Создание электронной схемы станции Козёлкино Брянской дистанции электроснабжения

Рисунок 13 - Нейтральная вставка

В целях предотвращения пережогов контактных проводов на изолирующем сопряжении линий переменного тока (в том числе и на нейтральных вставках) в месте, где происходит отрыв токоприемника от контактного провода, идущего на анкеровку, смонтировано устройство, предотвращающее возможность пережога провода в случае возникновения дуги.

На несущий трос при конструктивной высоте подвески до 2 м в переходном пролете сопряжения накладывают изоляцию длиной около 10--15 м. При конструктивной высоте контактной подвески более 2 м наложение изолирующего покрытия на несущий трос не требуется.

Ограждение нормально-разомкнутых изолирующих сопряжений приведено на рисунке 14.

Рисунок 14 - Ограждение постоянными сигнальными знаками: а -- нормально-разомкнутого изолирующего сопряжения; б -- нейтральной вставки; предупредительные сигнальные знаки: в -- "отключить ток", г -- "включить ток на электровозе", д -- "включить ток на электропоезде"

Секционные изоляторы

На станционных путях, где длина съездов недостаточна для размещения изолирующих сопряжений, контактная сеть на электрически независимых участках (секциях) разделена секционными изоляторами. Для различных условий применения разработаны малогабаритные секционные изоляторы. В качестве изолирующих элементов в секционных изоляторах применены полимерные вставки, стержневые фарфоровые изоляторы, а в несущем тросе -- тарельчатые фарфоровые или стеклянные изоляторы.

В настоящее время находятся в эксплуатации трехпроводные секционные изоляторы (рисунок 15), и изоляторы марки СИ-7.

Рисунок 15 - Трехпроводный секционный изолятор: 1 -- несущий трос; 2 -- изолятор; 3 -- основной контактный провод; 4 -- зажим средней анкеровки; 5 -- сталемедный трос; 6 -- натяжная муфта: 7 -- переходной зажим; 8 -- коромысло; 9 -- распорка; 10 -- вспомогательный контактный провод; 11 -- клиновой зажим

Рисунок 16 - Секционные изоляторы переменного тока ИС-1-80-25: 1 -- изолятор; 2 -- штанга; 3 -- скользун; 4 -- изолятор стержневой полимерный.

Секционные изоляторы для станций стыкования по техническим характеристикам удовлетворяют требованиям контактной сети переменного тока, а также особенностям секционирования контактной подвески. В настоящее время на станции "Козёлкино" применены секционные изоляторы СИ-7 и трехпроводный секционный изолятор.

На изолирующих элементах (скользунах) установлены дугогасящие устройства, состоящие из рогового разрядника и расположенного последовательно с ним воздушного промежутка с дугоотводяшими рогами, обеспечивающие гашение электрической дуги.

Секционные изоляторы рассчитаны на скорость прохода токоприемников до 200 км/ч, эксплуатацию при температурах от -50 до +40 °С в районах с СЗА до VII включительно. Срок службы изоляторов 20 лет.

Продольная ось секционного изолятора совпадает с продольной осью токоприемника. Допускается отклонение не более 100 мм. Секционный изолятор в пролете контактной подвески занимает уровень беспровесного положения контактного провода. Нижняя плоскость секционного изолятора располагается параллельно плоскости пути и поднимается выше соседних точек подвеса контактного провода на 20--30 мм.

При транспортировке, монтаже и эксплуатации не допускаются удары по изолирующим элементам, скользунам и соединенным с ними деталям, механическая или термическая обработка оконцевателей, а также приварка к ним каких-либо элементов конструкций.

Изолирующие полимерные элементы и особенно скользуны при переноске и монтаже не должны подвергаться изгибающим усилиям. Для предохранения от таких усилий к ним рекомендуется прикреплять деревянные жесткие бруски.

Перед монтажом все детали секционного изолятора проверяют, а изолирующие вставки, скользуны и изоляторы очищают от загрязнения. Сборка и регулировка проводится на ровной поверхности (плите, полу, монтажной платформе и т.д.).

Секционные изоляторы устанавливают в первой трети пролета между опорами.

При техническом обслуживании обращают внимание на:

* состояние изолирующих элементов, скользунов и изоляторов, оконцевателей; проводят их очистку от загрязнения. Изолирующие элементы (не являющиеся скользунами) и изоляторы в процессе эксплуатации не должны подвергаться воздействию токоприемников (изнашиваться или повреждаться). При очистке полимерных изоляторов и изолирующих элементов не допускается использование химически активных к ним веществ;

* состояние и регулировку дугогасительных рогов и металлических скользунов, которые очищают от следов оплавления дугой, проверяют величины воздушных зазоров;

* надежность крепления всех узлов секционного изолятора и поддерживающих струн.

Секционные изоляторы условно обозначаются буквами и цифрами: первая группа цифр и букв -- тип изолятора, присвоенный ему разработчиком, например: 2А; СИ6; СИ6-1 и т.д.; вторая группа цифр -- допускаемая максимальная скорость прохода токоприемников ЭПС, км/ч, например: 80, 120; третья группа -- назначение изолятора: 25/25 -- для образования нейтральных вставок (разделения фаз) контактной сети напряжением 25 кВ; 25/3 -- для разделения секций контактной сети двух родов тока напряжением 25 кВ и 3 кВ на станциях стыкования; 3 или 25 -- для разделения секций контактной сети напряжением 3 или 25 кВ.

Каждый секционный изолятор имеет маркировку в виде таблицы: условное обозначение секционного изолятора, предприятие-изготовитель, заводской номер, месяц и год выпуска.

При модернизации контактной сети предлагаю произвести замену устаревших секционных изоляторов на более современные конструкции секционных изоляторов ИС-1-80-25, ИС-0-80-25/3 , а так же заменить устаревшие изоляторы марки СИ-7.

4.4 Изоляция контактной сети

Изоляторы являются ответственным элементом контактной сети и удовлетворяют требованиям в отношении электрической и механической прочности.

На участках переменного тока, в последнее время применяют стержневые фарфоровые изоляторы, представляющий 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. Большое распространение получили подвесные шарнирные изоляторы тарельчатого типа, изготовленные из фарфора или стекла. В этих изоляторах сверху при помощи цемента прикрепляется металлический колпак из ковкого чугуна, а внизу изолятора заделывается пестик из стали.

В контактной сети МФ-100 и ПБСМ-70 на данный момент до реконструкции используются фарфоровые изоляторы (рисунок 17):

-стержневые ИКС-25 (для установки в кронштейнах консолей);

-стержневыеVKL-60-7 (установлены в тягах консолей и основных стержнях фиксаторов);

-подвесные тарельчатые ПФ6 (применяются в точках подвеса несущего троса и анкеровках проводов).

Рисунок 17 - Фарфоровые изоляторы: а) ПФ-6;

б) VKL-60-7; в) ИКС-25.

Все тарельчатые изоляторы на контактной сети, установленные в гирлянде, подвергают дефектировке измерительной штангой ШИ-35, оборудованной специальной головкой.

Стержневые изоляторы не требуют диагностики и проще в эксплуатации. Однако стержневые изоляторы менее надёжны в техническом отношении: при перекрытии изолятора и ударах может произойти их разрушение.

Основные технические данные фарфоровых изоляторов приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики изоляторов

В данном проекте предусматривается замена всех фарфоровых изоляторов на более надёжные изоляторы из полимерных материалов:

-стержневые НСПКр-120-25 - предназначены для установки в растянутых тягах консолей и анкеровках проводов (рисунок 18 а);

-стержневые ФСПКр-70-25 - предназначены для установки в сжатых тягах консолей (рисунок 18 б);

-стержневые КСПК-70-25 - предназначены для установки в кронштейнах консолей (рисунок 18 в).

Рисунок 18 - Стержневые полимерные изоляторы: а) - НСПКр-120-25; б) - ФСПКр-70-25; в) - КСПК-70-25.

Основные технические данные полимерных изоляторов приведены в таблице 4. Конструкция полимерных изоляторов (Л2) на необходимом уровне обеспечивает механическую прочность, жесткость и электрическую прочность, что обусловлено выбором типа изолирующего материала, величиной сечения силового элемента, габаритами конструкций и формой фланцевых соединений. Требуемая механическая прочность осуществляется путем применения в качестве несущей основы монолитного стеклопластикового стержня. Надёжная работа полимерных изоляторов при воздействии высокого напряжения достигнута тщательным анализом электрического поля и принятыми мерами по снижению его напряженности до допустимого уровня.

Электрические и механические характеристики полимерных изоляторов предусматривают надёжную изоляцию и механическую прочность при случайных перекрытиях, поэтому использование дополнительной изоляции в точках подвеса несущего троса и в фиксаторах при реконструкции не предусматривается, что позволяет облегчить подвеску и сделать её более экономичной.

Внедрение полимерных изоляторов позволяет достичь значительного экономического эффекта по сравнению с фарфоровыми изоляторами за счет:

-низких затрат на транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы (меньший вес и габаритные размеры);

-отсутствия боя при транспортировке, погрузочно-разгрузочных работах, монтаже;

-низких или нулевых расходов на очистку изоляции;

-низких расходов на ремонт и замену изоляторов (более высокая надежность и стойкость к ударным нагрузкам; отсутствие операции сборки гирлянды);

- отсутствия расходов на производство работ по диагностике изоляторов.

4.5 Провода и тросы контактной сети

На предприятии изготавливается контактный провод (медный, низколегированный и бронзовый, фасонный, бесстыковой), предназначенный для передачи энергии на электроподвижной состав.

Необходимость замены таких проводов определяется их высокой повреждаемостью, связанной с разрушением под воздействием высоких температур и растягивающих напряжений и низкой износостойкостью.

Подбор материалов для контактного провода и его разработка сопряжены с трудностями. Материал одновременно обладает следующими свойствами:

· достаточной твердостью, чтобы оказывать высокое сопротивление механическому износу;

· высокой температурой разупрочнения, что позволяет предотвращать последствия термического воздействия при токосъеме;

· низкой ползучестью под нагрузкой при рабочих температурой;

· высокими механическими характеристиками, чтобы выдерживать натяжение, позволяющее обеспечить требуемое качество токосъема, увеличить допустимые нормы износа, снизить опасность обрыва, т.е. уменьшить затраты на эксплуатацию контактной сети;

· высокой электропроводностью, что исключает значительные потери электроэнергии при прохождении больших токов;

· высокой износостойкостью, связанной со способностью схватывания с материалом токосъемных элементов, возможностью деформационного упрочнения, окисления и образования вторичных структур.

На стане производительностью 6000 тонн в год изготавливается медный и легированный контактный провод повышенной прочностью и износостойкостью. Технология холодной прокатки произведена на основе инженерной методики выбора рациональных технологических параметров системы "рабочей клетки - прокатываемые профили". Это технология запатентована компанией в комитете по патентам РФ, а высокое качество проводов подтверждается сертификатами в соответствии в системе сертификации на федеральном железнодорожном транспорте и в системе сертификации Госстандарт России.

Необходимость изменения свойств проводов контактной сети связана и с увеличением скоростей движения поездов. За рубежом в контактной подвеске используют исключительно провода и несущие тросы из легированной меди. Только при высоком натяжении проводов возможно осуществить нормальный токосъем на состав, идущей с высокой скоростью.

Для организации высокоскоростного движения (до 300 км/ч) на участках Москва - Санкт-Петербург - Хельсинки и Москва - Нижний Новгород специалистами предприятия совместно с коллегами из департамента электрификации и электроснабжения "РЖД" и из ВНИИЖТ в 2005 г. Были разработаны технические требования к контактным проводам.

Площадь сечения проводов и тросов контактной сети должна обеспечивать прохождение тока, необходимого для тяги поездов при требуемых размерах движения с установленными весовыми нормами, скоростями, интервалами и с учетом разгона после остановки.

На станции Козёлкино в эксплуатации находится контактный провод марки МФ-100 (рисунок 19).

Рисунок 19 - Основные параметры провода МФ-100

Контроль состояния контактного провода заключается в визуальном осмотре состояния его рабочей поверхности, выявлении поджогов, механических повреждений или заводских дефектов, а также в измерении и анализе износа.

В 2009 году производилась проверка износа контактного провода (таблица 5), в ходе которой видно, что максимальный износ провода составляет 9,70 мм².

Таблица 5 - Анализ износа контактного провода по главным путям станции Козёлкино 2009г

Проверим эксплуатирующийся контактный провод на нормативное значение среднего износа провода, при котором осуществляется его замена. Для провода МФ-100 предельный средний износ на анкерном участке составляет при высоте сечения h= 8,20 мм или S_из= 29,96мм². Максимальный износ составляет 9,70 мм², что соответствует предъявляемым требованиям, и нет необходимости в его замене.

Несущий трос эксплуатируемой подвески имеет марку ПБСМ-70 натяжение равное 14 кН, который свит из девятнадцати биметаллических проволок, имеющих сердцевину из стали, а оболочку из меди (рисунок 20).

Рисунок 20 - Конструкция троса ПБСМ-70

Натяжение несущего троса составляет 1400 даН, при производстве работ по реконструкции контактной сети для увеличения эластичности подвески натяжение несущего троса необходимо увеличить до 1800 даН. Для увеличения эластичности контактной подвески необходимо увеличить натяжение несущего троса до 1800 даН. Для этого нужно определить максимально допустимое натяжение несущего троса Т_мах .(Л10)

, (22)

где у_вр - временное сопротивление разрыву материала проволок из которых свит трос, Па; у_вр=735?10⁶ Па;

S_р - расчётное сечение несущего троса, мм²; S_р=70 мм²;

К_з - номинальный коэффициент запаса прочности; к_з=2,5 - для биметаллических тросов;

б - коэффициент, учитывающий разброс механических характеристик и условия скрутки проволок; б=0,95

.

Максимальное натяжение несущего троса обычно принимают несколько ниже допустимого значения натяжения (обычно на 5%). Поэтому несущему тросу марки ПБСМ 70 можно придать натяжение 1800 даН, что на 9% ниже допустимого по расчёту. Исходя из этого, можно увеличить нагрузку ПБСМ-70 до 18 кН и не производить его замены. По полученным расчётам делаем вывод, что в эксплуатации остаётся контактный провод марки МФ-100 и несущий трос марки ПБСМ-70.

4.6 Арматура контактной сети

В своих конструкциях компания "Универсал - контактные сети" применяет современные материалы и прогрессивные технологии. При разработке и производстве литой чугунной арматуры вместо применяемого ранее ковкого чугуна КЧ-33 с литьем в землю освоено применение высокопрочного чугуна ВЧ-40 с шаровидной структурой графита, имеющего более высокую прочность и пластичность. Использование технологий точного литья по выплавляемым моделям позволило повысить качество материала и чистоту поверхности. Для предохранения проводов от пережога в состав чугунной арматуры включены алюминиевые и медные вкладыши. (Л5)

Общие требования. Арматурой контактной сети называют комплекс изделий, которыми крепят конструкции на опорных устройствах, комплектуют гирлянды изоляторов, фиксируют провода и тросы на заданном расстоянии один от другого и относительно оси пути, соединяют провода и тросы между собой и т.п.

Арматура работает на открытом воздухе в условиях интенсивной коррозии, особенно в местах повышенной загрязненности воздуха от промышленных предприятий, химических удобрений, морских солей, а также от тепловозов. Она подвергается постоянным вибрациям при проходе ЭПС, воздействию ветровых и гололедных нагрузок и изменений температуры. Поэтому арматура должна отвечать повышенным требованиям по надежности.

Выпускаемую на предприятии арматуру подвергают испытаниям. Детали осматривают, проверяют размеры, комплектность, качество и прочность покрытий, состояние резьбы и шарнирности. Подвергают механическим испытаниям зажимы, предназначенные для соединения и анкеровки проводов. Арматура из ковкого или серого чугуна. Для крепления изоляторов и проводов контактной сети в узлах, не предназначенных для пропуска тока, широкое распространение получили детали из чугуна (рисунок 21 а, б, в). В зависимости от назначения они имеют различную конфигурацию и рассчитаны на определенную нагрузку.

Арматура из ковкого или серого чугуна. Для крепления изоляторов и проводов контактной сети в узлах, не предназначенных для пропуска тока, широкое распространение получили детали из чугуна. В зависимости от назначения они имеют различную конфигурацию и рассчитаны на определенную нагрузку.

При изготовлении этих деталей качество отливок проверяют на сжатие, растяжение и твердость. При проверке поверхности отливок обращают внимание, чтобы не было трещин, заусенцев, наплывов, пригара, окалины, отколотых частей и других дефектов.

Рисунок 21 - Арматура из чугуна: а -- коуш вилочный под серьгу 006; б и в -- стойки сочлененного прямого и обратного фиксаторов; 1 -- коуш вилочный; 2 -- валик; 3 -- шплинт; 4 -- стойка фиксатора; 5 -- отбойник; 6, 7 -- болт М12; 8-- гайка М12

Арматуру из чугуна оцинковывают или защищают другим влагоустойчивым покрытием, предотвращающим атмосферную коррозию.

Арматура из цветного литья. Для крепления и стыковки контактных проводов и тросов во всех узлах, предназначенных для пропуска тока, применяют детали из цветного литья: латунного, бронзового и медного -- для медных, сталемедных, бронзовых проводов и тросов; алюминиевого -- для алюминиевых и сталеалюминиевых проводов (рис. 3.2, а, б, в).

Рис. 3.2. Арматура из цветного литья: а -- зажим струновой 046; б -- зажим соединительный 054; в -- зажим соединительный для алюминиевых проводов; 1 -- щека с резьбой; 2 -- щека без резьбы; 3 -- болт МЛ 2; 4 -- гайка М12.

При изготовлении деталей из цветных металлов методом литья или штамповки обращают внимание на соответствие химического состава материала требованиям стандартов. Поверхность деталей должна быть гладкой с плавными переходами и не иметь трещин, заусенцев, намывов, пригара и окалины, отколотых частей, раковин и других дефектов, снижающих качество изделий. На деталях, используемых для крепления различных проводов, указывают площадь их сечения.

Заключение

Данный дипломный проект разработан для создания электронной схемы станции Козёлкино Брянской дистанции электроснабжения (ЭЧ-21) при пропуске поездов повышенного веса.

При проектировании, я руководствовалась рекомендациями по переустройству контактных сетей, утвержденными руководителем Департамента электрификации МПС Российской Федерации Г.Б. Якимовым 15.11.2001г.

Согласно этих рекомендаций я постаралась произвести минимальные капиталовложения для реконструкции контактной сети. На основании расчетов и анализов несущих способностей тросов, контактного провода, компенсирующих устройств, жестких поперечин, консолей, фиксаторов, арматуры из цветных металлов, изоляторов и опор заменены только те из них, которые не подходили под концепцию модернизации контактной сети для пропуска поездов повышенного веса.

В результате выполненных расчетов параметров контактной сети делаю вывод, что сечение контактной подвески выбрано правильно и замена не требуется.

Предлагаю произвести:

· замену арматуры из ковкого чугуна, ранее установленных на данном участке контактной сети и имеющих большой процент износа, на более новые модификации, высокопрочный чугун ВЧ-40;

· замену технически устаревшей изоляции: фарфоровые тарельчатые на стеклянные тарельчатые, фарфоровые стержневые на полимерные стержневые;

· замену роговых разрядников на ограничители перенапряжений;

· замену всех фиксаторов на фиксаторы с ветровыми струнами, не требующие установки жёстких распорок.

В результате проверок и диагностирования опор, фундаментов и анкеров дефектов выявлено не было, поэтому замена опор и анкеров в проекте не предусматривается.

В итоге:

- при полной замене арматуры из ковкого чугуна произойдет улучшение контакта соединяемых проводов, тросов, электросоединителей, а значит, будет улучшена токопроводимость и исключена возможность пережогов по этой причине;

- сократить эксплуатационные расходы на обслуживание отдельных устройств: ограничителей перенапряжений, струн, электрических соединителей;

- за счёт всего вышеперечисленного можно увеличить пропускную способность станции, а следовательно и количество перевозимых грузов и пассажиров. В результате этого снизится время доставки грузов в пункты назначения и простой вагонов в сортировочных парках.

Размещено на Allbest.ru