Повреждения и диагностировка изоляторов контактной подвески

Конструкция изоляторов. На контактной сети используют тарельчатые и стержневые изоляторы.

Тарельчатый подвесной изолятор (рис. 5.7, а) состоит из чугунной «шапки» 3, изолирую­щего элемента 1 («тарелки») из фарфора или стекла (стеклофарфора) и стального стержня 5, заканчивающегося пестиком 4 либо серьгой.

Изолирующий элемент соединен с шапкой и стер­жнем с помощью цементного раствора 2. У фиксаторного тарельчатого изолятора (рис. 5.7, б) шапка имеет патрубок с резьбой для жесткого соединения со стержнем фиксатора, а стержень оканчивается серьгой 6.

Недостатком тарельчатых изоляторов является вероятность пробоя фарфора или стекла внутри шапки, что при одиночном изоляторе приводит к КЗ, а в гирлянде — к снижению элект­рической прочности, причем в подавляющем большинстве случаев поврежденные фарфоровые изоляторы невозможно выявить при осмотре. Преимущество же их заключается в том, что в этом случае, как правило, не происходит расцепления гирлянды и контактная сеть не выходит за установленные габариты. Однако иногда при внутреннем пробое и больших токах КЗ под воз­действием дуги в заделке выделяется большое количество газов, что может привести к разрыву шапки и нарушению крепления. В то же время стеклянные тарельчатые изоляторы обладают важным достоинством: в случае электрического пробоя или сильного механического воздей­ствия тарелка из закаленного стекла рассыпается; по отсутствию тарелки легко определить по­врежденный изолятор, поэтому диагностика их состояния не требуется.

Стержневой изолятор представляет собой фарфоровый цилиндрический стержень с кольце­выми ребрами (юбками), армированный по концам двумя шапками из ковкого чугуна (рис. 5.8). Стержневые изоляторы конструктивно более совершенны, чем тарельчатые: они электрически непробиваемы, благодаря чему сокращаются расходы на их содержание; технологичнее в изго­товлении и требуют меньше металла и фарфора, чем гирлянды из тарельчатых, монтируемые вместо одного стержневого. Однако они менее надежны в механическом отношении, из-за чего при термическом воздействии электрической дуги в момент перекрытия изолятора или при уда­рах часто разрушаются.

Для изготовления стержневых изоляторов используют также полимерные материалы. У реб­ристых полимерных изоляторов основу составляют стеклопластиковые стержни, а диски, образу-

ющие ребра, выполнены из кремнийорганической резины (рис. 5.9). Такие изоляторы отличаются малой массой и хорошо противостоят воздействию ударных механических нагрузок.

В зависимости от загрязненности атмосферы в контактной сети постоянного тока на за­земленных поддерживающих конструкциях устанавливают гирлянды из 2-3 тарельчатых изоля­торов, а в анкеровках — из 3-4 изоляторов. На контактной сети переменного тока число тарель­чатых изоляторов увеличивают на один по сравнению с указанным количеством.

К основным повреждениям изоляторов контактной сети относятся перекрытия и про­бои, а также механические повреждения.

Перекрытия и пробои изоляторов (электрические повреждения) вызываются атмосфер­ными перенапряжениями; загрязнениями поверхности; ионизацией воздуха вблизи изоляторов; разрушением фарфора внутри шапок тарельчатых изоляторов вследствие химической коррозии пестиков, вызванной воздействием применявшихся ранее ускорителей отвердевания цемента заделки; внешними факторами, в том числе попаданием посторонних предметов, отключением разъединителей под нагрузкой, а также наледями, птицами и т.п.

При механических причинах (удары, увеличенные нагрузки и пр.) разрушаются в основном стержневые изоляторы фиксаторов и консолей, а также изоляторы разъедините­лей (при включении). При ударах по изолятору и особенно по жестко связанной с изолято­ром конструкции (в том числе и при динамическом воздействии токоприемников) в фар­форе образуются микротрещины, которые снижают его прочность. Различие в коэффици­ентах расширения фарфора, цемента и металлической арматуры вызывает значительные напряжения в изоляторе, особенно при резких изменениях температуры, что также приво­дит к появлению микротрещин. Большое количество изоляторов повреждается при силь­ных ветрах из-за повышенных механических усилий. Увеличивается излом фиксаторных изоляторов и при резких перепадах температуры.

Если сравнивать работу изоляторов на контактной сети и ВЛ, то окажется, что количество изоляторов контактной сети больше, чем на ВЛ из-за меньших пролетов, а условия работы изоля­торов гораздо хуже из-за дополнительных вибраций и загрязнений. Это вызывает необходимость принятия дополнительных мер по повышению надежности изоляции контактной сети, т. к., хотя при поверхностном перекрытии изоляторов их разрушение может и не произойти, но при этом возможны отключения контактной сети, что нарушит график движения поездов и т.п.

Диагностирование фарфоровых, изоляторов тарельчатого типа проводится для повы­шения надежности работы контактной сети и выполняется согласно Правилам [22] 1 раз в 3 года на участках переменного и 1 раз в 6 лет — на участках постоянного тока.

По данным Департамента электрификации и электроснабжения, в 2000 г. было прове­дено диагностирование 19,3 % тарельчатых фарфоровых изоляторов и отбраковано дефектных 13,2 тыс. штук, что составляет 0,6 % от проверенных (8,3 шт. на 1000 проверенных изоляторов). Диагностирование фарфоровых изоляторов проводится бригадой электромон­теров с изолирующей съемной вышки (лейтера) без перерыва в движении поездов или с изолирующей рабочей площадки автомотрисы в «окно», продолжительностью не менее 1 ч. Работа проводится, как правило, с помощью измерительных штанг, под напряжением, в со­став бригады с изолирующей съемной вышки входят 5 человек (электромонтеры 6, 5, и 3-го разрядов — по одному и 4-го — 2 человека).

Перед началом работы проверяют целостность заземления и надежность присоедине­ния его к тяговому рельсу, затем проверяют исправность измерительной штанги для

диагностирования изоляторов контактной сети постоянного тока (рис. 5.10). Для этого щупами штанги одновременно каса­ются токоведущих и заземленных частей: у исправной из­мерительной штанги стрелка прибора 3 должна перейти за красную предельную отметку, одновременно загорается нео­новая лампочка-индикатор (HL). Во время проверки штан­ги и измерений руки электромонтера должны находиться ниже ограничительного кольца на рукоятке 5 штанги, а изо­лирующей частью штанги нельзя касаться соседних токо­ведущих элементов или заземленных частей конструкций. Чтобы проверить целостность изолятора штангой, надо коснуться ее щупами одновременно по обе стороны

изолятора гирлянды. Порядок проверки каждого изолятора показан на рис. 5.11. Стрелкой указан проверяемый в данный момент изолятор, а на расположенных сверху вниз рисунках — порядок присоединения щупов штанги.

Изоляторы, имеющие токи утечки 10 мкА и более и сопротивление изоляции 300 МОм и менее, считаются дефектными. В этих случаях стрелка измерительного прибора уходит вправо за красную предельную отметку и загорается неоновая лампочка-индикатор.

Результаты измерений передают руководителю работ для записи в блокнот.

На контактной сети переменного тока для диагностирования изоляторов используют измеритель­ную штангу ШИ-35/110 кВ, оборудованную специальной головкой (новая модификация имеет марку ШДИ-27,5 и выпускается ГП МЭЗ ЦЭ МПС). Изоляторы в гирлянде диагностируют в порядке цифр, приведеных на рисунке 5.12. Для измерения напряжения вилкообразным захватом головки штанги прикасаются к проверяемому изолятору и вращают рукоятку штанги по часовой стрелке, сближая электроды на головке штанги до пробоя воздушного промежутка, который сопровождается появле­нием видимых разрядов между электродами. По показанию стрелки прибора, установленного на головке штанги, в момент пробоя воздушного промежутка определяют напряжение, которое прихо­дится на испытываемый изолятор, и сравнивают его с табличным (см. рис. 5.12). При обнаружении дефектного изолятора измерения на гирлянде прекращают до его замены.

Правила техники безопасности такие же, как и при работе на контактной сети постоянно­го тока: при наличии в цепи заземления защитного устройства на нем устанавливают медную перемычку сечением не менее 50 мм², присоединяя ее сначала со стороны тягового рельса, а затем—со стороны опоры. Работу выполняют в диэлектрических перчатках.

Диагностирование фарфоровых изоляторов тарельчатого типа на изолированной гибкой поперечине проводят под напряжением с изолирующей съемной вышки. При этом сначала про­веряют целостность и исправность заземления одной из опор, после чего приступают к диаг­ностированию подвесных изоляторов гирлянд продольных несущих тросов всех подвесок, а также вторых от опор гирлянд в нижнем фиксирующем тросе. Для этого к нейтральной вставке

в нижнем фиксирующем тросе прикасаются штырем заземляющей штанги, присоединенной к тяговому рельсу. Если изоляторы исправны, то штангу завешивают на нее. Переставляя изоли­рующую съемную вышку поочередно на все пути, перекрываемые гибкой поперечиной, прово­дят диагностирование всех указанных выше подвесных изоляторов (рис. 5.13).

Для диагностирования изоляторов со стороны опор гибкой поперечины сначала снимают заземляющую штангу с нейтральной вставки, соединяют шунтирующей перемычкой раму лей-тера с тяговым рельсом и устанавливают шунтирующую перемычку на вторую от опоры гир­лянду (рис. 5.14), а затем проводят измерения.

После окончания работ снимают шунтирующие перемычки с гирлянды изоляторов нейт­ральной вставки нижнего фиксирующего троса и с защитного устройства в цепи заземления опор.

Электронно-оптический прибор «Филин-3» позволяет выполнить диагностирование изо­ляторов контактной подвески переменного тока бригадой в составе электромеханика (или элек­тромонтера 6-го разряда) и электромонтера 4-го разряда без снятия напряжения, вдали от час­тей, находящихся под напряжением, без подъема на высоту и без перерыва в движении поездов. Диагностирование выполняют, как правило, в темное время суток, в отдельных случаях днем со светофильтрами в пасмурную (несолнечную) погоду. При работе на станции ночью отключают электрическое освещение. При диагностировании направляют объектив на гирлянду изолято­ров и наблюдают. Измерения проводят не менее чем с двух точек.

Дефектные изоляторы отмечают в блокноте с указанием их точного местоположения, после чего результаты диагностирования переносят в Журнал диагностирования изоляторов.

Изоляторы, требующие замены, записывают в Журнале осмотров и неисправностей (форма ЭУ-83) с указанием номера опоры и пути, названия перегона или станции, принадлежности к линии и ее узлу. Нумерацию изоляторов в гирлянде начинают, как правило, со стороны зазем­ленной конструкции.

Для диагностирования изоляторов применяют также ультразвуковой дефектоскоп УД-8 с частотой колебаний 43—45 кГц, с помощью которого выявляют гирлянды с поврежденными изоляторами. При перемещении прибора вдоль контактной сети дефектные гирлянды определя­ют по звуковому сигналу дефектоскопа: по мере приближения к гирлянде с поврежденным изо­лятором, звук усиливается и вблизи нее достигает максимума.

Порядок записи результатов диагностирования такой же, как и при предыдущем методе.