тепени загрязненности атмосферы

На контактной сети и BЛ электрифицированных железных дорог эксплуатируются тарельчатые, стержневые и полимерные изоляторы.

Условные обозначения тарельчатых изоляторов:

первая буква указывает назначение изолятора: П — подвесной, Ф — фиксаторный;

вторая буква обозначает материал изоляционной детали: Ф — фарфор, С — стекло;

третья буква указывает конфигурацию изоляционной детали: В — с вытянутым ребром, Д — двукрылая, С — сферическая, А — антивандальная;

цифра указывает класс изолятора по нагрузке на разрыв, кН;

буква после цифры обозначает модификацию изолятора.

Например: ПС70Е (подвесной, стеклянный, 70 кН, модификация Е) (рис. 2.2, а).

Рис. 2.2. Подвесной стеклянный тарельчатый изолятор ПС70-Е (а);

натяжной стержневой фарфоровый НСФ70-25/0,95 (б) и полимерный НСКр 120-3/0,6 (в) изоляторы

Условные обозначения стержневых фарфоровых изоляторов:

первая буква указывает назначение: П — подвесной, Н — натяжной, Ф — фиксаторный, К — консольный;

вторая буква обозначает конструктивное исполнение: С — стержневой;

третья буква обозначает материал изоляционной части: Ф — фарфор;

первая цифра обозначает класс изолятора по нагрузке на разрыв, кН;

вторая цифра указывает номинальное напряжение, кН;

третья цифра показывает длину пути утечки, м.

Например, НСФ 70—25/0,95 (натяжной, стержневой, фарфоровый, 70 кН, 25 кВ, 0,95м) (рис. 2.2, б).

Условные обозначения полимерных стержневых изоляторов:

первая буква обозначает назначение изолятора: Н — натяжной, Ф — фиксаторный, К — консольный;

вторая буква указывает конструктивное исполнение: С — стержневой;

третья буква указывает материал и конфигурацию защитной оболочки: К — гладкая из кремнийорганической резины, Кр — ребристая из кремнийорганической резины, Фт — гладкая из фторопласта;

первая цифра — класс изолятора по нагрузке на разрыв, кН;

вторая цифра — номинальное напряжение в контактной сети, кВ;

третья цифра — длина пути утечки, м.

Например, НСКр120-3/0,6 (натяжной, стержневой, ребристый из кремнийорганической резины, 120 кН, 3 кВ, 0,6 м) (рис. 2.2, в).

Рис. 2.3. Фиксаторные тарельчатые фарфоровые изоляторы с серьгой ФТФ- 3,3/3 (а); ФФ40-А (б); подвесной тарельчатый фарфоровый изолятор ПФ70 (в); фиксаторный стержневой фарфоровый изолятор ФСФ70-25/0,95 (г);

фиксаторный стержневой фарфоровый изолятор ФСФ70-3,0/0,5 (д);1 — стержень-серьга; 2 — колпак; 3 — стержень переменного сечения

На контактной сети электрифицированных железных дорог эксплуатируются специальные фиксаторные тарельчатые изоляторы типа ФТФ3,3/3,ФФ40А(рис.2.3 а, б), на участках постоянного тока – изоляторы ПФ70-Ж, ПФ70-А(рис.2.3 в), имеющие утолщенную часть стержня ( диаметр стержня 24мм в зоне изолирующей детали).

На участках переменного тока и в последнее время на участках постоянного тока широко применяют стержневые фарфоровые изоляторы (рис. 2.3, г, (3), представляющие собой сплошной фарфоровый цилиндрический стержень с кольцевыми винтообразными ребрами, армированный по концам двумя шапками из ковкого чугуна. Ребра предназначены главным образом для увеличения длины пути утечки.

Стержневые изоляторы имеют ряд преимуществ по сравнению с тарельчатыми. Они электрически непробиваемы, вследствие чего сокращаются расходы на контроль в эксплуатации; изготовление их механизировано; расход металла и фарфора меньше, чем на тарельчатые на то же напряжение. Однако стержневые изоляторы менее надежны в механическом отношении: при перекрытии изолятора и ударах может произойти их разрушение. Механическая разрушающая нагрузка при растяжении этих изоляторов не менее 70—100кН.

Фиксаторный стержневой изолятор ФСФ70 (ФСФ-27,5/3,5) для соединения с фиксатором в одной из шапок имеется патрубок с резьбой 1». Механическая разрушающая нагрузка изолятора при растяжении не менее 70кН.

Консольный стержневой изолятор КСФ100; КСФ70 (ИКСУ-27,5) (рис. 2.4) устанавливают у пяты консоли, в тягу консоли и в подкос изолированной консоли (ранее применявшиеся схемы), чем достигается изоляция консоли от опоры. Изолятор работает на изгиб и сжатие и поэтому выполнен более массивным.

Рис. 2.4. Консольный стержневой фарфоровый изолятор для участков контактной сети переменного тока

КСФ70-25/0,95 (а) и постоянного тока КСФ70-3,0/0,45 (б)

Коэффициент запаса механической прочности изоляторов - отношение разрушающей нагрузки (гарантированной электромеханической) к нормативной, действующей на изоляторы в соответствующем режиме, должен быть не менее: в нормальном режиме при средней эксплуатационной нагрузке — 5,0, при наибольшей рабочей нагрузке — 2,7. Изоляторы ПФ6 в нормальном режиме могут быть нагружены до 12 кН, изоляторы ПТФ70 — до 14 кН, изоляторы ПС120Б до 24 кН, а при наибольшей рабочей нагрузке соответственно 22, 26, 44кН.

В совмещенных анкеровках контактного провода и несущего троса применяют изоляторы ПС120-Б (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Подвесной стеклянный тарельчатый изолятор ПС120-Б

Для районов с повышенным уровнем загрязнения выпускают стеклянные тарелочные грязеустойчивые изоляторы ПСД70-Е, ПСВ120-Б. Находятся в эксплуатации фарфоровые изоляторы ПФГ-5А, ПФГ- 6А (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Изоляторы для районов с повышенным уровнем загрязнения: а - ПСД70-Е; б - ПСВ120-Б; в - ПФГ-5А; г - ПФГ-6А

Эти изоляторы отличаются формой изолирующего элемента (тарелки), обеспечивающей увеличение пути тока утечки по поверхности изолятора. Для секционных разъединителей, линий электропередачи 6, 10 кВ и других элементов и узлов контактной сети используют различные опорные и штыревые изоляторы.

В секционных разъединителях постоянного тока применяют изоляторы СТ-35, ИОССФ 3,3, ОНВП-35/ЮОО и др. Секционные разъединители переменного тока выполняют на опорных изоляторах ОНС-35-500. Провода линий электропередачи закрепляют на штыревых изоляторах ШС10-А, ШФ10-А, ШФ20-Г, 111Ф10-Г и ШФ20-А. В обозначениях опорных и штыревых изоляторов первые цифры после букв обозначают напряжение линии. Низковольтные провода дистанционного управления, телеуправления, волноводные и осветительные подвешивают на изоляторах ТФ 20.

Недостатком тарельчатых изоляторов на участках постоянного тока является подверженность электрической коррозии их стержней, которая уменьшает нормативный срок службы изоляторов в 2—4 раза. Электрокоррозия стержней изоляторов происходит под действием токов утечки по загрязненной и увлажненной их поверхности. Интенсивность электрокоррозии находится в прямой зависимости от количества электричества, сошедшего с поверхности электрода—анода (в данном случае — стержня изолятора), и времени его действия.

Для предотвращения электрокоррозии стержней изоляторов рекомендуются более частая очистка поверхности от загрязнений, применение грязестойких изоляторов ПСД70-Е, ПСВ120Б, ПФГ-5А, ПФГ-6А, ПФГ-8А с большей длиной пути утечки. Эффективным способом защиты является установка на изоляторы дренажных втулок, состоящих из двух полувтулок (чугунное литье), прикрепляемых к стержню электропроводным полимерным клеем. Ток утечки в этом случае будет стекать на поверхность фарфора не со стержня, а со втулки.

В районах с повышенным уровнем загрязнения дренажные втулки устанавливают на вновь монтируемых подвесных изоляторах, а также на изоляторах, снятых с контактной сети из-за коррозии, но у которых диаметр шейки корродированного стержня больше наименьшего допустимого.Предельно допустимый диаметр шейки поврежденных коррозией стержня изоляторов составляет 12 мм.

Для решения вопроса продления срока службы изоляторов по коррозии их стержней в районах с повышенным уровнем загрязнения предусматривается установка изоляторов со стержнями, имеющими утолщения с 16 до 28 мм на выходе из цементной заделки на длине 20 мм. Кроме того, на изоляторы наносят гидрофобные (влагоотталкивающие) вязкие изолирующие покрытия (смазки, пасты). Жирообразная масса, во-первых, обволакивает частицы загрязнений, изолирует их друг от друга и препятствует образованию плотных, проводящих электрический ток во влажных условиях пленок. Во- вторых, на покрытой смазкой поверхности вода не образует сплошной водяной пленки, а собирается в капли, в результате чего утечка тока ограничена и никаких частичных разрядов не возникает.

Наиболее эффективными гидрофобными покрытиями являются кремнийорганические вазелин КВ-3/10 или паста КПД. Они представляют собой высоковязкую однородную массу от светло-серого до серо-голубого цвета, химически инертны, взрывобезопасны, нетоксичны и могут быть использованы при температурах от —60 до +200 °С. На поверхность изолятора их наносят слоем 0,7—1 мм непосредственно перед сезоном с наиболее неблагоприятными метеорологическими условиями. В большинстве случаев вазелин и паста сохраняют свои защитные свойства не менее одного года.

Удаление остатков покрытия с поверхности изоляторов выполняют без применения каких-либо растворителей обтиркой салфетками.

• Изолирующие вставки из полимерных материалов

Изолирующие вставки из полимерных материалов в зависимости от назначения могут быть прессованными брусковыми, стержневыми и вставками-скользунами. Секционные изоляторы на напряжение 3 кВ комплектовали прессованными брусковыми изолирующими вставками прямоугольного поперечного сечения (толщина 20 мм, высота 60 мм) из стеклопластика АГ-4С. Мокроразрядное напряжение вставок с изолирующей частью 800 мм составляет 40 кВ, а при покрытии их кремнийорганическим вазелином КВ-3 или пастой КПД — 70 кВ. Вставки из АГ-4С имеют низкую трекин- гостой кость.

Для секционных изоляторов переменного тока на напряжение 25 кВ и для секционных изоляторов постоянного тока на напряжение 3 кВ в качестве несущих стержней используют стеклопластиковые стержни диаметром 14—22 мм. Для соединения с другими элементами секционного изолятора на стержни устанавливают оконцеватели.

В секционных изоляторах на напряжение 3 кВ, эксплуатируемых в условиях чистой и загрязненной атмосферы, могут быть

Рис. 2.7. Полимерная изолирующая вставка с фторопластовой защитной трубкой (а); изолирующий элемент ССФт-50-25/(1,3-1,8) для секционных изоляторов контактной сети (б)

Рис. 2.8. Полимерные изоляторы с ребристым защитным чехлом из кремнийор-

ганической резины: а, 6 — подвесные ПСКр120/1,5; в — натяжной НСКр 120/1,5; г — фиксаторный ФСКр70/0,9; д — консольный КСКр70/0,9; е — опорный ОСКр70/0,9

применены стеклопластиковые вставки с фторопластовой защитной трубкой или покрытые слоем циклоалифатической смолы; длина изолирующей части вставок не менее 600 мм. В секционных изоляторах на напряжение 25 кВ длину изолирующей части вставок принимают не менее 1000 мм, а в местах с повышенным загрязнением атмосферы — 1200 мм. Изолирующие скользуны в отличие от стержневых изолирующих вставок позволяют полозам токоприемников проходить (скользить) по защитному чехлу вставки. Поэтому материал защитных чехлов изолирующих скользунов должен быть не только трекингостойким и дугостойким, но и ударопрочным, износостойким.

Рис. 2.9. Полимерные вставки и изоляторы: а — изолирующая вставка для несущего троса и контактного провода; б — изолирующий элемент вставки; в — изолирующая вставка в сборе для узла анкеровки несущего троса и контактного провода; г — изолирующий элемент фиксатора; д — стержневой изолятор типа ИСП-25 для фиксирующих тросов; е — то же для несущего троса и для совместного узла анкеровки контактного провода и несущего троса; 1 — изолирующий элемент из пресс-материала АГ-4С; 2 — соединительная скоба; 3 — планка соединительная; 4 — стеклопластиковый сержень, покрытый фторопластовой защитной трубкой; 5 — оконцеватель; 6 — скоба анкеровочная

• Уровень изоляции контактной сети постоянного и переменного тока

Электрическая изоляция контактной сети подвергается воздействию различного рода напряжений, это длительно действующее рабочее напряжение, установленное Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (уровень напряжения на токоприемнике электродвижущего состава должен быть не менее 21 кВ при переменном токе и 2,7 кВ при постоянном токе и не более 29 кВ при переменном токе и 4 кВ при постоянном токе) [1], а также кратковременные внутренние перенапряжения, возникающие при включениях и отключениях различных элементов контактной сети, а также при аварийных режимах (коммутационные перенапряжения). Опасными внутреними перенапряжениями являются перенапряжения при отключении коротких замыканий ненагруженных участков контактной сети и трансформаторов. На участках постоянного тока наиболее опасны также перенапряжения при отключении фидерными выключателями коротких замыканий вблизи тяговой подстанции или поста секционирования. Их максимальное значение 10—11 кВ, а длительность — 10—15 мс.

На участках переменного тока перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов могут достигать более чем трехкратного значения максимального рабочего напряжения в контактной сети.

Грозовые (атмосферные) перенапряжения повреждают изоляцию при прямых ударах молнии в опору или контактную подвеску. Время их воздействия мало (10—100 мкс), однако значения их при отсутствии специальных мер защиты могут достигать миллионов вольт. Таких высоких напряжений не выдерживает изоляция на любое номинальное напряжение. Поэтому атмосферные перенапряжения ограничивают до приемлемых значений с помощью специальных устройств (разрядников, ограничителей перенапряжений).

Уровень изоляции в анкеровках проводов контактной сети должен быть на 25—30 % выше уровня изоляции для других узлов и составлять 125—130 кВ.

Пробивное напряжение роговых разрядников на участках постоянного тока принимают 32—34 кВ. С учетом этого изоляция контактной сети постоянного тока должна выдерживать напряжение- под дождем не менее 40 кВ, а анкерная изоляция, как и при переменном токе, на 25—30 % выше, т.е. не менее 50 кВ.

Для гирлянды, состоящей из одного изолятора ПФ6-В (Н = = 140 мм) и одного изолятора ПТФ70 (Н = 183 мм), выдерживаемое напряжение под дождем составит 0,21 •( 140 + 183) * 68 кВ. Таким образом, уровень изоляции на участках постоянного тока по выдерживаемому испытательному напряжению под дождем примерно 70 кВ.

Для гирлянды, состоящей из двух изоляторов ПФ6-В и одного ПТФ70, мокроразрядное напряжение примерно равно 97 кВ.

В местах с повышенным загрязнением устанавливают грязестойкие изоляторы или увеличивают количество изоляторов в гирлянде.

• Проверка изоляторов

• Диагностика изоляторов перед их установкой