Аннотация
Секционный изолятор (Sectional Insulator) — ключевое устройство электрического секционирования контактной сети электрифицированных железных дорог и городского рельсового транспорта; он устанавливается между двумя смежными участками контактной сети и обеспечивает электрический разрыв при сохранении механической связи. В материале системно рассмотрены назначение секционного изолятора, классификация по жёсткой и гибкой подвеске, внутреннее устройство и принцип работы, технология ремонта и регулировки на объекте, анализ типовых механизмов отказов и план аварийного восстановления по принципу «сначала движение, затем восстановление»; приведены натурные фотографии и таблица быстрого поиска ключевых параметров. Пособие может использоваться электромонтёрами контактной сети для повседневного изучения и повышения квалификации.
Ключевые слова: секционный изолятор; контактная сеть; жёсткая подвеска; гибкая подвеска; ремонт и регулировка; дугообразование в системе «токоприёмник — контактный провод»; аварийное восстановление
1. Назначение секционного изолятора
1.1 Определение устройства
Секционный изолятор — специальное изолирующее устройство, устанавливаемое в контактной сети электрифицированных железных дорог или городского рельсового транспорта и обеспечивающее электрический разрыв между двумя смежными участками контактной сети при сохранении механической связи. С его помощью выполняется электрическое секционирование контактной сети, что упрощает оперативное управление электроснабжением и ремонтное обслуживание.
1.2 Основные функции
Электрически разделяет смежные участки контактной сети, обеспечивая независимое управление разными зонами питания и повышая надёжность и гибкость эксплуатации контактной сети.
Обычно применяется вместе с разъединителем: включение и отключение разъединителя позволяет снять напряжение с отдельного участка контактной сети или подать его.
В нормальном режиме токоприёмник проходит секционный изолятор под напряжением без толчков, не нарушая движения поездов, — обеспечивается «безощутимый проход».
При аварии на каком-либо участке контактной сети или при отключении для работ достаточно открыть разъединитель на секции и обесточить этот участок, тогда как остальные участки продолжают работать.
2. Классификация секционных изоляторов
В зависимости от типа подвески контактной сети секционные изоляторы делятся на две основные группы — для жёсткой и для гибкой подвески; внутри каждой группы возможно деление по числу контактных проводов.
2.1 Секционный изолятор для жёсткой подвески
Монтаж выполняется с встраиванием в токоведущую шину и контактный провод; после установки изолятор перемещается вместе с жёсткой подвеской как единое целое, что делает его пригодным для участков жёсткой подвески, например в тоннелях метрополитена.
2.2 Секционный изолятор для гибкой подвески
По числу контактных проводов различают двухпроводное и однопроводное исполнения, которые отличаются местом установки и способом монтажа:
| Тип | Место установки | Основная функция |
|---|---|---|
| Двухпроводный секционный изолятор | Места подвески с двумя контактными проводами и двумя несущими тросами на соединительных линиях выезда из депо | Служит для электрического секционирования контактной сети депо и главных путей, обеспечивает двусторонний проход токоприёмника |
| Однопроводный секционный изолятор | Съезды, участки между зонами питания депо, места установки с одним контактным проводом в цехах отстоя и ремонта депо | Служит для электрической связи и ремонтного обслуживания, обеспечивает двусторонний проход токоприёмника |
2.3 Два способа монтажа при гибкой подвеске
Корпус секционного изолятора встраивается в контактный провод, на несущем тросе устанавливается изолирующий стержень.
Монтируется в точке подвески: корпус секционного изолятора встраивается в контактный провод, на струне устанавливается изолирующий стержень.
3. Внутреннее устройство и принцип работы
3.1 Общая схема конструкции
Секционный изолятор состоит из корпуса, изолирующего элемента несущего троса (или изолирующего элемента струны), соединительных деталей и комплектующих для подвески; изолирующий элемент включает изоляционный материал и металлическую арматуру.
3.2 Основные составные части
Изготовлен из композитного материала (стеклопластиковый стержень в оболочке из кремнийорганической резины), имеет рёберную структуру и выполняет основную электрическую изоляцию.
Медная металлическая накладка, по которой скользит токоприёмник; обеспечивает плавный отвод тока, концы отогнуты вверх для направления входа и выхода.
Изогнутый металлический стержень, на который отводится дуга для гашения; защищает основной изолятор от выгорания.
Стальные или алюминиевые накладки с соединительными деталями и талрепами; служит для подвески, крепления и регулировки по высоте.
3.3 Натурные снимки
3.4 Требования к конструкции
| Параметр | Техническое требование |
|---|---|
| 1) Дугогасящая способность | Конструкция секционного изолятора должна обеспечивать гашение дуги. Полоз и изолирующие элементы дугогасящего секционного изолятора не должны получать дуговых повреждений или выгорания. |
| 2) Плоскостность и проходимость | Нижняя поверхность износа секционного изолятора должна быть ровной; недопустимы конструкции, повреждающие полоз токоприёмника; при установке на кривых участках также не должно быть ударов по токоприёмнику. |
| 3) Идентичность профиля | Профиль собственной токоведущей шины секционного изолятора должен соответствовать профилю шины нормальной подвески. |
| 4) Прочность соединения | Зажимы соединения с контактным проводом или несущим тросом не должны допускать проскальзывания провода в зажиме при нагрузке, втрое превышающей номинальное натяжение провода. |
| 5) Степень свободы | После монтажа секционный изолятор должен свободно перемещаться вместе с контактным проводом, компенсируя температурные деформации. |
3.5 Соединение корпуса с контактным проводом
4. Ремонт и регулировка секционного изолятора
4.1 Инструмент и условия работ
При регулировке и обслуживании секционного изолятора применяются уровень, специальная монтажная регулировочная плита для секционных изоляторов, лазерный измеритель высоты контактного провода и другие инструменты, с помощью которых выставляются токосъёмные накладки изолятора.
4.2 Ключевые параметры монтажной высоты
① Измерение положения секционного изолятора относительно оси пути
Зигзаг в точках подвески по обе стороны секционного изолятора равен 0 (то есть изолятор установлен по центру), направление движения локомотива совпадает с осью пути. Все обозначенные ○ базовые точки должны находиться на одной высоте.
② Измерение высоты секционного изолятора и её равенства уровню головки рельса
От точки подвески до центра секции высота контактного провода в 5 ключевых точках измерения должна составлять 4040 mm:
- Высота контактной точки в точке подвески A: 4040 mm
- Высота трёхконтактной точки в соединительном стыке A: 4040 mm
- Высота четырёхконтактной точки в переходной точке: 4040 mm
- Высота трёхконтактной точки в соединительном стыке B: 4040 mm
- Высота контактной точки в точке подвески B: 4040 mm
4.3 Нормы монтажа и контроля
Состояние стыка секционного изолятора с контактным проводом проверяют динамометрическим ключом; соединение токосъёмной накладки с контактным проводом должно быть плавным, все крепёжные элементы — в наличии, соединения — надёжными. Динамометрический ключ настраивают на момент 50 Nm и протягивают все болты; все части секционного изолятора, контактирующие с рабочей поверхностью токоприёмника, должны быть параллельны линии, соединяющей головки рельсов. Переход уровня по токосъёмным накладкам с обеих сторон изолятора и по контактному проводу должен быть плавным, без заеданий и неравномерного износа, чтобы при движении в обоих направлениях не возникало ударов по токоприёмнику.
4.4 Указания по ремонту
- Износ токосъёмных накладок с обеих сторон секционного изолятора жёсткой и гибкой подвески должен быть равномерным; расстояние между двумя башмаками (полозами) — 55 mm с допуском ±2 mm.
- Секционный изолятор жёсткой и гибкой подвески в целом должен быть параллелен уровню головки рельса (измерение выполняется по стыковым зажимам на обоих концах); его центральная точка должна находиться строго над осью пути, а отклонение центральной точки от оси пути не должно превышать 50 mm.
- Расстояние от секционного изолятора жёсткой подвески до соседней точки фиксации должно соответствовать проекту, допуск ±200 mm.
4.5 Нормы регулировки по высоте
| Тип подвески | Высота стыков на обоих концах | Начальная точка касания токосъёмной накладки | Общее состояние |
|---|---|---|---|
| Гибкая подвеска | Выше нормальной высоты контактного провода на 20~30 mm | На уровне головки рельса | Параллельно уровню головки рельса; при несоответствии высоты регулируют регулятор струны |
| Жёсткая подвеска | Равна нормальной высоте контактного провода | Равна нормальной высоте контактного провода | Параллельно уровню головки рельса |
5. Анализ типовых отказов секционного изолятора
5.1 Основные виды отказов
На поверхности контакта токосъёмной накладки с токоприёмником появляются износ и эрозия из-за механических соударений или действия дуги.
В изоляторе (в рёберной части) возникают трещины, изоляционные свойства снижаются, в тяжёлых случаях происходит пробой.
5.2 Анализ дугообразования на секции
(1) Идеальный режим движения
Контакт между полозом токоприёмника и контактным проводом устойчив, дуга не возникает, ток передаётся непрерывно.
(2) Нормальное состояние системы «токоприёмник — контактный провод»
Формула высоты контактного провода при движении поезда: (A + B) / 2 + X, где X — подъём токоприёмника в середине пролёта.
(3) Требуемая монтажная высота секционного изолятора
(4) Секция не приподнята — возникают удары по токоприёмнику и дуга
(5) Проход токоприёмника после приподъёма секции
(6) Способ регулировки приподъёма секции
Пружинным динамометром создают направленное вверх усилие 100~120 N и измеряют перемещение «x» в этой точке, добиваясь соответствия высоты секции среднему значению по формуле (A + B) / 2.
6. Принципы и планы аварийного восстановления секционного изолятора
6.1 Общий принцип аварийного восстановления
6.2 Общая классификация аварийных работ
| Классификация | Требования к восстановлению | Способ выполнения |
|---|---|---|
| Секция на главном пути | Необходимо как можно быстрее восстановить электроснабжение и движение | Заменить секцию по обстановке; при сильном повреждении проводов на обоих концах временно шунтировать их проводом |
| Прочие секции (съезды, станционные пути и др.) | Сначала восстановить электроснабжение, обеспечив движение по главным путям | Полный ремонт выполняется после окончания движения (постановки поездов на отстой) в тот же день |
6.3 Аварийное восстановление секционного изолятора на съезде / отстойном пути / станционном пути
| Параметр | Содержание |
|---|---|
| 1. Принцип восстановления | Сначала движение, затем восстановление; сначала один путь |
| 2. Объекты прогноза | Секционные изоляторы съездов, отстойных и станционных путей |
| 3. Цель работ | Целевой временный ремонт: сначала восстановить питание зоны, в которой находится секция, обеспечить безопасность движения и сократить эксплуатационные потери |
| 4. Анализ обстановки | После обрыва секции контактные провода на обоих концах падают и замыкают цепь, провода сильно обгорают, секционный изолятор повреждён и дальнейшему использованию не подлежит |
| 5. Требования к движению | Допускается временно прервать движение поездов по съезду, где находится секция, и восстановить движение по главным путям |
| 6. Мероприятия | В месте обрыва сначала обрабатывают съезд; после подъёма проводов над землёй движение по съезду приостанавливают, после подачи напряжения восстанавливают движение по главным путям |
Порядок аварийного восстановления съезда
- Выполнить мероприятия безопасности: проверить отсутствие напряжения и наложить заземление на восстанавливаемом участке, организовать ограждение работ, открыть разъединители, сокращающие зону работ.
- В месте анкеровки проводов разгрузить компенсационные грузы ручной рычажной талью, после разгрузки зафиксировать таль стальной проволокой.
- В месте обрыва натяжным инструментом поднять оборванные провода и связать контактный провод с несущим тросом стальной проволокой.
- Демонтировать ограничительные трубы воздушных стрелок, смежных с секцией, и приподнять контактный провод съезда на определённую высоту, чтобы токоприёмник поезда, идущего по главному пути, не зацепил его.
- Проверить технические параметры контактной сети главного пути на соответствие условиям безопасного движения поездов.
- Включить разъединители, сначала открыть движение по главному пути, а съезд закрыть для движения поездов.
1. Строго соблюдать порядок проверки отсутствия напряжения и наложения заземления; при работах учитывать безопасные расстояния до токоведущих линий.
2. После восстановления все инструменты, а также материалы и детали временного использования не должны выходить за габарит подвижного состава.
3. После восстановления необходимо оставить персонал на объекте для наблюдения за токосъёмом поездов и обеспечения безопасности движения.
6.4 План аварийного восстановления секционного изолятора на главном пути
| Параметр | Содержание |
|---|---|
| 1. Принцип восстановления | Сначала движение, затем восстановление; сначала один путь |
| 2. Объекты прогноза | Секционные изоляторы на ответственных местах главных путей всей линии (например, секции чётного и нечётного путей, станционные секции) |
| 3. Цель работ | Восстановить электроснабжение и обеспечить условия движения |
| 4. Анализ обстановки | Вариант 1: секция повреждена, но не оборвана, провода не повреждены. Вариант 2: после обрыва секции контактные провода на обоих концах упали и замкнули цепь, провода сильно обгорели. |
| 5. Требования к движению | Восстановить питание и движение по главным путям за минимальное время |
| 6. Мероприятия | Вариант 1: заменить повреждённый секционный изолятор. Вариант 2: в месте обрыва сначала срастить участок провода и затем открыть движение. |
Порядок аварийного восстановления главного пути
- Выполнить мероприятия безопасности: проверку отсутствия напряжения, наложение заземления и ограждение работ на восстанавливаемом участке.
- В месте анкеровки проводов по обстановке разгрузить компенсационные грузы ручной рычажной талью.
- Далее действия зависят от варианта: вариант 1 — установить натяжной инструмент с обеих сторон секции и заменить повреждённый секционный изолятор; вариант 2 — в месте обрыва натяжным инструментом поднять оборванные провода, обработать концы и вставить новый отрезок провода для соединения.
- Восстановить нагрузку компенсационных грузов.
- Продолжение для обоих вариантов шага 3: вариант 1 — отрегулировать секционный изолятор до соответствия условиям движения; вариант 2 — установить струны на новом проводе и подвесить его, обеспечив допустимые высоту и уклон для безопасного прохода; при необходимости шунтировать секционный изолятор несущего троса составным изолятором.
- Проверить воздушные стрелки, смежные с секцией, и контактную подвеску половины анкерного участка на отсутствие иных отклонений; при их отсутствии можно открыть движение.
1. При восстановлении необходимо в первую очередь проверить состояние оборудования на половине анкерного участка и в месте средней анкеровки.
2. Если после соединения параметры воздушной стрелки изменились и временное движение невозможно, рекомендуется снять ограничительную трубу воздушной стрелки и приподнять боковой путь на определённую высоту, чтобы обеспечить первоочередное открытие движения по главному пути.
3. После восстановления необходимо оставить персонал на объекте для наблюдения за токосъёмом поездов и обеспечения безопасности движения.
4. После восстановления все инструменты, а также материалы и детали временного использования не должны выходить за габарит подвижного состава.
5. Строго соблюдать порядок проверки отсутствия напряжения и наложения заземления; при работах учитывать безопасные расстояния до токоведущих линий.
7. Таблица быстрого поиска ключевых параметров
Чтобы узнать параметры и варианты подбора секционных изоляторов нашей компании или получить решение по электрическому секционированию контактной сети для условий вашей линии, обратитесь на страницу «Связаться с нами» — мы предоставим техническую поддержку.
