Повреждаемость изоляции контактной сети

Лекция 7. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

В системе электроснабжения железной дороги контактная сеть является единственным нерезервируемым элементом, поэтому к ней предъявляются наиболее высокие требования по надежности функционирования.

Проблема изоляции проявляется при электрификации на переменном токе в связи с более высоким уровнем напряжения. Неисправности контактной сети составляет около четверти всех отказов устройств электроснабжения, а основной причиной неисправностей контактной сети является повреждение изоляторов – по ВСЖД в последние годы около одной трети (35%), иногда доля повреждений изоляторов в неисправностях контактной сети доходила до половины всех неисправностей.

Основным фактором, определяющим повреждаемость изоляторов контактной сети, являются тяжелые условия их эксплуатации, связанные с частыми механическими ударами и вибрацией. Изоляция контактной сети составлена гирляндами подвесных тарельчатых изоляторов, стержневыми фиксаторными, консольными и опорными изоляторами и секционирующими изоляторами секционных изоляторов. Разрядные напряжения различных элементов контактной сети, весьма высокие в нормальных условиях, могут снижаться до неприемлемо низких значений. Электрическая прочность воздушных промежутков достаточно высока и слабо зависит от атмосферных условий; так, воздушный промежуток провод – стойка опоры имеет электрическую прочность около 4 кВ-ампл/см. Изменения давления и температуры могут изменять эти значения на 15..20%, а увеличение абсолютной влажности воздуха способно повысить это значение на 6..8%.

Отдельные тарельчатые изоляторы наиболее распространенных типов имеют сухоразрядное напряжение перекрытия около 70..75 кВ эффективного значения, а мокроразрядное напряжение для чистого изолятора составляет около 40 кВ. Вместе с тем гирлянда из трех изоляторов имеет сухоразрядное напряжение перекрытия около 150 кВ на частоте 50 Гц (эффективное значение) и примерно 300 кВ импульсное напряжение перекрытия. Загрязнения (песок, частицы сыпучих грузов, металлическая пыль) резко снижают напряжения перекрытия изоляторов. Особенно большие неприятности доставляют загрязнения от химических предприятий, часто приводящие к разрушению материала изоляторов. Так, изоляторы типа ИФС, имеющие сухоразрядное напряжение около 140 кВ эфф., при загрязнении могут снижать мокроразрядное напряжение до 25..30 кВ (изоляторы со станции Зима). Полимерные изоляторы наиболее стойки к воздействию загрязнений, обладая отталкивающими свойствами по отношению к загрязнениям и влаге.

Основными видами повреждений изоляции контактной сети являются перекрытия изоляторов из-за их загрязнения, пробои изоляторов из-за нарушения изоляционной части, перекрытия изоляторов птицами, механические изломы стержневых изоляторов. Этим повреждениям способствуют скрытые дефекты изоляторов, наличие влаги в атмосфере и попадание ее в армировку изолятора, нагрев изоляторов солнечными лучами (почти 100% случаев пробоя изоляции происходит в теплый период года), загрязнение атмосферы различными химическими веществами, по которым происходит поверхностное перекрытие. Опыт эксплуатации показал, что срок надежной работы стержневого фарфорового изолятора не превышает 15-20 лет, после чего его необходимо заменить, иначе снижение механической прочности фарфора приводит к изломам изолятора.

Наибольшее количество повреждений приходится на гирлянды тарельчатых изоляторов – прежде всего потому, что их больше всего. Тарельчатые фарфоровые изоляторы гораздо менее надежны по сравнению со стеклянными, поскольку в фарфоре возникают трещины, не обнаруживаемые при осмотре и приводящие к полной потере изолятором изолирующих свойств. Трещины в стеклянном изоляторе приводят к осыпанию юбки изолятора, и дефект становится явным. Накопление дефектных изоляторов приводит к многочисленным перекрытиям, особенно в грозовой сезон, и к нарушению движения поездов. Такая ситуация требует проведения периодического контроля изоляции контактной сети.