Создание электронной схемы станции Козёлкино Брянской дистанции электроснабжения

 

Введение


Эффективное функционирование железнодорожного транспорта Российской Федерации играет исключительную роль в создании условий для модернизации, перехода на инновационный путь развития и устойчивого роста национальной экономики, способствует созданию условий для обеспечения лидерства России в мировой экономической системе.

Россия занимает первое место в мире по протяженности электрифицированных железных дорог - более 44 тыс. километров (общая протяженность железнодорожных путей - более 85 тыс. километров).

Российская Федерация в настоящее время осуществляет более 20 процентов грузооборота и 10 процентов пассажирооборота всех железных дорог мира.

Основные требования к контактным сетям - передача электроэнергии, обеспечение надежного, экономически и экологически чистого токосъема в расчетных метеоусловиях, при установленных скоростях движения, типах токоприемниках и значениях ЭПС.

Контактная сеть - это часть электротяговой сети, состоящая из: контактных подвесок с проводами, расположенными вдоль электрифицированных путей; опорно - поддерживающих; изолирующих; защитных; секционирующих, диагностических устройств и служащая для подвода электрической энергии к подвижному составу через непосредственные контакты с его токоприемниками. Контактные сети не имеют резерва, поэтому от них в значительной степени зависит безопасность движения поездов и требуется очень высокая надежность, особенно при обеспечении международных перевозок.

Стратегическая задача ОАО "РЖД" по повышению пропускной способности дорог, увеличение объемов перевозок и эффективности работы во многом решается увеличением средней массы и длины грузовых поездов, увеличением средней скорости движения составов, устранение "узких мест" на основных направлениях сети железных дорог.

Задачу увеличения пропускной и провозной способности предусматривается решать за счет максимального применения веса поезда до 6 тыс. т и длины до 71 условного вагона.

Внедрение автоматизированных систем удаленной диагностики и мониторинга состояния оборудования тяговых подстанций и контактной сети на базе телеизмерений обеспечивает возможность оперативного управления режимами работы оборудования на участках тяжеловесного движения


1. Автоматизированная система управления хозяйством электрификации и электроснабжения АСУ-Э


1.1 Общие положения


Автоматизированная система управления хозяйством электрификации и электроснабжения (АСУ-Э) предназначена для организации сбора, систематизации, и хранения информации по объектам инфраструктуры хозяйства электрификации и электроснабжения, а также для осуществления оперативного контроля за производственной и хозяйственной деятельностью предприятий, входящих в структуру хозяйства электроснабжения.

Основные задачи:

·создание единой вычислительной сети, обеспечивающий сбор, обработку, передачу и хранение административно - хозяйственной информации но всем уровням управления;

·совершенствование организации и технологии управления предприятиями, образующими инфраструктуру хозяйства электроснабжения железной дороги;

·повышение достоверности сведений о технической оснащенности подразделений хозяйства электрификации и электроснабжения;

·улучшение контроля за техническим состоянием и обслуживанием устройств электроснабжения;

·повышение качества обслуживания устройств электроснабжения и снижение эксплуатационных расходов за счет четкого планирования работ;

·систематизация данных по выявленным отказам технических устройств с целью обработки для анализа состояния безопасности движения поездов;

·повышение уровня контроля за своевременностью и качеством устранения повреждений технических устройств хозяйства электрификации и электроснабжения;

·снижение трудоемкости по формированию отчетно-учетной документации и повышение скорости ее обработки и передачи между всеми уровнями управления.

Система АСУ-Э состоит из следующих подсистем:

·Подсистема автоматизации работы района контактной сети (АРМ ЭЧК)

·Подсистема автоматизации работы тяговых подстанций (АРМ ЭЧЭ).

·Подсистема автоматизации работы работника районов электроснабжения (АРМ ЭЧС).

·Подсистема ремонтно-ревизионного участка (РРУ).

·Автоматизированное рабочее место ведения технической документации (АРМ ВТД)

·Автоматизированная подсистема учета и анализа отказов технических средств в хозяйстве электрификации и электроснабжения железных дорог (АС АПТС).

·Автоматизированная подсистема проведения осмотров и технических ревизий в хозяйстве электрификации и электроснабжения железных дорог {АС ОТР).

·Подсистема энергодиспетчера.

·Подсистема формирования отчетов.

·Информационная подсистема контроля результатов диагностики и мониторинга. Оборудования хозяйства электроснабжения.

·Подсистема ППР и КР.

Данные ведутся с разбивкой по линейным подразделениям с детализацией объектов по отдельным видам оборудования и устройствам.

Для причастных служб, предприятий или подразделений должен быть обеспечен доступ на просмотр данных и схем в электронном виде.

Для получения доступа к БД необходимо заполнить заявку на подключение к информационным ресурсам дороги, с указанием разрешенных функций работы. Подключение к информационным ресурсам осуществляется, согласно установленному на дороге регламенту.

Внесение изменений и дополнений могут осуществлять:

·начальники и инженеры отделов департамента электрификации и электроснабжения;

·начальник и инженеры техотделов службы электрификации и электроснабжения;

·начальник и инженеры техотделов дистанций электроснабжения;

·начальники (старшие электромеханики) районов контактной сети;

·начальники (старшие электромеханики) районов электроснабжения;

·начальники (старшие электромеханики) тяговых подстанций;

·начальники (старшие электромеханики) ремонтно-ревизионных участков;

·энергодиспетчера дистанций электроснабжения, служб электрификации и электроснабжения и департамента электрификации и электроснабжения;

·специалисты институтов, организаций, связанных с работами по АСУ-Э.

Внесение изменений и дополнений в БД предполагает корректировку табличных и графических данных по существующим объектам, добавление и удаление объектов.

Внесение изменений и дополнений должно осуществляться в оперативном порядке, в соответствии с изменениями технического оснащения линейного подразделения, и по результатам проведения технического обслуживания и ремонтов, Изменения вносятся в электронную базу данных, внесение изменений в бумажные копии паспортов и схем, которые ведутся на линейном подразделении, производятся путем распечатывания соответствующего документа из системы.

Контрольные проверки актуальности базы табличных и графических данных осуществляются:

·начальником дистанции электроснабжения 2 раза в год -1 января и 1 июля;

·начальником линейного подразделения ежемесячно - в конце месяца.

Выверенные данные заверяются посредством электронных отметок начальников дистанций электроснабжения и начальников линейных подразделений.

Ответственность за своевременное внесение изменений и дополнений в электронную базу данных несет в дистанции электроснабжения - главный инженер дистанции электроснабжения, в службе электрификации и электроснабжения - главный инженер службы электрификации и электроснабжения. Контроль за своевременным внесением дополнений и изменений данных осуществляет начальник дистанции электроснабжения,

Общая база данных по техническим устройствам службы электрификации и электроснабжения хранится в системе управления базами данных (СУБД) на дорожном сервере И ВЦ железной дорога. Общая база данных всех железных дорог хранится на централизованном сервере ГВЦ ОАО "РЖД"


1.2 Порядок ведения графической информации в базе данных АСУ-Э


Корректировка данных должна осуществляться в оперативном порядке по результатам производимых в районе контактной сети плановых и капитальных ремонтов района контактной сети. Контрольная корректировка должна производиться начальником (старшим электромехаником) в конце каждого месяца.

Внесение изменений и дополнений начальником (старшим электромехаником) должны производиться в ниже описанных подсистемах АСУ-Э, АРМ ЭЧК. Ведутся общие сведения о ЭЧК, станциях, перегонах, технических устройствах контактной сети с характеристиками.

В общих сведениях о ЭЧК должно быть указано системное наименование линейного подразделения, его границы обслуживания, место расположения, ветровой район, район по атмосферным загрязнениям, гололедный район, температурный район, род тока и общие эксплуатационные характеристики. По станциям и перегонам указывается полное путевое развитие с указанием: длин электрифицированных путей, эксплуатационной и развернутой длины контактной подвески. Для каждого пути указывается его номер, парк, назначение длина.

Главные пути на станциях и перегонах должны быть пронумерованы римскими цифрами (I.II, III и т.д.). В отдельных случаях, когда номером пути является большое число и его неудобно обозначать римскими цифрами, допускается нумеровать главные пути арабскими цифрами с префиксом гл (18 гл).

Приемоотправочные пути нумеруют арабскими цифрами, начиная со следующего номера за номером главного пути. Для каждого пути указывается назначение: ветвь, тупик, главный, боковой, деповской и съезд. Парк станции должен иметь буквенное обозначение. При наличии двух и более парков одинакового назначения каждый из них должен иметь дополнительное обозначение (буквенное, числовое или словесное), например: "Парк "А", "Нечетный парк".

Эксплуатационная длина - определяется расстоянием между границами обслуживания по оси первого главного пути. Развернутая длина контактной подвески указывается, как сумма длин анкерных участков контактного провода (включая анкеровочные ветви) без учета количества проводов в каждом анкерном участке. Развернутая длина электрифицированного пути указывается по длине оси пути оборудованного контактной подвеской.

Воздушные стрелки должны быть пронумерованы арабскими цифрами. Привязка опоры и указание ее габарита осуществляется по тому пути, по которому она установлена.

При расположении опоры в междупутье и если она поддерживает контактную подвеску обоих путей, то она привязывается к пути с меньшим номером.

При расположении опоры в междупутье она привязывается к пути для контактной подвески которого она является поддерживающей. Опоры жестких и гибких поперечин привязываются к ближайшему пути, который они перекрывают. Если опора одновременно является опорой двух жестких (гибких) поперечин или и жесткой и гибкой поперечины, то привязка осуществляется к пути с меньшим номером. Опоры должны быть пронумерованы арабскими цифрами. В отдельных случаях опоры могут иметь дополнительное обозначение (буквенное иди числовое). По каждой опоре указывается профиль пути (уклон), радиус кривой, год ввода в эксплуатацию, материал из которого изготовлена опора, тип фундамента и анкера и т.д. По каждой опоре указываются типы оборудования, которое на ней установлено (консоли, кронштейны, фиксаторы и др.).

Контактная подвеска заносится по каждому пути отдельно с разбивкой по анкерным участкам, указанием длины анкерного участка и номеров анкерных опор. Анкерные участки должны быть пронумерованы римскими цифрами (I, II, III и т.д.) с префиксом, например: 1 кн. Длина анкерных участков контактного провода указывается без учета количества проводов в анкерном участке.

Провода ВЛ, ДПР, ПЭ, СЦБ, волновод и др. идущие по опорам контактной сети заносятся по каждому пути с указанием напряжения линии, длины, общего сечения, типа проводов.

Длина воздушных линий по опорам контактной сети указывается без учета количества проводов в линии.

На основании введенных данных о технических средствах в АСУ-Э производятся осмотры, объезды с осмотрами, технические ревизии, диагностирование состояния оборудования, составления ППР и КР, ведения истории технических средств, учет отказов.

Осмотры и неисправности в АСУ-Э должны вноситься результаты проведенных осмотров, обходов и объездов с указанием места обнаружения неисправности, неисправного (дефектного) устройства, тип и характеристика неисправности, дата обнаружения и устранения.

Для каждого осмотра, обхода или объезда в АСУ-Э указывается его вид, дата и время проведения, кем проводился, дата устранения неисправности, описание неисправности и описание выполненных работ но устранению неисправности.

Место обнаружения неисправности формируется с привязкой к оборудованию, на котором обнаружили неисправность на основании данных из АРМ ЭЧК.

Особо выделяются неисправности:

·подлежащие устранению немедленно;

·подлежащие включению в план текущего ремонта очередного месяца;

·подлежащие включению в план капитального ремонта ближайшего года.

Для осуществления контроля по устранению замечаний предыдущих осмотров все неисправности имеют отметки разных цветов (цвет зависит от того, в какой стадии находится процесс по устранению неисправности).

Результаты проведенных осмотров и технических ревизий в АСУ-Э используются для составления ПОР и КР, ведения истории технических средств, учета отказов.

Информационная подсистема контроля результатов диагностики и мониторинга оборудования. В АСУ-Э должны вноситься данные о результатах диагностирования состояния технических средств контактной сети по коррозии опор, износу контактного провода и балльная оценка состояния контактной сети. При проезде ВИКС в данную подсистему вносятся результаты этого проезда.

Указывается вид диагностики, дата и время проведения диагностики, кем проводилась, каким прибором проводилась, результат.

По результатам замера остаточной высоты контактного провода производится расчет износа контактного провода и анализ износа контактного провода, как на отдельном анкерном участке, так и в целом по пути, перегону, станции или ЭЧК. При наличии датчика измерения износа контактного провода на ВИКС данные заносятся из ВИКС.

Результаты диагностики используются для составления ППР и КР. ведения истории технических средств, учета отказов, проведения осмотров и технических ревизий в АСУ-Э.

Подсистема ПИР и КР. Вносятся данные о выполненных работах и графиках планируемых работ в АСУ-Э.


1.3 Создание электронной схемы плана контактной сети станции Козёлкино


В данном дипломном проекте представляется электронная версия схемы плана контактной сети станции Козёлкино Брянского отделения Московской железной дороги.

Система КОМПАС-3D LT служит для выполнения учебных проектно-конструкторских работ в различных отраслях деятельности. Она может успешно использоваться студентами машиностроительных, приборостроительных, архитектурных, строительных вузов и техникумов при выполнении домашних заданий, курсовых и дипломных работ.

После анализа предлагаемых программных продуктов, мы выбрали наиболее подходящий для наших целей редактор. Им стал КОМПАС-ГРАФИК.

Графические документы

Графический редактор позволяет разрабатывать и выпускать различные документы - эскизы, чертежи, схемы, плакаты и т.д.

В графический документ может быть вставлено растровое изображение формата BMР, РCX, DCX, JРEG, TIFF.

Первичная подготовка чертежей планов

Состояние планов контактной сети сейчас оставляет желать лучшего, поэтому перед тем как начать непосредственно работу по переносу информации с бумаги на экран монитора необходимо подготовить чертежи в удобный для черчения вид. Сначала делаем копию с чертежа, это необходимая операция потому, что состояние непосредственно чертежей в большинстве случаев неудовлетворительное и дальнейшая их усиленная эксплуатация может привести к потере чертежа.

В некоторых случаях исходные планы вообще нечитаемы поэтому инженеру просто необходимо довести копии чертежей до приемлемого состояния непосредственно на ЭЧ. В более простых случаях, когда бумажный чертеж находится в хорошем состоянии редактирование его на бумаге не обязательно, а все поправки в него будут вноситься уже в электронном виде. автоматизированный электрификация контактный станция

В нашем случае исходный план был плохо читаем, поэтому необходимо было довести копии чертежа до приемлемого состояния. На копии были внесены поправки.

Начало работы с чертежом

Делаем ограничение по ширине линейных размеров общего чертежа для того что бы была возможность распечатать готовые чертежи на плоттере. Измерив примерно длину всей схемы, мы выбрали формат 297×3700 мм.

Последовательность ручного ввода элементов плана

После того как выбрали подходящий нам формат преступаем непосредственно к компоновке чертежа, путем сопоставления элементов.

Одной из самых главных задач проектирования является выбор количества слоев. В нашем случае целесообразнее всего будет выбрать три слоя. Первый слой будет содержать пикеты и их нумерацию, второй пути и контактную сеть, а третий слой всё необходимое оборудование (выключатели, разъединители и тд). При чем нужно отметить, что каждый элемент плана должен содержать в том же слое свое описание, нумерацию.


Рисунок 1 - Выбор параметров слоя


После выбора слоя переходим непосредственно к черчению схемы.

Первым делом рисуем вертикальные пикеты используя при этом вспомогательные линии, которые являются главным и наиболее удобным средством в работе.


Рисунок 2 - Постановка пикетов


Затем пронумеруем пикеты посредством ввода текста и с помощью все тех же привязок. Следующим шагом в проектировании будет ввод путей, причем выберем для этого второй слой. Сначала мы введем все прямолинейные участки, а затем изогнутые с помощью кривой Безье. Для ввода прямых линий воспользуемся сначала вспомогательными линиями. Сами лини контактной сети должны быть жирнее линий пикетов, это даст возможность лучшего восприятия распечатанных планов. Кривую Безье вводим "на глаз" с выключенными привязками.


Рисунок 3 - Кривая Безье


После чего приступаем к построению опор. В нашем случае железобетонные, а затем подведем к ним линии анкеровок, которые будут тоньше линий рабочей контактной подвески. Линии анкеровок сопоставим с опорами с помощью привязки по середине.


Рисунок 4 - Построение линий анкеровок


Затем необходимо нанести на чертеж изоляторы и сами анкеровки выполненные в виде макроэлементов. Причем изоляторы сделаны так, что визуально будет виден разрыв линии анкеровки. Все эти элементы мы будем выравнивать по линиям с помощью поворота и привязки по точки на кривой.


Рисунок 5 - Поворот и привязка элементов к точке на кривой


Следующим шагом в нашем проектировании будет ввод обозначений всех элементов плана контактной сети.


Рисунок 6 - Ввод обозначений элементов


В заключении необходимо удалить все вспомогательные линии.

Сверка и редактирование введенного плана контактной сети по имеющемуся чертежу

После окончательного ввода всех элементов и обозначений необходимо сверить бумажный и электронный чертежи. Для этого последовательно, пикет за пикетом проверяем наличие и расположение оборудования в электронном варианте.

Печать чернового варианта плана

Получение твердой копии созданного документа является одним из главных этапов при работе с КОМПАС-3D, при этом используются все возможности операционной системы по работе с устройствами вывода (принтерами и плоттерами).

В настройках принтера ставим черновую печать. Так же необходимо учесть, что цвет вывода в настройках параметров вывода на печать должен стоять черный. В настройках плоттера так же указывается черно-белая печать. При необходимости возможна печать тонкими линиями.

Сверка и корректировка напечатанного чернового варианта плана работниками дистанции по фактическому состоянию устройств контактной сети

Как уже не раз говорилось реальное наличие и расположение столбов, выключателей, разъединителей и т.д. не всегда совпадает с расположением их на бумажных чертежах то инженеру, осуществляющему перевод в электронный вид, просто необходимо заверить готовый продукт у людей непосредственно знающих действительное состояние линий. Для этого нужно предоставить черновые распечатки непосредственно на дистанцию, лучше всего, что бы сверкой занялся главный инженер по контактной сети.

Ввод изменений в электронную версию плана.

После того как все необходимые изменения будут внесены на черновую распечатку, согласуем их с инженером по контактной сети на ЭЧ. Затем можно будет приступать к электронному редактированию планов.

В основном изменения приходиться вносить в расположение опор и анкеровок.

Печать первой рабочей версии плана.

Данный вид распечатки должен быть намного качественнее черновой версии, для этого повышаем точность печати, включаем цветную печать и увеличиваем ширину листа. При этом необходимо сделать оформление сделанных планов, составить и заполнить необходимые таблицы.

Сверка работниками дистанции напечатанной первой рабочей версии.

На данном этапе проектирования необходимо, чтобы окончательно был одобрен весь проект человеком ответственным за контактную сеть.

Печать заданного количества копий планов контактной сети.

Заверенный первичный план контактной сети должен служить оригиналом для остальных копий. Непосредственно сама печать нескольких копий осуществляется настройкой плоттера перед выводом на печать. Количество копий должно быть не менее двух в бумажном виде(одна в управление железной дороги, другая непосредственно на дистанцию). Электронную версию плана контактной сети необходимо предоставить на ЭЧ, для того что бы персонал мог вносить изменения в планы сразу после ввода в эксплуатацию нового оборудования.


2. Направления в развитии транспорта для пропуска тяжеловесных поездов


В последние годы на сети железных дорог России на ряду с решением разных проблем и поставленных задач уделяется особое внимание проблеме пропускной способности перегонов и станций. Эта проблема возникает в условиях жесткой конкуренции между железными дорогами и другими отраслями транспортной промышленности РФ (морскими, автомобильными и т.д.). Успех в этом во многом зависит от быстрой, качественной и безопасной доставки грузов и пассажиров, что в значительной мере осложняется постоянно растущим грузооборотом и пассажиропотоком. Одним из наиболее предподчительных вариантов решения данной проблемы является повышение веса грузовых поездов.

Согласно инструкции по организации движения грузовых поездов повышенной длины и веса тяжеловесными поездами считаются поезда, вес которых более 6000 т или длина более 350 осей.

Обращение поездов повышенного веса и длины допускается на одно-двухпутных участках в любое время суток при температуре не ниже -30 оС, а поездов из порожних вагонов - не ниже - 40 оС.

Соединенные поезда организуются на станциях или перегонах из двух, а в необходимых случаях из трёх поездов, каждый из которых должен быть сформирован по длине приемоотправочных путей, но не более 0,9 их длины, установленным графиком движения, а так же с учетом ограничений по силе тяги и мощности локомотива и устройств энергоснабжения.

Соединение и разъединение поездов повышенного веса и длины разрешается на спусках и подъемах до 0,006 с соблюдением условий безопасности движения, предусмотренных местной инструкцией.

На электрифицированных участках порядок пропуска соединенных грузовых поездов устанавливается по условиям нагрева проводом контактной сети одного пути. Суммарный ток всех электровозов в поездах повышенного веса и длины не должен превышать допустимого тока по нагреву контактной сети, указанного в Правилах устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. При минусовых температурах допустимые токи проводов контактной подвески могут быть увеличены в 1,25 раза.

На двухпутных участках электрифицированных линий включают посты секционирования (ПС) и пункты параллельного соединения (ППС).

Число поездов повышенного веса и длины (для нормального электроснабжения) в зоне между тяговыми подстанциями должно быть не более заложенного в графике движения. При этом для расчета загруженности устройств электроснабжения поезд двойного унифицированного веса и длины считается за два поезда, тройного - за три и т.д.

Уменьшение интервала до заданного значения возможно чередованием пропуска поездов повышенного веса с более легкими поездами, введением ПС и ППС или увеличением допустимого тока контактной сети.

Введение дополнительных ПС и ППС на двухпутных участках с существенным (не менее чем в два раза) различающимися нагрузками по путям позволяет снизить примерно в 1,1 - 1,4 раза расчетный межпоездной интервал вследствие уменьшения токов в проводах контактной сети.

Минимальный межпоездной интервал проверяют по мощности устройств электроснабжения тяги, напряжению на токоприемнике электровоза, току уставки защиты питающих линий (фидеров) тяговых подстанций работе элементов тяговой рельсовой цепи.

Для организации обращения поездов повышенного веса и длины на дорогах разрабатываются мероприятия, в которых предусматривается увеличение площади сечения контактной подвески, улучшения токораспределения в проводах, повышения уровня напряжения в контактной сети и другие меры.

Существует несколько вариантов переустройства контактной сети. Модернизацию проводят, если на участке постоянные элементы контактной сети выработали более 75% нормативного срока службы (ресурса) и понизили более чем на 25% несущую способность или допустимые нагрузки. В зависимости от объемов замены основных постоянных элементов осуществляют полную или частичную модернизацию контактной сети.

Полная модернизация предполагает полное обновление всех постоянных элементов контактной сети по типовым проектам контактной подвески. Показатели качества токосъема должны соответствовать требованиям для скоростей движения до 160 км/ч. Замена контактных проводов производится в зависимости от степени их износа. Решение по сохранению опор, установленных при предшествующем капитальном ремонте и не выработавших свой ресурс, принимается при проектировании в зависимости от возможности их использования в подвеске и разбивки мест установке опор.

При частичной модернизации производится значительное обновление постоянных элементов и при необходимости полное обновление отдельных элементов - поддерживающих конструкций, компенсирующих устройств, изоляции, несущих тросов, арматуру.

На железных дорогах РФ эксплуатируется несколько типов основных контактных подвесок, каждая подвеска выбрана для разных условий работы транспорта (скорость, токовые нагрузки, климатические и другие местные условия) на основании технико-экономического сравнения вариантов.

В настоящем проекте представлены методы модернизации контактной подвески типа ПБСМ-70+МФ-100 для пропуска грузовых поездов повышенного веса.


2.1Варианты технического решения


Повышение весовых норм является одним из приоритетных направлений, позволяющих обеспечить возрастающие объемы перевозок грузов, повысить эффективность работы железных дорог.

Участки и направления железных дорог, включенные в перспективный полигон обращения поездов повышенного веса и длины, играют важную роль в осуществлении перевозок грузов. Ожидается, что доля общего грузооборота возрастет к 2015 году до 40 - 45%, а к 2030 году - превысит 50%.

Задачу увеличения пропускной и провозной способности предусматривается решать за счет максимального применения веса поезда от 7 тыс. т и более. С учетом этого в хозяйстве электрификации и электроснабжения ведется целенаправленная работа по оптимизации и усилению системы тягового электроснабжения.

В системе тягового электроснабжения для оценки пропускной способности и планирования мероприятий по усилению существующих технических средств определяющими факторами являются вес поезда, количество поездов на фидерной зоне и схема их пропуска (например, 9-6-9 тыс. т), межпоездной интервал. На участках обращения поездов повышенной массы система тягового электроснабжения должна обладать соответствующей нагрузочной способностью. При пропуске поездов массой более 7 тыс. т существенно возрастает токовая нагрузка в системе и, следовательно, более интенсивно происходит нагрев оборудования, снижается уровень напряжения в контактной сети, увеличиваются потери электроэнергии и осложняются условия работы устройств защиты от токов короткого замыкания.

К способам усиления контактной подвески для пропуска тяжеловесных поездов относятся:

·увеличение суммарного сечения проводов контактной подвески, применение тяговой сети с экранирующим и усиливающим проводами (при электрификации на переменном токе);

·сооружение пунктов параллельного соединения подвесок путей, применение устройств компенсации реактивной мощности.

Основные усилия по капитальному ремонту и модернизации устройств электроснабжения в период до 2010 года направлены на устранение узких мест в основных транспортных коридорах, что является приоритетным направлением работы хозяйства.

Эксплуатация и модернизация существующих систем электрической тяги, новая электрификация сегодня базируются на принципах повышения надежности и ресурса технических средств, применения энергосберегающих технологий, снижения сроков окупаемости новых разработок.

Одним из вариантов повышения пропускной способности участков, электрифицированных по системе тяги переменного тока 25 кВ, является применение компенсации реактивной мощности и фильтрации гармонических составляющих токов тяговых нагрузок. На сеть дорог поставляется фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ). На состоявшемся в Департаменте электрификации и электроснабжения научно-техническом совете принято решение о более широком применении ФКУ на проблемных участках, с установкой их в первую очередь на постах секционирования.

Отмечена необходимость дальнейшего совершенствования методики выбора мест для размещения этих устройств, улучшения технико-экономических показателей их работы. В ближайшей перспективе намечено завершить опытно-констукторские разработки универсальных устройств компенсации на основе статкона, провести опытную эксплуатацию и организовать их серийный выпуск, а также разработать методику выбора параметров и мест размещения устройств.

Из-за отсутствия резерва наиболее уязвимым элементом системы тягового электроснабжения является контактная сеть.

Для контактной сети участков тяжеловесного и скоростного движения разработана специальная конструкция отдельных элементов контактной сети. В первую очередь это электрические соединители с увеличенной площадью электрического контакта. Данные технические решения позволили полностью исключить термические разрушения узлов контактной сети на участках тяжеловесного движения.

Предприятия промышленности освоили производство и поставляют на дороги изделия арматуры повышенной электрической (термической) прочности, в том числе из кремнисто-никелевой бронзы и специального сплава меди. Применение данных изделий в узлах новой конструкции, а также проводов из легированной меди.

Одной из особенностей контактной сети на современном этапе является применение компенсирующих устройств блочно-полиспастной конструкции для обеспечения механических перемещений проводов контактной подвески. При пропуске поездов повышенной массы происходит значительный (до 90 °С) нагрев проводов контактной подвески токами тяговых нагрузок. Блочно-полиспастные компенсаторы обеспечивают диапазон температурных перемещений проводов контактной подвески от -40° до 90°С и исключают необходимость сезонной регулировки положения грузов компенсирующих устройств.

Повышение технического уровня устройств электрической тяги участков тяжеловесного движения направлено на создание "интеллектуальных", авторегулируемых систем, обеспечивающих оптимальный процесс электроснабжения, взаимосогласованную надежную работу всех устройств электроснабжения и электроподвижного состава. Повышение надежности устройств электроснабжения будет производиться за счет применения автоматизированных систем управления хозяйством электрификации и электроснабжения АСУ-Э, удаленного мониторинга и диагностики устройств, силового оборудования с передачей данных по цифровым каналам связи в аналитические и диспетчерские центры управления.


2.2Характеристика участка контактной сети станции Козёлкино


Протяжённость заданной станции составляет чуть более 2 километров - 2423 метров; климатические условия:

IІ- ветровой район, скорость ветра 25 м/с;

II- гололедный район, толщина стенки гололеда 10 мм;

II- температурный район, диапазон температур от -35оС до +35оС.

На заданной станции находятся кривые радиусами R=4000м, R=3300м, R=1000м. Интенсивность движения на участке относится к первой категории.

Развёрнутая длина контактной сети составляет 9197 метров, длина электрифицированных путей на станции 6945 метров.

В настоящее время на станции эксплуатируется компенсированная рессорная подвеска типа КС-120 с несущим тросом марки ПБСМ-70 и одним контактным проводом марки МФ-100. Электрическое питание контактной сети осуществляется по системе переменного тока напряжением 25 кВ и промышленной частотой 50 Гц . Опорные конструкции на станции представлены в виде железобетонных опор типа СС, СО и СК различной несущей способности. В качестве поддерживающих конструкций применены жёсткие поперечины и консольные устройства - изолированные консоли типов ИТІІ-РТ, ИТIІІ-СТIII, ИТIІ-СТII, I-ж II-ж. Несущий трос на жёстких поперечинах подвешен с помощью роликов для возможности перемещаться при температурных изменениях. По типу изоляции контактная подвеска считается подвеской с усиленной изоляцией. Сопряжения анкерных участков, ограничивающих станцию, выполнены трёхпролётными с секционированием, т.е. изолирующими, внутри станции - неизолирующими трёхпролётными. Так же на станции со стороны Брянск II, Брянск I располагается нейтральная вставка. Эластичность подвески достигается применением рессорных струн, выполненных из проволоки марки БСМ-6.


3. Расчёт параметров контактной сети


Электрический расчёт контактной подвески включает в себя определение минимального экономического сечения проводов, проверку его по допустимому нагреванию, и по потерям напряжения в проводах контактной сети. Для дальнейших вычислений необходимы следующие данные и характеристики, которые были подобраны из технической документации по данному участку контактной сети. Расстояние между подстанциями l=40 км; суточное количество грузовых поездов Nгр=13 пар; суточное количество пассажирских поездов на участке Nпас=22 пар; вес грузового поезда Qгр=9000 т; вес пассажирского поезда Qпас=1200 т; вес локомотива ВЛ-80 Ргр=184 т; вес локомотива ЧС-8 Рпас=138 т; скорость на участке для пассажирских поездов Vпас=120 км/ч и грузовых Vгр=120 км/ч; тип рельсов на участке Р 65; руководящий подъём iр=7‰.


3.1 Определение минимального экономического сечения контактной сети в медном эквиваленте


Экономический расчёт энергии на тягу поездов:


(1)


где 3,8-коэффициент, учитывающий средние потери электроэнергии в контактной сети, на тяговых подстанциях и расход на собственные нужды электровоза (определен опытным путем);

-величина эквивалентного подъема, которая в зависимости от величины руководящего подъема может быть определена для приближенных расчетов по таблице 1;

Таблица 1

,°/оо468101214,°/оо0,20,40,61,11,51,8

wcp - среднее удельное сопротивление движению поезда в кг/т.



Таким образом, для двухпутного участка получаем SЭМ (мин) двух путей.

Сечение проводов в медном эквиваленте по каждому из главных путей перегона определяется по формуле:


(2)


Суточный расход энергии на движение всех поездов по фидерной зоне Асут:



Суточные потери энергии в проводах фидерной зоны


Рисунок 7 - Схема двустороннего питания при полном параллельном соединении проводов путей двухпутного участка


(4)


где -суммарное время занятия фидерной зоны всем расчетным числом поездов за сутки;

-суммарное время потребления энергии всем: расчетным числом поездов за расчетный период (за 24 часа) при проходе фидерной зоны.


, (5)

(6)


Среднее расчетное напряжение в контактной сети расчетное значение выпрямленного напряжения, приведенного к стороне высшего напряжения трансформатора электровоза U.


(7)


где Uн - номинальное напряжение контактной сети



Вместо А2сут в формулу (4) подставляем (kdАсут)2.

где kd = 0,97 - коэффициент, представляющий отношение действующего значения переменного тока к выпрямленному.



Годовые потери энергии в проводах фидерной зоны от движения всех поездов :


(8)


где kд=1,12 - коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии на собственные нужды;

к3 = 1,08- коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии в зимних условиях на увеличение сопротивления движению.



Удельные потери за год в проводах фидерной зоны Во:

, (9)


Определение минимального экономического сечении проводов контактной сети в медном эквиваленте по каждому из главных путей Sэм


, мм


Определение минимального экономического сечения проводов контактной сети двух путей рассматриваемой фидерной зоны Sэм


,мм2 (10)


3.2 Выбор сечения проводов контактной сети по допустимому нагреванию


Находим расчетную максимальную нагрузку на 1 км Рн:


(11)


Находим среднее число поездов, одновременно находящихся на фидерной зоне при полном использовании пропускной способности линии n:

(12)


Коэффициент эффективности kэ:


(13)


Определение максимального эффективного тока фидера Iэ.макс:


(14)


где с = 2, так как питание двустороннее;

U = 22500 В.



Полученную величину сопоставляют с допустимыми по нагреванию нагрузками для различных типов (сечений) контактных подвесок. Для выбранного сечения контактной подвески должно выполняться условие:


(15)


3.3 Выбор типа контактной подвески. Проверка сечения контактной подвески по допустимой потере напряжения


Выбор типа контактной подвески

По рассчитанному сечению = 184 мм2 в соответствии с таблицей 2 выбирается стандартное сечение цепной контактной подвески переменного тока типа ПБСМ-70+МФ-100, с сечением Sп=125 мм2.


Таблица 2 - Выбор типа контактной подвески

Тип контактной подвески или проводаСечение проводов,мм2Допустимая нагрузка, Iдоп,АТип контактной подвески или проводаСечение проводов, мм2Допустимая нагрузка,Iдоп,АПБСМ-70..25200ПБСМ-95+ 2МФ-100 2321340ПБСМ-95..32260ПБСМ-95+ 2МФ-100+ А-185 3431970М-95…93600ПБСМ-95+ 2МФ-100+ 2А-185 4552550М-120…117700А-150…90500М-95+МФ-100 1931200А-185…111600М-95+2МФ-100 2931800МФ-85…85550М-95+ 2МФ-100+ А-185 4042370МФ-100 (МФО-100)100600М-95+ 2МФ-100+ 2А-185 5153000МФ-150…150750М-120+ МФ-100… 2171280С-70+ МФ-8585550М-120+ 2МФ-100… 3171880ПБСМ-70+ МФ-100110620М-120+ 2МФ-100+ А-185... 4282510ПБСМ-70+ МФ-100125670М-120+ 2МФ-100+ 2А-185 5392540ПБСМ-95+ МФ-100132740

Полученная величина Iэ.макс = 213,7 А сравнивается с допустимой по нагреванию нагрузкой для принятого типа подвески.

Согласно таблице 11 для подвески ПБСМ-70 + МФ-100 допустимый ток Iдоп= 670 А.

Так как максимальный эффективный ток фидера Iэ.макс= 213,7 А меньше допустимого тока Iдоп = 670 А, то выбранный тип подвески проходит по нагреванию.

Проверка сечения контактной подвески по допустимой потере напряжения

Допускаемая наибольшая потеря напряжения в тяговой сети переменного тока ?Uдоп:


(16)


где Uш = 27200 В -напряжение на шинах подстанции;

= 21000 В - допустимое минимальное напряжение на пантографе электровоза;

=21000 В-при переменном токе.



Расчетная величина потери напряжения в тяговой сети ?UTC:


(17)


где с' = 8, с"= 1 - коэффициенты, при схеме двустороннего питания при полном параллельном соединении подвесок путей;д=1,12, kз=1,08 - коэффициенты, учитывающие дополнительный расход энергии

- кажущееся сопротивление двухпутного участка тяговой сети переменного тока, при контактной подвеске ПБСМ-70+МФ-100 и рельсах Р65 находится по таблице 3.


Таблица 3

Тип контактной подвескиТип рельсовСопротивление , Ом / кмПБСМ-70+МФ-100Р430,51Р500,50Р650,49Р750,48ПБСМ-95+МФ-100Р430,49Р500,48Р650,47Р750,46

Суммарное время занятия фидерной зоны максимальным расчетным числом поездов N0 за сутки


(18)


Потеря напряжения в заданной тяговой сети ?Uтс:



Так как равенство ?Uтс = 3368,6 < ?Uдоп = 6200 В выполняется, то сечение (тип) контактной подвески ПБСМ-70 + МФ-100 можно считать выбранным окончательно, так как оно подходит и по допустимой потере напряжения.


.4 Выбор сечения и числа проводов питающих и отсасывающей линий


Воздушные питающие и отсасывающая линии выполняются из алюминиевых проводов А-185 или А-150. В соответствии с действующими нормами (НТПЭ-68) сечение питающих и отсасывающей линий выбирается по условиям нагревания.

Выполняя это условие, получим следующее число проводов А-185 в питающей линии:


(19)


где = 600 А - допустимый по нагреву длительный ток

для провода А-185;

-наибольший эффективный ток фидера.

При наличии резервного (станционного) фидера


=,


где -наибольший эффективный ток контактной подвески (вблизи тяговой подстанции), подсчитанный, выше по формуле (11).

При отсутствии резервного фидера Iэ.макс.ф следует принять равным сумме наибольших эффективных токов контактных подвесок двух путей.


провод


Число проводов А-185 в отсасывающей линии


(20)


где -наибольший эффективный ток подстанции.



где k = 1,73 -коэффициент, учитывающий сдвиг по фазе нагрузок плеч питания.

Остальные величины в формуле (21) те же, что и в формуле (14).

I э макс п/ст

провода


Полученные по формулам (19, 20) nпл и nол округляем до целого в большую сторону.


4. Устройства контактной сети


.1 Опорные, поддерживающие устройства и фиксаторы


Опоры контактной сети предназначены для закрепления поддерживающих и фиксирующих устройств с подвешенными на них проводами. Они воспринимают нагрузку от проводов и классифицируются по назначению, направлению приложения нагрузки, конструктивному выполнению поддерживающих устройств, материалу, из которого они изготовлены.

При строительстве контактной сети на станции Козёлкино установлены струнобетонные опоры из центрифугированного железобетона с предварительно напряжённой арматурой из стальных проволок (струн) типа СК, СС, СО.

Стойки опор СК представляют собой полые конические бесстыковые трубы (рисунок 8) из предварительно напряжённого железобетона с армированием высокопрочной проволокой. Поперечное армирование выполнено в виде спирали. Для предотвращения стягивания продольной арматуры при навивке спирали по длине стоек предусмотрена установка монтажных колец. Стойки изготавливаются из бетона марки не ниже В30, продольная напрягаемая арматура (струны) - из высокопрочной проволоки периодического профиля диаметром 4 - 5 мм; ненапрягаемая арматура - из горячекатаных стержней периодического профиля диаметром 10, 12 и 14 мм. Стойки длиной 10,8 м предназначены для установки в фундаменты.


Рисунок 8 - Железобетонная стойка типа СК


Железобетонные стойки имеют отверстия: в верхней части - для закладных деталей опор, в нижней - для вентиляции (для уменьшения влияния перепада температур наружной и внутренней поверхностей).

Для установки железобетонных опор применены стаканные фундаменты типа ДС-6 и ДС-10.

Опоры контактной сети имеют свою нумерацию. Порядок нумерации соответствует направлению счета километров.

Заземление опор контактной сети - групповое с Т-образной схемой соединения опор. Опоры через искровые промежутки соединены и заземлены в одной точке через двойной заземляющий спуск к рельсу. Расстояние от точки заземления до крайней заземленной опоры не превышает 200м. Опоры с ОПН и роговыми разрядниками в групповое заземление не соединены (по требованиям безопасности). Эти опоры имеют индивидуальное заземление напрямую к рельсу и изолированы от опор.

В течение срока службы опор, фундаментов и анкеров производилось их диагностирование на коррозию. Мероприятия по диагностике состояния опорных конструкций контактной сети переменного тока включают в себя:

·измерение сопротивления цепи заземления опор, фундаментов и анкеров контактной сети (один раз в девять лет);

·проверка состояния и диагностирование надземной части железобетонных опор контактной сети с оценкой несущей способности (не позднее 12 лет после ввода в эксплуатацию, далее по результатам обследования).

Для крепления несущего троса и фиксации контактного провода подвески на заданном участке применяются жёсткие поперечины балочного типа, гибкие поперечины и однопутные наклонные, изолированные с усиленной изоляцией консоли ИС-II, ИР-II, у которых изоляторы вмонтированы как в кронштейн и тягу у опор, так и между несущим тросом и кронштейном и между контактным проводом и кронштейном консоли (рисунок 9). В изолированных консолях изоляторы удалены из зоны непосредственного воздействия дыма и газов, выходящих из труб тепловозов.

Изолированные консоли применяются для крепления троса на опорах, устанавливаемых с нормальным 3,1 - 3,5 м габаритом.


Рисунок 9 - Наклонная консоль ИР-II с усиленной изоляцией


Кронштейны консолей изготавливаются из оцинкованной трубы наружным диаметром 60 мм. Материалом для растянутых тяг консолей служит круглая сталь диаметром 16 мм, а для сжатых - оцинкованные трубы диаметром 16 мм. Для правильного размещения контактной подвески над осью пути тяги консоли имеют специальные регулировочные детали, позволяющие изменять их длину. В растянутые тяги включают регулировочные скобы с отверстиями, а в сжатые - регулировочные трубы. От опоры кронштейн изолируется стержневым изолятором КСФ70, а тяга - стержневым изолятором ФСФ70 или VKL немецкого производства. В растянутые тяги могут быть врезаны гирлянды изоляторов ПФ6-Б и ПТФ70.

Консоли со сжатыми тягами установлены в местах, подверженных большим ветровым воздействиям (поймы рек, насыпи высотой более 5м) и автоколебаниям, за исключением внешней стороны кривых участков радиусом менее 1000 м.

Изолированные консоли дополняют подкосом со стержневым изолятором, для предотвращения падения консоли в случае разрушения изолятора в тяге.

Обследование с проверкой состояния и оценкой несущей способности ригелей с обычным лакокрасочным покрытием производится раз в 6 лет. Срок службы жёстких поперечин с возобновлением лакокрасочного покрытия через 6 - 8 лет составляет 50 лет.

Так как данный тип консолей полностью удовлетворяет требованиям пропуска поездов повышенного веса и имеется достаточный их срок службы, то замена консолей будет не целесообразна.

Фиксация контактного провода произведена с помощью сочленённых фиксаторов. Значительная часть фиксаторов крепится к несущему тросу жёсткими распорками, препятствующими опрокидыванию фиксаторов под воздействием ветровых нагрузок. Срок службы распорок подходит к концу, значительная их часть требует замены. При выполнении работ по реконструкции подвески предлагаю произвести полную замену всех фиксаторов на фиксаторы с ветровыми струнами, не требующие установки жёстких распорок (рисунок 10, рисунок 11).

Рисунок 10 - Прямой фиксатор ФП с ветровой струной


Рисунок 11 - Обратный фиксатор ФО с ветровой струной


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


4.2Воздушные стрелки


Воздушные стрелки обеспечивают плавный (без ударов и искрений) переход токоприемника с контактных проводов одного пути (съезда) на контактные провода другого. Воздушные стрелки над обыкновенными и перекрестными стрелочными переводами и над глухими пересечениями путей фиксированы с обеспечением возможности взаимных продольных перемещений контактных проводов. На второстепенных путях по согласованию со службой электроснабжения применяются нефиксированные воздушные стрелки. На воздушных стрелках контактные провода главных путей или путей преимущественного направления движения поездов расположены снизу. Для одновременного подъема контактных проводов обоих путей в местах их пересечения установлены ограничительные накладки длиной 1500-1800 мм. Установкой соединительных зажимов на образующих воздушную стрелку несущих тросах в месте их пересечения.

Рисунок 12 - Схемы связок проводов цепных подвесок на воздушных стрелках: а - жесткое соединение несущих тросов; б - посредством перекрестных струн; в - с помощью перекрестной жесткой распорки; г - устройство "Балансир" одновременного подъема контактных проводов на воздушной стрелке; 1 - контактный провод; 2 - несущий трос: 3 жесткое соединение; 4 ограничительная накладка; 5 и б перекрестные и вертикальные струны: 7 - жесткая перекрестная распорка; 8 -противовес; 9 - соединительный элемент: 10 - основной рычаг;11 - жесткие распорки: 12 и 13 - оси прямого и примыкающего пути (съезда)


Когда воздушная стрелка образованна пересечением ветвей компенсированных цепных подвесок или компенсированной и полукомпенсированной, связь между проводами подвесок обеспечивают установкой перекрестных струн (рисунок 12, б), крепящих контактные провода каждой образующей воздушную стрелку подвески к несущему тросу другой контактной подвески, или перекрестных вертикальных струн и жесткой перекрестной распорки (рисунок12, в). Обеспечивая одновременный подъем контактных проводов, образующих воздушную стрелку, такие струны и распорки позволяют в то же время, как контактным проводам, так и несущим тросам перемещаться вдоль пути при изменениях температуры воздуха. Перекрестные струны иногда выполняют скользящими.

Устройство одновременного подъема контактных проводов на воздушной стрелке "Балансир" (рисунок 12, г) при нажатии токоприемника на контактный провод обеспечивает подъем на эту же величину примыкающего контактного провода.

В зоне подхвата полозом токоприемника контактные провода должны находиться по высоте на одном уровне. При скорости движения поездов более 70 км/ч контактные провода примыкающего пути (съезда) должны быть в зоне подхвата на 20 40 мм выше контактных проводов главного пути.

Воздушные стрелки следует размещать не ближе двух пролетов от компенсированной анкеровки и максимально приближать к средней или жесткой анкеровки контактного провода.


.3 Секционирование контактной сети станции "Козёлкино"


Нейтральная вставка

Нейтральные вставки применяют на линиях переменного тока при питании секций разными фазами, а также в случае питания напряжением разного рода тока и при переходах к заземленным участкам подвески в искусственном сооружение со степенными габаритами, где недопустимо замыкание двух секций через токоприемник. Их устраивают из двух изолирующих сопряжений анкерных участков, расположенных последовательно один за другим. Токоприемник в момент прохода изолирующего сопряжения замыкает обе секции контактной сети. При осуществление заезда на нейтральную вставку, между полозом токоприемника и контактным проводом возникает дуга, приводящая к пережогу провода, и, более того, развиваясь, она может переброситься на провод другой секции с последующим пережогом проводов.

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.


.4Изоляция 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

Типы изоляторовМеханическая разрушающая сила на растяжение, кНМеханическая разрушающая сила на изгиб, кНДлина пути утечки, ммКлиматическое исполнениеДопустимая степень загрязнения атмосферы (СЗА)Масса, кгПФ670310УХЛ1IV4,6ИКС-2570950УХЛ1IV20,0VKL-60-760950УХЛ1IV7,6НСПКр-120-251201,01200УХЛ1V2,35ФСПКр-70-25703,5950УХЛ1IV4,0КСПК-70-25703,5950УХЛ1IV6,5

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

Наименование станции, номер путиНомер анкерного участкаСредняя высота сечения провода, мм, по замерамСредний износ провода Sи, мм, по замерамСредний коэффициент неравномерного износа Кн, по замерамПредыдущим 2008 гПоследним 2009 гПредыдущим 2008 гПоследним 2009 гПредыдущим 2008 гПоследним 2009 гСтанция Козёлкино 1 путь110,2810,278,518,501,0081,008Станция Козёлкино 1 путь1 а10,2710,268,598,581,0081,008Станция Козёлкино 1 путь1 б10,2510,248,848,831,0081,008Станция Козёлкино 2 путь210,1610,159,719,701,0071,007Станция Козёлкино 2 путь2 а10,3110,308,778,761,0061,006Станция Козёлкино 2 путь2 б10,2610,258,358,341,0061,006

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 Sиз= 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 Тмах .(Л10)


, (22)


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

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

Кз - номинальный коэффициент запаса прочности; кз=2,5 - для биметаллических тросов;

? - коэффициент, учитывающий разброс механических характеристик и условия скрутки проволок; ?=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.


Введение Эффективное функционирование железнодорожного транспорта Российской Федерации играет исключительную роль в создании условий для модернизации, пе

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ