому рельсу, а вдали от путей — к индивидуальному контуру заземле­ния с сопротивлением не более 3 Ом при постоянном токе и 10 Ом при переменном.

При новом строительстве, обновлении, реконструкции и капи­тальном ремонте контактной сети электрифицированных участ­ков скоростных, особогрузонапряженных, а также I и II катего­рий железных дорог применяют ОПН вместо разрядников. Места установки разрядников и ОПН, а также технические характерис­тики ОПН приведены в приложении 10.