Повреждаемость изоляции контактной сети

В системе электроснабжения железной дороги контактная сеть является единственным нерезервируемым элементом, поэтому к ней предъявляются наиболее высокие требования по надежности функционирования.

Проблема изоляции проявляется при электрификации на переменном токе в связи с более высоким уровнем напряжения. Неисправности контактной сети составляет около четверти всех отказов устройств электроснабжения, а основной причиной неисправностей контактной сети является повреждение изоляторов - по ВСЖД в последние годы около одной трети (35%), иногда доля повреждений изоляторов в неисправностях контактной сети доходила до половины всех неисправностей.

Основным фактором, определяющим повреждаемость изоляторов контактной сети, являются тяжелые условия их эксплуатации, связанные с частыми механическими ударами и вибрацией.

Изоляция контактной сети составлена гирляндами подвесных тарельчатых изоляторов, стержневыми фиксаторными, консольными и опорными изоляторами и секционирующими изоляторами секционных изоляторов. Разрядные напряжения различных элементов контактной сети, весьма высокие в нормальных условиях, могут снижаться до неприемлемо низких значений.

Электрическая прочность воздушных промежутков достаточно высока и слабо зависит от атмосферных условий; так, воздушный промежуток провод - стойка опоры имеет электрическую прочность около 4 кВ-ампл/см.

Изменения давления и температуры могут изменять эти значения на 15..20%, а увеличение абсолютной влажности воздуха способно повысить это значение на 6..8%.

Отдельные тарельчатые изоляторы наиболее распространенных типов имеют сухоразрядное напряжение перекрытия около 70..75 кВ эффективного значения, а мокроразрядное напряжение для чистого изолятора составляет около 40 кВ. Вместе с тем гирлянда из трех изоляторов имеет сухоразрядное напряжение перекрытия около 150 кВ на частоте 50 Гц (эффективное значение) и примерно 300 кВ импульсное напряжение перекрытия.

Загрязнения (песок, частицы сыпучих грузов, металлическая пыль) резко снижают напряжения перекрытия изоляторов. Особенно большие неприятности доставляют загрязнения от химических предприятий, часто приводящие к разрушению материала изоляторов. Так, изоляторы типа ИФС, имеющие сухоразрядное напряжение около 140 кВ эфф., при загрязнении могут снижать мокроразрядное напряжение до 25..30 кВ (изоляторы со станции Зима).

Полимерные изоляторы наиболее стойки к воздействию загрязнений, обладая отталкивающими свойствами по отношению к загрязнениям и влаге.

Основными видами повреждений изоляции контактной сети являются перекрытия изоляторов из-за их загрязнения, пробои изоляторов из-за нарушения изоляционной части, перекрытия изоляторов птицами, механические изломы стержневых изоляторов.

Этим повреждениям способствуют скрытые дефекты изоляторов, наличие влаги в атмосфере и попадание ее в армировку изолятора, нагрев изоляторов солнечными лучами (почти 100% случаев пробоя изоляции происходит в теплый период года), загрязнение атмосферы различными химическими веществами, по которым происходит поверхностное перекрытие.

Опыт эксплуатации показал, что срок надежной работы стержневого фарфорового изолятора не превышает 15-20 лет, после чего его необходимо заменить, иначе снижение механической прочности фарфора приводит к изломам изолятора.

Наибольшее количество повреждений приходится на гирлянды тарельчатых изоляторов - прежде всего потому, что их больше всего.

Тарельчатые фарфоровые изоляторы гораздо менее надежны по сравнению со стеклянными, поскольку в фарфоре возникают трещины, не обнаруживаемые при осмотре и приводящие к полной потере изолятором изолирующих свойств.

Трещины в стеклянном изоляторе приводят к осыпанию юбки изолятора, и дефект становится явным. Накопление дефектных изоляторов приводит к многочисленным перекрытиям, особенно в грозовой сезон, и к нарушению движения поездов. Такая ситуация требует проведения периодического контроля изоляции контактной сети.

8.2. Основные методы контроля изоляции контактной сети

Изоляторы контактной сети подвергают контролю перед установкой и в процессе эксплуатации.

Фарфоровые тарельчатые изоляторы перед установкой и перед передачей в аварийный запас испытываются напря-жением 50 кВ промышленной частоты в течение 1 мин, и мегаомметром на напряжение 2,5 кВ измеряют сопротивление изо-ляции, которое должно быть не менее 300 МОм. Электрическим испытаниям, измерениям сопротивления изо-ляции и маркировке не подвергаются стеклянные, полимерные и стер-жневые фарфоровые изоляторы.

Изоляторы и изолирующие вставки контактной сети перед установкой осматривают и очищают от загрязнения.

Не допускаются к монтажу и заменяются в процессе эксплуатации изоляторы, имеющие следующие дефекты:

- трещины в оконцевателях, качание, сползание или проворачивание их в заделке, видимое искривление (несоосность) деталей у всех типов изоляторов;

- сколы фарфора ребер общей площадью более 3 см² или видимые трещины;

- в стекле - трещины, сколы, посечки, морщины, складки, натеки, свищи, видимые внутренние газовые пузыри и инородные включения;

- у полимерных изоляторов - механические повреждения (надре-зы, проколы, кратеры, ссадины), разгерметизация защитного чехла или покрытия, следы токопроводящих дорожек (треков) на длине более одной трети пути утечки;

- коррозия стержня тарельчатого изолятора до диаметра 12 мм.

Коэффициент запаса механической прочности изоляторов по отношению к их нормированной разрушающей силе должен быть не менее 5,0 при средней эксплуатационной нагрузке и 2,7 - при наибольшей рабочей нагрузке.

Основным видом контроля изоляции контактной сети в процессе эксплуатации являются осмотры при обходах и объездах вагоном-лабораторией.

Диагностирование фарфоровых тарельчатых изоляторов производится приборами дистанционного контроля их состояния (тепловизорами, электронно-оптическими дефектоскопами типа <Филин> и др.) или измерительными штангами.

Дефектировка штангой производится на контактной сети переменного тока непосредственным измерением фактического напряжения на каждом из изоляторов гирлянды с изолирующей съемной вышки. Цель измерений - выявление отдельных <нулевых> изоляторов до пробоя всей гирлянды и потери ею механической прочности.

Дефектным считают изолятор, падение напряжения на котором равно < или меньше значений, приведенных в табл. 8.1. Гирлянды с выявленными нулевыми изоляторами немедленно заменяются.

Работа по этой технологии достаточно трудоемкая и опасна для персонала.

Таблица 8.1 Предельно допустимые падения напряжения на изоляторах

8.3. Методы повышения надежности изоляции контактной сети

Методы повышения надежности изоляции контактной сети сводятся к следующему:

- усиление изоляции в местах, где наблюдались перекрытия изоляции, путем увеличения числа изоляторов и применением полимерных изоляторов;

- обмыв изоляторов струей воды передвижными установ-ками; при малой эффективности обмывки - чистка вручную или замена изоляторов;

- временное понижение напряжения в контактной сети в зоне повышенного загрязнения атмосферы с дистанционным контролем изоляции;

- покрытие изоляторов гидрофобными пастами и смазочными материалами, рекомендуется в зонах цементных и химических загрязнений.

РЕЗЮМЕ

Контактная сеть является нерезервируемым элементом, поэтому к ее изоляции предъявляются повышенные требования по надежности функционирования; вместе с тем основной причиной неисправностей контактной сети является именно повреждения изоляторов - около одной трети всех неисправностей.

Основными видами повреждений изоляции контактной сети являются перекрытия изоляторов из-за их загрязнения, пробои изоляторов из-за нарушения изоляционной части, перекрытия изоляторов птицами, механические изломы.

Фарфоровые тарельчатые изоляторы перед установкой испытываются повышенным напря-жением и контролируются мегаомметром. Остальные изоляторы и изолирующие вставки контактной сети перед установкой осматривают и очищают от загрязнения.

Основными видами контроля изоляции контактной сети являются осмотры при обходах и объездах вагоном-лабораторией, диагностирование изоляторов производится приборами дистанционного контроля их состояния (приборами ультразвукового контроля, тепловизорами, электронно-оптическими дефектоскопами типа <Филин>) или измерительными штангами.

Контрольные вопросы

1. Какие виды дефектов являются характерными для изоляции контактной сети?

2. Назовите виды входного контроля изоляторов контактной сети перед установкой.

3. Перечислите виды эксплуатационного контроля изоляции контактной сети.