9.4. Влияние эксплуатационных условий на работу контактной сети

Контактная сеть работает в весьма сложных условиях, и приходится принимать специальные меры, чтобы обеспечить ее надежность. О способах предотвращения коррозии подземных частей опор и фундаментов было подробно рассказано в четвер­той беседе. Теперь уделим внимание другим вопросам.

Начнем с мероприятий по уменьшению износа контактных проводов. Интенсивность его в основном зависит от силы сни­маемого тока, материала трущихся поверхностей, их состояния и смазки, от силы нажатия токоприемника на контактный про­вод, а также от конструкций контактной подвески и токоприем­ника. Не стоит объяснять, как важно уменьшить износ кон­тактных проводов и контактных вставок токоприемников. Услов­но износ разделяют на электрический и механический. Электри­ческий износ возникает, главным образом, в результате искрения, вызывающего эрозию (унос частиц) соприкасающихся элементов. Чем больше сила снимаемого тока, тем больше этот износ. Отсюда ясно, почему повышенный износ наблюдается в местах трогания и разгона э. п. е., а также на затяжных подъемах, где потребляются значительные токи. По этой же причине износ контактных проводов на участках переменного тока при прочих равных условиях значительно меньше, чем при постоянном токе.

Механический износ является следствием трения двух по­верхностей. Он увеличивается с повышением нажатия токоприем­ника на контактный провод. Существенно механический износ возрастает в тех местах контактной подвески, где находятся жесткие точки и сосредоточенные нагрузки, а также на подходах к искусственным сооружениям, где контактный провод сни­жается, вследствие чего нажатие на него токоприемника воз­растает.

Износ контактного провода определяют как уменьшение площади его поперечного сечения в квадратных миллиметрах. Износ, отнесенный к 10 000 проходов токоприемника, называют удельным. Поскольку измерить площадь сечения провода трудно, в эксплуатации обычно замеряют высоту провода, а затем по специальным таблицам находят площадь (в мм²). Замеры осу­ществляют вручную штангенциркулем или микрометром либо применяют автоматизированные устройства. Кроме удельного износа контактных проводов, определяют еще, насколько умень­шилась их масса в тоннах на 1 млн км пробега э. п. с. Эту вели­чину называют удельной потерей меди.

В связи с тем что площадь сечения контактного провода с течением времени уменьшается, во избежание возникновения механических перенапряжений приходится в процессе эксплуа­тации снижать натяжение провода. Для этого уменьшают число грузов на компенсаторах.

Как же можно снизить износ контактного провода? В основ­ном это достигается выравниванием эластичности контактных подвесок вдоль пролета путем тщательной регулировки их при текущих ремонтах. Кроме того, стараются уменьшить число жестких точек и сосредоточенных нагрузок на подвесках. Если на токоприемниках имеются самосмазывающиеся контактные вставки, следят за их целостью, своевременно заменяют по­врежденное. Одновременно на одних и тех же участках не допускается эксплуатация э. п. с. и с угольными вставками, и с медными пластинами, так как при этом нарушается гладкость поверхности контактного провода, что приводит к увеличению его износа. Одновременное использование угольных вставок и металлокерамических пластин допустимо. Применяя смазку для металлокерамических пластин (и особенно для медных), свое­временно добавляют ее в депо или пунктах оборота э. п. с.

Иногда, чтобы снизить износ контактных проводов, умень­шают число рабочих токоприемников на электропоездах. На­пример, на участках постоянного тока в десятивагонных поездах, обычно работающих на пяти токоприемниках, оставляют три.

Гололедные образования, так называемый гололед, на про­водах контактной сети значительно усложняют токосъем, по­скольку ледяная корка имеет очень низкую проводимость. Это может привести к прекращению контакта между токоприемни­ком и контактным проводом, что сопровождается возникнове­нием электрической дуги, повреждающей контактные поверх­ности. Поэтому стремятся предотвратить образование гололеда, а если он все-таки возник, то удаляют его с проводов и с токо­приемников электрическими, механическими и химическими спо­собами.

Электрические способы применяют обычно только на главных путях. Один из них сводится к созданию цепи короткого замыкания, ток в которой достигает значения, необ­ходимого для оплавления гололеда. Другой способ — длительно пропуская ток, нагревают провод до температуры, при которой гололед не образуется. Первый способ называют плавкой голо­леда, а второй — профилактическим подогревом.

Для примера рассмотрим, как осуществляют плавку голо­леда на двухпутных участках переменного тока (рис. 9.3). При этом фазы а ч Ь тяговой подстанции А замыкаются через кон­тактные подвески обоих путей, соединенные запасной шиной

Подстанция 6

Путь!

ПутьЛ.

Подстанция А

Пост секи, ионирования

а Ь

Запасная

© О <Ш ^шана

Рис. 9.3. При плавке гололеда да двухпутном участке переменного тока ток плав­ки проходит так, как показано стрелками

тяговой подстанции Б. Электроподвижной состав получает пи­тание от фаз а (или Ь) и с, поэтому движение поездов во время плавки гололеда не прерывают. На участках постоянного тока, где используют аналогичную схему, замыкая « + » и «—» одной из тяговых подстанций (через контактные сети обоих путей), напряжение в контактной сети становится ниже минимального допустимого, и из-за этого приходится прекращать движение поездов.

Механические способы удаления гололеда применяют обычно на второстепенных путях станций, путях электродепо и на нейт­ральных вставках. Специальные устройства МОГ (механизм очистки гололеда) располагают на изолированных вышках автомотрис или автодрезин. Эти устройства имеют один или два барабана, на которых закреплены стальные прутки (бйлы). При вращении барабанов бйлы ударяют по нижней поверхности контактного провода, что вызывает его вибрацию и отслоение гололедного образования. Применяют также специальные токо­приемники с вибрационными установками. Кроме того, очищают провода от льда с помощью изолированных штанг с земли или с изолированных съемных вышек. Иногда электрические и меха­нические способы удаления гололеда применяют совместно.

Химические способы сводятся к нанесению противогололед­ной смазки на все движущиеся части и введению незамерзаю­щих смазок в шарниры токоприемников и секционных разъеди­нителей контактной сети.

Не меньшие неприятности, чем гололед, доставляют колеба­ния («пляска») проводов, возникающие под действием ветра. Эти колебания обычно наблюдаются на участках, где провода не защищены от ветра, в безлесных и незастроенных местностях и чаще всего — при наличии на проводах гололеда. Сами по себе автоколебания затухают только тогда, когда изменятся вызвавшие их условия, т. е. прекратится ветер или будет удален гололед. Размах колебаний может достигать очень больших размеров (1 м и более), что препятствует нормальному движе­

нию поездов. Поэтому принимают различные меры для устра­нения автоколебаний. Например, между несущим тросом и контактным проводом включают динамические поглотители ко­лебаний, в которых при колебаниях возникает значительное трение, способствующее их затуханию. Для снижения ампли­туды колебаний устанавливают в опорных узлах совместно с рессорными тросами простые опорные струны; они препятствуют перемещениям контактной подвески вниз. Самая радикальная мера — создание вдоль дороги лесозащитных полос, закрываю­щих контактные подвески от ветра. Однако эффективной такая защита становится только тогда, когда деревья достигнут достаточной высоты.

Одним из наиболее серьезных видов повреждений контакт­ной сети, вызывающих большие перебои в движении поездов, являются пережоги контактных проводов. Чаще всего они проис­ходят на изолирующих сопряжениях анкерных участков при перекрытии полозом токоприемника проводов с различными потенциалами или в тех случаях, когда один провод находится под рабочим напряжением, а второй по каким-либо причинам заземлен. При недостаточном быстродействии защиты от корот­ких замыканий также может произойти пережог контактного провода (обычно того, который сходит с полоза токоприемника). Аналогичные явления возникают иногда и при проходах токо­приемников через секционные изоляторы.

Чтобы предотвратить пережоги контактных проводов, при­меняют различные защитные приспособления, а также уста­навливают сигнальные знаки, предупреждающие машинистов о необходимости опустить все токоприемники при подходе к изолирующему сопряжению. Успешно применяют для защиты дугогасящие рога, покрывают провода контактной подвески полиэтиленовыми трубками. Места, где трогание электроподвиж­ного состава после остановки у изолирующего сопряжения может привести к пережогу контактного провода, обозначают на переходных опорах чередующимися тремя черными и тремя белыми полосами.

Во время гроз на проводах контактной сети могут возник­нуть значительные перенапряжения, что очень опасно для обору­дования электроснабжения и э. п. с. Чтобы снизить эти пере­напряжения, применяют разрядники. При их пробое провода контактной сети соединяются с ходовыми рельсами, в резуль­тате чего срабатывает быстродействующая защита. В основном применяют роговые разрядники с двумя последовательными разрывами для предотвращения ложного срабатывания защиты при замыкании одного из них (например, птицей). На дорогах постоянного тока разрывы составляют 5 мм каждый, а при пере­менном токе — 45 мм. На питающих линиях устанавливают также трубчатые разрядники, имеющие и внутренний, и внеш­ний искровые промежутки.

На жестких поперечинах многих железных дорог птицы вьют гнезда. Прутья, приносимые ими, перекрывают изолирующие элементы, что приводит к коротким замыканиям в тяговой сети. Чтобы не допустить гнездования птиц, применяют электро- репеллентную защиту, основанную на репеллентном (отпуги­вающем) эффекте, возникающем, когда птица касается провода, натянутого внутри ригеля и находящегося под небольшим на­пряжением. Прикосновение к этому проводу не приводит к гибели птицы, но отпугивает ее от этого места.