Устройство и типы секционных изоляторов контактной сети железных дорог

Секционные изоляторы представляют собой ключевые устройства для электрического разделения смежных секций контактной сети. Их основное применение сосредоточено на станционных путях, где скорости движения подвижного состава существенно ниже, чем на перегонах. Это обусловлено конструктивными особенностями изоляторов, создающими локальные зоны механического разрыва контактного провода. Таким образом, они обеспечивают необходимое секционирование для ремонта и безопасной эксплуатации.

На эксплуатации находятся несколько конструктивных типов данных устройств. К основным разновидностям относятся малогабаритные изоляторы с изолирующими элементами из фарфора или стеклопластика, а также более сложные трехпроводные и двухпроводные системы. Выбор конкретного типа обусловлен родом тока (переменный или постоянный), номинальным напряжением и допустимыми скоростями движения на данном участке.

Малогабаритный секционный изолятор переменного тока. На рисунке 120 показан малогабаритный секционный изолятор с фарфоровыми изолирующими элементами для сетей переменного тока. Электрическая изоляция обеспечивается стержневыми изоляторами, врезанными в несущий трос и контактный провод. При этом врезка в контактный провод выполнена с использованием двух изоляторов, расположенных друг над другом, что усложняет конструкцию, но необходимо для поднятия изолятора выше уровня провода.

Рис. 120. Конструкция малогабаритного секционного изолятора переменного тока: 1 – несущий трос; 5 – стержневой изолятор; 7 – струна; 9 – зажим средней анкеровки; 10 – наклонная тяга; 11 – скоба; 12 – полоз; 13 – медная шина; 14 – контактный провод.

В точке установки изолятора контактный провод физически разрезан. Его концы закреплены в зажимах средней анкеровки, которые, в свою очередь, фиксируются на несущих скобах. Для обеспечения плавного и устойчивого прохода токоприемника с обеих сторон к контактному проводу крепятся специальные полозы, удаленные друг от друга в плане на 500 мм. Плавный переход обеспечивается дополнительной медной шиной.

Вся конструкция, смонтированная на контактном проводе, подвешена к несущему тросу на четырех вертикально расположенных струнах. Соблюдение вертикали критически важно, так как любое отклонение приведет к перекосу изолятора при продольных температурных перемещениях провода. Это ключевое требование для надежной и долговечной работы узла.

Изоляторы для сети постоянного тока. В контактных сетях постоянного тока широко применяются малогабаритные секционные изоляторы с изолирующими элементами из стеклопластика. На рисунке 121 представлен изолятор типа ЦНИИ-4. Его особенностью является расположение изолирующего элемента из стеклопластика таким образом, чтобы исключить контакт с ним токоприемника. Натяжение контактного провода передается именно через этот элемент.

Рис. 121. Секционный изолятор постоянного тока типа ЦНИИ-4: 1 – несущий трос; 2 – изолятор; 4 – контактный провод; 5 – изолирующий элемент из стеклопластика; 6 – скользун.

В зоне установки изолятора токосъем осуществляется со специальных скользунов, выполненных из отрезков контактного провода. Эти скользуны также выполняют функцию дугогасительных рогов, способствующих быстрому гашению электрической дуги при проходе токоприемника под нагрузкой. В несущий трос таких конструкций могут врезаться как традиционные фарфоровые изоляторы, так и элементы из стеклопластика.

Трехпроводные секционные изоляторы. Для сетей как переменного, так и постоянного тока также характерно применение трехпроводных секционных изоляторов. На рисунке 122 изображена конструкция для переменного тока с изоляторами типа ИСС-27,5. Ее принцип основан на использовании основного и двух вспомогательных контактных проводов, расположенных по бокам от основного на расстоянии 300 мм в плане.

Рис. 122. Трехпроводный секционный изолятор переменного тока: 1 – несущий трос; 3 – струна; 5 – изолятор ИСС-27,5; 7 – основной контактный провод; 11 – коромысло; 12 – вспомогательный контактный провод; 13 – распорка; 14 – натяжная муфта; 16 – трос.

Один конец вспомогательных проводов жестко крепится к основному, а другой через изоляторы анкеруется на балансирующем коромысле. Через систему натяжной муфты и стале-медного троса на вспомогательные провода передается примерно половина натяжения основного контактного провода. Для удаления изоляторов от зоны контакта используются специальные распорки, приподнимающие их на 150 мм выше уровня провода.

Продольные габариты изолятора варьируются в зависимости от проектной скорости движения: размеры без скобок соответствуют скоростям до 50 км/ч, а указанные в скобках – для зон с ограничением до 25 км/ч. Трехпроводный изолятор для постоянного тока принципиально аналогичен, но использует изоляторы других типов (РС-10 в контактном проводе и П-4,5 в несущем тросе).

Особенности монтажа и применения. Альтернативой трехпроводным системам на постоянном токе являются двухпроводные секционные изоляторы. Их конструкция несколько проще, однако они обладают значительно большими продольными габаритами, что ограничивает их применение на линиях с высокими скоростями движения. При монтаже любого типа изоляторов критически важно учитывать смежные пути.

Установка должна полностью исключать возможность механического подбоя (задевания) изолятора токоприемником электроподвижного состава, движущегося по соседнему, не секционированному пути. Это достигается строгим соблюдением габаритных размеров и правильным позиционированием устройства в плане и по высоте относительно оси пути и смежных контактных сетей.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: А. Н. Шемякин А. С. Прудыус.

Источник: Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети и высоковольтных линий электропередачи.

Данные публикации будут полезны инженерам-проектировщикам и строителям контактной сети железных дорог, специалистам служб эксплуатации и ремонта инфраструктуры, а также студентам транспортных и строительных вузов, изучающим конструкции и основы надежности железнодорожных сооружений.