Тяговые рельсовые цепи и заземляющие устройства

Тяговые рельсовые цепи

 

На электрифицированных линиях, оборудованных автоблокировкой для электрической централизации с однониточными рельсовыми цепями (рисунок 12.1.1.а) и с двухниточными рельсовыми цепями (рисунок 12.1.1.6), соединение тяговых рельсовых нитей каждого пути осуществляется у изолирующих сты­ков дроссель-трансформаторами, электрическими соединителями.

Не изолированные рельсовые стыки должны иметь приварные стыковые электрические соединители из медного гибкого провода сечением не менее 70 мм² при постоянном токе и не менее 50 мм² при переменном токе (рисунок 12.1.1.д). Площадь контактирующих поверхностей в месте приварки должна быть не менее 250 мм². Допускаются соединители из других материалов по согласованию со службой электроснабжения. В последнее время получили применение тарельчатые пружины взамен медных соединителей.

Электрическое сопротивление рельсового стыка на линиях постоянного тока должно быть не более сопротивления 3 м рельса при длине 12,5 м и 6 м - при большей длине, в т.ч. на уравнительных рельсах безстыкового пути.

Рисунок 12.1.1 – Тяговые рельсовые цепи:

а - однониточная рельсовая цепь; б - двухниточная рельсовая цепь; в - меж­дупутные соединители; г - подключение дроссель-трансформатора у изоли­рующего стыка; д - неизолированный рельсовый стык

 

На станциях междурельсовые соединители устанавливаются на каждом стрелочном переводе (рисунок 12.1.2).

Рисунок 12.1.2 – Схема электрических соединителей на стрелочных переводах при однониточной (а) и двухниточной (б) рельсовых цепях.

Параллельное соединение путей обеспечивается междупутными соедини­телями (рисунок 12.1.1.в), которые устанавливаются между средними точками путевых дроссель-трансформаторов в местах присоединения отсасывающих линий (рисунок 12.1.1.г) и через два дроссельных стыка на третьем, при этом длина цепи по обходу между этими соединителями для сигнального тока должна быть не менее 10 км. На станциях с однониточными рельсовыми це­пями междупутные соединители устанавливаются в горловинах станций, в пунктах присоединения отсасывающих линий и через каждые 400 м.

Заземления опор контактной сети в пределах каждого блок-участка долж­ны быть подключены только к одному тяговому рельсу или к средней точке дроссель-трансформатора.

При осмотрах проверяют положение проводов заземления вблизи рельсов и под ними (не допускается соприкосновение), а также надежность их креп­ления. Путевой дроссель-трансформатор отсасывающего фидера должен на­ходиться не ближе 1425 мм от оси пути (рисунок 12.1.3). На станциях неэлектри­фицированные пути должны быть отделены двумя изолирующими стыками, а тупиковые упоры - одним. Каждая рельсовая цепь должна иметь двусто­ронний выход тягового тока.

Рисунок 12.1.3 – Путевой дроссель-трансформатор и отсасывающий фидер

1 - дроссель-трансформатор; 2 - электрические соединители; 3 - отсасываю­щий фидер; 4 - изолирующая трубка; 5 - ось пути; 6 - асбоцементная труба

 

Основные типы дроссель-трансформаторов, применяемые на электрифи­цированных линиях, приведены в таблице 12.1.1. Общий вид дроссель-трансформатора и схемы соединения его обмоток приведены на рисунках 12.1.4, 12.1.5. Сопротивление изоляции обмоток дроссель-трансформаторов относи­тельно корпуса и между собой при температуре окружающего воздуха +15 -25°С и относительной влажности 75 % должно быть не менее 25 МОм. Со­противление изоляции измеряют мегаомметром на напряжение 500 В.

Таблица 12.1.1 – Основные электрические характеристики дроссель-трансформаторов

Тип дроссель-трансформа­тора	Номинальный тяговый ток через каждую секцию основ­ной обмотки, А	Номиналь­ный тяго­вый ток среднего вывода, А	Объем заливаемого масла, л	Сопротивление изоляции обмоток дроссель трансформатора - относительно корпуса и между собой, МОм, не менее
ДТ-0,2-500 ДТ-0,2 1000 ДТ-0,6-500 ДТ-0,6-1000 ДТ-1-250

 

Рисунок 12.1.4 – Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,2-500:

1 - чугунный корпус; 2 - крышка; 3 - основная обмотка; 4 - ярмо; 5 - сер­дечник; 6 - дополнительная обмотка; 7 - муфта для разделки кабеля

 

Рисунок 12.1.5 – Схемы соединения обмоток дроссель-трансформаторов вы­пуска с 1971 г. (а) и выпуска до 1971 г. (б):

А1-А2 - выводы основной обмотки для подключения к рельсам; К - средний вывод для подключения отсасывающего фидера, заземляемой конструкции; I - основная (первичная) обмотка; II - дополнительная вторичная обмотка; 0-1-2-3-4 - выводы вторичной обмотки

На ряде железных дорог находятся в эксплуатации провода обратного то­ка и отсасывающие трансформаторы (рис. 12.1.6), которые служат для сни­жения влияния тяговой сети переменного тока на различные провода, прохо­дящие вдоль электрифицированных линий. Основные показатели отсасы­вающих трансформаторов приведены в табл. 12.1.2.

Рисунок 12.1.6 – Схема подключения отсасывающего трансформатора

1 - отсасывающий трансформатор; 2 - воздушный промежуток контактной сети;

3 - разъединитель контактной сети; 4 - соединение провода обратного тока с рельсовой цепью; 5 - дроссель-трансформатор; 6 - рельс; 7 - врезной изолятор;

8 - обратный (отсасывающий) провод; 9 - условное направление тока

Таблица 12.1.2 – Основные показатели отсасывающих трансформаторов

Показатель	ОМО- 32/20	ОМО- 32/20А	ОМО- 800/20А	ОМО- 800/20А
Длительный эффективный ток, А
Максимальный ток, А
Коэффициент трансформации	1,0	1,0	1,0	0,8
Номинальная мощность, кВА
Испытательное напряжение обмотки, кВ:
- первичной
- вторичной
Габаритные размеры, мм:
- ширина
- длина
- высота
Вес, кг

 

Заземляющие устройства

Все металлические сооружения (мосты, путепроводы, опоры, и т.п.), на которых крепятся элементы контактной сети, детали крепления контактной сети на железобетонных опорах, на железобетонных и неметаллических ис­кусственных сооружениях, а также отдельно стоящие металлические конст­рукции, расположенные на расстоянии менее 5 м от частей контактной сети, находящихся под напряжением, должны быть заземлены или оборудованы устройствами защитного отключения при попадании на сооружения и конст­рукции высокого напряжения (рисунок 12.2.1).

Заземлению подлежат все расположенные в зоне влияния контактной се­ти переменного тока металлические сооружения, на которых могут возник­нуть опасные напряжения.

Рисунок 12.2.1. Зона заземления на тяговую рельсовую цепь (зона А), зона не требующая заземления (зона Б)

 

Заземление опор контактной сети и находящихся вблизи напряжения со­оружений выполняются индивидуальными (рисунок 12.2.2) или групповыми за­земляющими проводниками (рисунок 12.2.3), присоединенными к тяговым рель­сам или средним точкам путевых дроссель-трансформаторов стальным прут­ком диаметром не менее 12 мм на участках постоянного тока и 10 мм - на участках переменного тока.

Для групповых заземлений применяются провода марок ПБСМ-70, АС-70, ПБСА-50/70 или провода большего сечения. В качестве примера в табл. 12.2.1 (рис. 12.2.3) приведены данные для троса ПБСМ-70.

Провод группового заземления присоединяется к рельсам по Т или Г-образной схеме, с секционированием у изолирующих стыков, двумя зазем­ляющими проводниками. Максимальная длина провода группового заземле­ния приведена в таблице 11.5.5-1 раздела 11. Максимальное натяжение провода группового заземления не должно превышать 4 кН (400 кгс). Провод группо­вого заземления анкеруется на опоре жестко, без устройства оттяжки, на вы­соте 4 м от поверхности земли.

Подключение опор контактной сети с сопротивлением ниже 100 Ом к групповым заземлениям не допускается. Такие опоры называются низкоомными и должны иметь индивидуальное заземление.

Рисунок 12.2.2 – Индивидуальное заземление опоры контактной сети

Рисунок 12.2.3 – Групповое заземление опор контактной сети (Т-образная схема):

L - длина провода группового заземления; F - стрела провеса провода груп­пового заземления

Таблица 12.2.1 – Стрела провеса для провода ПБСМ-70

Район гололедности	Длина пролета 1, м	Стрела провеса F, м, при температуре воздуха, °С в пределах
-20 -10	-10 0	0 +10	+10 +20	+20 +30
I		0,63 1,23	0,69 1.35	0,73 1,41	0,78 1,53	0,84 1,64
II		0,88 1,72	0,92 1,81	0,97 1,91	1,02 1,95	1,07 2,10
III		1,35 2,55	1,40 2,6	1,41 2,63	1,42 2,65	1,43 2,68

 

На участках постоянного тока опоры контактной сети и другие сооруже­ния должны иметь в цепи заземления защитные устройства: искровые про­межутки (рисунок 12.2.4 - 12.2.6), диодные заземлители (рисунок 12.2.7), диодно-искровые заземлители (рисунок 12.2.7.в). Основные параметры защитных уст­ройств приведены в таблице 12.2.2.

 

Рисунок 12.2.4 – Искровые промежутки ИПМ- рщ, 12.2.5. Искровой про-62 с пластмассовым (а) и металлическим межуток ИП-3 (б) экранами:

1 - кольцевой пластмассовый экран; 2 -стальная шайба; 3 - крышка; 4 - гайка; 5 -изолированный стержень; 6 - корпус; 7 -втулка изолирующая; 8 - шайба контактная;

9 - шайба контактная; 10 - металлический экран; 11 - слюдяная прокладка

Рисунок 12.2.6 – Принципиальная электрическая схема (а) и конструкция (б) искрового промежутка с вращающейся дугой (ИПВ-ЦНИИ):

1 - корпус; 2 - рабочие электроды; 3 - вспомогательный электрод; 4 - высоко­вольтный варистор; 5 - кольцевой постоянный магнит; 6 - слюдяная прокладка; 7 -токопроводящая клемма; 8 - поджигающий искровой промежуток; 9 - воздушный промежуток; 10 - крышка; 11 - асбестовое кольцо; 12 - изоляционная планка

 

Рисунок 12.2.7 – Общий вид диодного заземлителя (а), схема диодного зазем-лителя (б), схема диодно-искрового заземлителя (в):

1 - корпус; 2 - вывод для подключения провода заземления к рельсу; 3 - вы­вод для подключения к заземляемой конструкции; 4 - диод

Таблица 12.2.2 – Основные параметры защитных устройств

Защитное устройство	Тип	Допустимый ток длитель­ностью 0,1 с, кА	Допустимое обратное на­пряжение, В	Напряжение открывания в прямом на­правлении	Масса, кг
Искровой промежуток	ИП-3 ИПМ-62 ИПВ-ЦНИИ	5-6 5-6	800-1200 800-1200 800-1200	800-1200 800-1200 600-1200	0,85 0,4
Диодный заземлитель	ЗД-1			0,5
Тиристорный зазем­литель				100-200
Диодно-искровой заземлитель	ЗД- 1+2ИПМ-62(ИП-3)	5-6	1500-2000	800-1200	12,5

 

Искровые промежутки устанавливаются при индивидуальном заземле­нии, а также при групповом заземлении в катодных зонах.

Диодные заземлители устанавливаются при групповом заземлении в анодных и знакопеременных зонах.

Диодно-искровые заземлители устанавливаются независимо от зоны на участках с двухниточными рельсовыми цепями в спусках групповых зазем­лений при сопротивлении цепи заземления опор не менее 6 Ом на 1 км при подключении к тяговому рельсу и не менее 5 Ом - при подключении к сред­ней точке дроссель-трансформатора (таблица 12.2.3).

На участках переменного тока искровые промежутки устанавливаются в индивидуальные заземления при сопротивлении опор менее 100 Ом при под­ключении к рельсу двухниточной рельсовой цепи и менее 5 Ом - при под­ключении к средней точке дроссель-трансформатора, а также в заземляющие спуски групповых заземлений, если сопротивление цепи заземления опор

 

менее 6 Ом на 1 км при подключении к рельсу двухниточной рельсовое и менее 5 Ом при подключении к средней точке дроссель-трансформаторе,

Диодные заземлители устанавливаются на опоре контактной сети на в|м соте от уровня земли не менее 1,7 м (рисунок 12.2.8), искровые промежутки на высоте 0.5-1,0 м. В общедоступных местах диодные заземлители и искровые промежутки устанавливаются на высоте 2500 мм от поверхности земли или посадочной платформы (рисунок 12.2.9).

Опоры в общедоступных местах заземляются на тяговую рельсовую цепь двойным заземлением, на участках переменного тока - наглухо, на участках постоянного тока - через диодный заземлитель. Спуски крепятся к деревян­ным или полимерным прокладкам, закрепленным на опоре.

 

 

Таблица 12.2.3 – Проверка входного сопротивления группового заземления с диодными заземлителями (ЗД) в соответствии с требованиями СЦБ (для участков постоянного тока)

 

Длина троса, км	Сопротив­ление группы опор, Ом	Длина троса, км	Сопротив­ление группы опор, Ом	Длина троса, км	Сопротив­ление группы опор, Ом	Длина троса, км	Сопротив­ление груп­пы опор, Ом
0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0.17 0,18 0,19 0,2 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,3 0,31 0,32 0,33 0,34	54,5 37,5 35,3 33,3 31,5 28,5 27,2 22,2 21,4 20,7 19,4 18,7 18,2 17,6	0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,5 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,6 0,61 0,62 0,63	17,1 16,7 16,2 15,8 15,2 14,6 14,3 13,6 13,3 12,8 12,5 12,2 11,7 11,5 11,3 10,9 10,7 10,5 10,2 10,01 9,85 9,7 9,55	0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0.7 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,8 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,9 0,91 0,92	9,4 9,25 9,1 8,85 8,7 8,6 8,45 8,35 8,22 8,12 7,9 7,8 7,7 7,6 7,5 7.4 7,35 7,2 7,12 7,05 6,9 6,8 6,75 6,65 6,6 6,55	0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,1 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,2	6,45 6,4 6,35 6,25 6,2 6,1 6,05 5,95 5,9 5,8 5,75 5,7 5.65 5,6 5,55 5,5 5,45 5,4 5,35 5,3 5,25 5,2 5,15 5,1 5,08 5,05

 

Рисунок 12.2.8. Схемы установки защитных устройств в цепи заземления опор контактной сети: искровой промежуток (а), диодный или тири-сторный заземлитель (б), диодно-искровой заземлитель (в), искровой промежуток (или диодный заземлитель) в общедоступных местах (г), заземление искусственного сооружения (д):

1 - опора контактной сети; 2 - изоляция; 3 - тяговый рельс; 4 - хомут; 5 -искусственное сооружение; 6 - нейтральная вставка

Рисунок 12.2.9 – Установка диодного заземлителя в общедоступных местах:

1 - опора контактной сети; 2 - провод заземления; 3 - прокладки деревянные; 4 - диодный заземлитель;

5 - прокладка изоляционная; 6 - хомут; 7 - под­ключение провода заземления к рельсовой цепи; 8 -поверхность земли или посадочной пассажирской платформы

 

Схема регулирования искровых промежутков перед установкой в цепь за­земления опор контактной сети и их проверка в процессе эксплуатации при­ведена на рисунке 12.2.10. На рисунке 12.2.11 приведена схема проверки (а) и под­ключения (б) диодных заземлителей.

Рисунок 12.2.10. Проверка искровых промежутков: в цепи заземления опоры на участках постоянного (а) и переменного (б) тока; схема про­верки и регулировки искровых промежутков перед установкой в цепь заземления опоры (в, г); ха­рактерные неисправности искро­вых промежутков (д)

 

Рисунок 12.2.11 – Проверка диодного заземлителя (а), общий вид подключе- | ния диодного заземлителя (б)

Ручные и моторные приводы разъединителей (изолированные от опор), разрядники, нейтральные элементы контактной сети на искусственных соору­жениях и опорах должны быть заземлены без защитных устройств (наглухо) на тяговую рельсовую цепь двумя заземляющими спусками (рисунок 12.2.12).

Рисунок 12.2.12 – Заземление на тяговую рельсовую цепь без защитных уст­ройств: разрядника (а), провода разъединителя (б), нейтрального эле­мента контактной сети на искусственном сооружении (в)

 

Заземляющие спуски присоединяются к средней точке дроссель-трансформатора или к тяговому рельсу (рисунок 12.2.13):

- групповых заземлений, постов секционирования, пунктов параллельного соединения не ближе 200 м от сигнальной точки (в зонах вечной мерзлоты - не ближе 300 м);

- разрядника - не ближе 100 м.

Длина проложенного по земле проводника от поры до средней точки дроссель-трансформатора допускается не более 50 м.

Заземляющие проводники изолируются от земли полиэтиленовыми труб­ками, уложенными на полушпалках.

Рисунок 12.2.13 – Схема заземления провода группового заземления, постов секционирования, пунктов параллельного соединения, разрядников на средний вывод дроссель-трансформатора:

1 - сигнальная точка; 2 - дроссель-трансформатор; 3 - провод группового заземления; 4 - пост секционирования (пункт параллельного соединения); 5 -разрядник; 6 - рельсовая цепь

Металлические части мостов и других искусственных сооружений зазем­ляются двойным спуском на тяговую рельсовую цепь на участках Постоянно­го тока через диодно-искровой промежуток, на участках переменного тока -через два искровых промежутка (по одному в каждом спуске).

Заземление опор жестких и гибких поперечин приведено на рисунке 12.2.14.

Заземление концевых опор питающих линий, расположенных у тяговых подстанций, на которых установлены разъединители, осуществляется глухим присоединением к внешнему контуру заземления подстанции (рисунок 12.2.15).

Спуски роговых или трубчатых разрядников, установленных да опорах питающих линий, расположенных вдали от путей, присоединяют к индиви­дуальному контуру заземления с сопротивлением не более 3 Ом на участках постоянного тока и не более 10 Ом на переменном токе.

 

Рисунок 12.2.14 – Схема заземления на тяговый рельс опор жесткой попере­чины (а), опор изолированной гибкой поперечины (б):

1 - опора в общедоступном месте (на линиях постоянного тока)

Рисунок 12.2.15 – Схема заземления питающих линий:

1 - тяговая подстанция; 2 - разъединитель; 3 - внешний контур заземления подстанции; 4 - питающая линия; 5 - провод группового заземления; 6 -разъединитель контактной сети; 7 - контактная сеть; 8 - тяговая рельсовая цепь; 9 - дроссель-трансформатор; 10 - искровой промежуток

Защитные и рабочие заземления присоединяются к тяговому рельсу ме­ханическим способом без применения сварки крюковым болтом или к сред­ней точке дроссель-трансформатора - соединительным зажимом.

Планы рельсовых цепей, на которых указываются места присоединения опор и других сооружения к рельсовым цепям, должны быть согласованы с дистанцией сигнализации и связи (дистанцией сигнализации, централизации и блокировки).