содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

Совершенствование заземляющих цепей

Кроме пробоев ЗД, не менее серьезной проблемой на Московской дороге продолжает оставаться недостаточная надежность искровых промежутков (ИП). На дороге эксплуатируется 74 тыс. ИП. Из них 62 тыс. — в индивидуальных заземлениях опор, 1,1 тыс. — в групповых, остальные (11 тыс.) — в составе диодно-искровых заземлителей. Средний годовой выход из строя ИП, сопровождающийся завариванием электродов, составляет 1—2%, что соответствует примерно 1,7—3,4 тыс. Рис. 15. Диодный за- опор, оказывающихся ежегодно землитель открытого ти- неизолированными от рель-па сов.

Как и у ЗД, основная причина выхода ИП из строя— ложные срабатывания из-за перенапряжений в рельсовых сетях. Как известно, ИП сконструирован таким образом, что при протекании значительного тока в пробивном зазоре развивается магнитное дутье, вытесняющее дугу к стенкам корпуса. При коммутационных перенапряжениях протекающего через устройство тока оказывается недостаточно для создания магнитного дутья. Вследствие этого электроды оплавляются и шунтируют зазор.

До 1972 г, перенапряжения со стороны рельсов приводили к массовому выходу из строя ИП с уставками по напряжению 200—800 В. Повышение уставки срабатывания до 800—1200 В также оказалось недостаточно эффективным, так как нижний предел был ниже действительного напряжения в рельсовых сетях. На дороге в 1979 г. был определен единый уровень пробивного напряжения ИП-1200 В. Это мероприятие дало положительные результаты. За год количество пробоев ИП снизилось с 20 до 1%. Однако, как показывают вышеприведенные цифры, последующие годы не привели к дальнейшему снижению пробоев. Как и в случае диодных заземлителей, следует, видимо, признать, что определенное значительное количество отказов (порядка 1—2%) неизбежно для данной конструкции и принятых уставок срабатывания.

Это, безусловно, не означает, что резервы повышения надежности ИП исчерпаны. Например, проверками установлено, что нередко пробои обусловлены засорением воздушного зазора вкладыша при его хранении, транспортировке или монтаже. Снизить повреждаемость можно и путем исключения ИП из цепей заземления роговых разрядников. На дороге этот вопрос решается заменой старых типов разрядников на новые, полностью изолированные от опоры. Также эффективно удаление спусков от мест трогания и разгона поездов.

Во многих случаях повреждения ИП связаны с конденсацией влаги внутри корпуса, вызываемой суточными термоциклами охлаждения и нагревания воздуха. Конденсация влаги способствует срабатыванию ИП при более низких потенциалах «рельс — земля», т. е. снижению уставки. Это означает более частые и длительные срабатывания, что повышает вероятность заваривания электродов.

В ряде мест на дороге заметным явлением стала коррозия электродов, также приводящая к снижению уставки ИП. Как показали проведенные обследования, речь в таких случаях идет об атмосферной коррозии меди, особенно интенсивно развивающейся в воздухе, содержащем кислоты, сернистые соединения и аммиак. Присутствие этих веществ может быть связано как с близостью соответствующих производств, так и со спецификой перевозимых в открытом виде грузов. Обеспечить защиту электродов от окисления и исключить попадание влаги внутрь корпуса ИП можно посредством герметизации корпуса, особенно резьбы, с помощью какой-либо смазки.


На дороге используется ряд новых решений, направленных на повышение надежности ИП. Так, в частности, анализ повреждений диодно-искровых заземлителей Д34-2ИП показал, что существенным резервом повышения их надежности является поднятие уставки срабатывания. Действующая уставка при пробоях со стороны рельсов равна уставке ИП и определяется неравенством эквивалентных сопротивлений ИП и ДЗ (рис. 16). Обратное сопротивление ДЗ составляет несколько сотен кнлоом (нормируется 100 кОм), сопротивление же ИП перед самым моментом пробоя существенно выше. Вследствие этого фактически все напряжение (положительного знака),.прикладываемое к цепочке, падает на ИП. Нетрудно видеть, что указанной цели — повышения уставки срабатывания, можно добиться, перераспределяя напряжения Uип и Uдэ.
 

По предложению лаборатории контактной сети на одной из дистанций электроснабжения проведена опытная модернизация рассматриваемой схемы (см. рис. 16). Вместо вкладыша одного из двух ИП в том же корпусе размещен резистор 100 кОм — 10 Вт. Резистор шунтирует ИП, примерно уравнивая сопротивление его и диодного заземлителя. Опыт эксплуатации модернизированных заземлителей показывает, что благодаря двукратному повышению уставки срабатывания удалось полностью защититься от пробоев со стороны рельсов.

Другой путь повышения надежности диодно-искровых заземлителей заключается в использовании варисторов, включаемых параллельно либо ДЗ, либо всему заземлителю (рис. 17). Как показали испытания, проведенные на дороге, варисторы типа СН2-2-470В обеспечивают многократное и эффективное рассеивание энергии импульсного перенапряжения.

Опыт дороги показывает, что конструкция ИПМ-62(М) не приспособлена к многократным срабатываниям при повторной подаче напряжения к месту короткого замыкания (АПВ). Если ИП не заварился, возникающая при каждом срабатывании дуга разогревает внутреннюю полость. Высокое давление газов может привести к разрыву корпуса и нарушению целостности заземляющей цепи, что в свою очередь приводит к неотключению короткого замыкания.

В целях повышения термической стойкости ИП лабораторией контактной сети Московской дороги совместно с ВНИИЖТом предложены и испытаны две модернизации устройства. Суть первого предложения заключается в том, что при коротком замыкании искровой промежуток должен завариваться уже при первом срабатывании. Если же пробой происходит со стороны рельсов, то выделяющейся мощности оказывается недостаточно для оплавления электродов. Для реализации таких функций электроды ИП выполнены из материала более тугоплавкого, чем медь, например из нержавеющей стали. В модифицированном ИП (рис. 18, а) не предусмотрено магнитное дутье: пробой происходит в замкнутом объеме по центру электродов.

Вторая модернизация ИП (рис. 18, б) заключается в сверлении сквозных отверстий в нижней части корпуса и создании, таким образом, ослабленного сечения, через которое происходит выхлоп газов. Отверстия должны быть заполнены смазкой, например, ЗЭС, которая предохранит ИП от попадания внутрь влаги. Возможно и несквозное сверление, оставляющее в днище тонкие мембраны. Внедрение указанных предложений позволяет (по результатам испытаний) количество срабатываний ИГТ повысить с 1—2 до 7, что полностью отвечает требованиям эксплуатации.

Методика обслуживания ИП может включать в себя приборные или визуальные методы обнаружения дефектных вкладышей и замену только поврежденных. Такой подход, однако, не позволяет выявить ИП со сниженной уставкой. Кроме того, являясь «скрытой» работой, выборочная замена вкладышей с трудом поддается контролю. На Московской дороге хорошо зарекомендовала себя практика ежегодной замены всех находящихся в эксплуатации вкладышей с обязательным указанием на них даты замены, С одной стороны, это повышает качество и производительность работ, способствует поддержанию необходимого уровня уставок, с другой — превышает ответственность исполнителей.

Рис. 19. Искровой промежуток с вращающейся дугой типа ИПВ» ЦНИИ


Наряду с рассмотренными заземлителями на Московской дороге в течение длительного времени успешно эксплуатируется опытная партия ИП с вращающейся дугой. Устройство разработано ВНИИЖТом и имеет заводскую марку ИПВ-ЦНИИ. ИПВ-ЦНИИ (рис. 19) состоит из корпуса 1, в котором размещены медные тарельчатые основные электроды 2, вспомогательный электрод 3, варистор 4 и кольцевой магнит 5. Вспомогательный электрод разделен с основным электродом слюдяной прокладкой 6, образуя небольшой вспомогательный искровой промежуток 7. Основные электроды образуют больший, по сравнению с ИПМ-62М, воздушный промежуток 8. Корпус закрывается крышкой 9 из диамагнитного материала. Для предотвращения перебросов дуги с основных электродов на корпус и крышку внутри установлено кольцо 10 из асбеста. Один из основных электродов, вспомогательный электрод и вариатор прижимаются болтами к корпусу с помощью текстолитовой планки 11.

При попадании высокого напряжения на ИП сначала пробивается небольшой зазор между вспомогательным и основным электродами. Дуга, возникающая при протекании тока через варистор (нелинейное сопротивление) , выдувается в воздушный промежуток 8 и вызывает ”его сильную ионизацию. Это вызывает пробой основного воздушного промежутка и шунтировку варис-тора. Электрическая дуга под действием постоянного магнитного поля начинает быстро вращаться между основными тарельчатыми электродами, одновременно смещаясь на края. Вращение дуги предотвращает оплавление электродов и обеспечивает высокую коммутационную способность ИПВ-ЦНИИ.

Искровой промежуток с вращающейся дугой может устанавливаться в индивидуальные и в групповые заземления. В отличие от ИПМ-62 и ЗД-1 ИПВ-ЦНИИ устойчиво работает в спусках роговых разрядников. Таким образом, устройство является универсальным защитным элементом, устойчивым в любых режимах, и может применяться во всех случаях, кроме тех, где недопустим! разрыв заземляющей цепи (общедоступные места).

Все рассмотренные технические решения направлены та повышение надежности и уровня изоляции цепей заземления опор контактной сети. Вторым направлением работы на дороге является повышение изоляции самих, опор. Задача заключается в выявлении и исключении случаев «металлического» касания арматуры с деталями крепления подвески. Рассмотрим этот вопрос подробнее.