Секционный изолятор включается последовательно в контактный провод или токоведущую шину. Он должен одновременно воспринимать натяжение контактной сети, обеспечивать надёжную изоляцию двух смежных участков и позволять токоприёмнику плавно проходить через него; эти три задачи распределены между его составными частями. В статье в форме пояснений к схеме систематизированы составные части и наименования элементов секционного изолятора: последовательно рассмотрены назначение и применяемые материалы основной изоляционной части, дугогасительного устройства, направляющей шины и концевых соединительных деталей, а также сопоставлены конструктивные особенности жёсткой и гибкой подвески, что помогает читателю разобраться в подробной схеме конструкции секционного изолятора.
Составные части секционного изолятора: перечень наименований
В целом составные части секционного изолятора можно свести к четырём группам:
- Основная изоляционная часть: изолирующий стержень или изолятор — основа изоляции и несущей способности всего изделия;
- Дугогасительное устройство: обычно выполняется в виде дугогасительного рога или стержня и служит для отвода и гашения переходной дуги;
- Направляющая шина: её также называют переходной направляющей или шиной-полозом; это канал, по которому полоз токоприёмника проходит изолированный участок;
- Концевые анкерные зажимы и соединительные детали: соединяют изделие с контактным проводом (или токоведущей шиной) по обеим сторонам, передают натяжение и обеспечивают механическую и электрическую непрерывность.
Помимо этих четырёх групп изделия разных производителей могут комплектоваться соединительными планками, регулировочными планками, защитными кожухами и другими вспомогательными деталями для монтажа, регулировки и защиты узлов. При чтении подробной схемы конструкции секционного изолятора достаточно сначала выделить эти четыре основные группы, а затем рассматривать частные различия производителей — так легче избежать путаницы.
Основная изоляционная часть: основа изоляции и несущей способности
Основная изоляционная часть расположена между проводами по обеим сторонам: она воспринимает механическое растяжение и одновременно обеспечивает электрическое разделение, поэтому условия её работы наиболее тяжёлые. В современных изделиях чаще применяется полимерная (композитная) конструкция: внутри находится стеклопластиковый стержень, воспринимающий растягивающую нагрузку, снаружи — защитная оболочка с рёбрами (юбками), обладающая хорошей гидрофобностью и стойкостью к загрязнению, а по концам установлены металлические оконцеватели для соединения с направляющей шиной, зажимами и другими деталями. По сравнению с традиционными фарфоровыми изоляторами полимерная изоляционная часть легче, лучше противостоит перекрытию при загрязнении и создаёт меньшую сосредоточенную нагрузку на контактную сеть, что благоприятно для стабильного взаимодействия токоприёмника и контактной сети.
При повседневной эксплуатации поверхность изоляционной части должна оставаться чистой и сухой; при обходах проверяют отсутствие повреждений, трещин и следов электрической эрозии на рёбрах (юбках) и своевременно устраняют неисправность или заменяют деталь, не допуская роста тока утечки и перекрытия.
Назначение дугогасительного устройства (дугогасительного рога)
В момент прохождения токоприёмником изолированного участка между полозом и направляющей может возникать кратковременная электрическая дуга. Без специальной защитной конструкции дуга способна обжигать поверхность изоляционных деталей, и с течением времени изоляционные свойства снижаются. Дугогасительное устройство предназначено именно для решения этой задачи; чаще всего оно выполняется в виде пары дугогасительных рогов или стержней.
Принцип его работы несложен: используя свойство дуги развиваться по кратчайшему промежутку, её направляют в специальную зону горения, где дуга растягивается и быстро гасится, благодаря чему защищаются поверхность изоляционных деталей и торцы направляющей шины. После определённого периода работы торцы дугогасительных рогов могут обгорать; при обходах следует обращать внимание на степень обгара и состояние промежутка и своевременно заменять детали, если параметры выходят за пределы, допускаемые техническими условиями изделия.
Направляющая шина и концевые соединительные детали
Направляющая шина (переходная направляющая)
Направляющая шина — одна из наиболее наглядных деталей секционного изолятора; её также называют переходной направляющей или шиной-полозом. На изолированном участке она плавно сопрягается с контактным проводом по обеим сторонам и образует непрерывный канал скольжения, так что полоз токоприёмника не ударяет непосредственно по изоляционным деталям, а плавно проходит по направляющей изолированный участок, обеспечивая переход между двумя смежными участками. Направляющая шина должна одновременно удовлетворять требованиям электропроводности, износостойкости и низкого трения, поэтому её обычно изготовляют из металлического материала, сочетающего эти свойства; в части изделий на рабочей поверхности направляющей дополнительно применяют меры снижения трения, чтобы уменьшить износ полоза токоприёмника и увеличить межремонтный период. Как деталь, непосредственно контактирующая с полозом, направляющая шина относится к быстроизнашивающимся элементам, и её износ является важнейшим объектом контроля при обходах и ремонте.
Анкерные зажимы и соединительные детали по концам
Зажимы и соединительные детали по концам секционного изолятора обеспечивают его надёжное включение в контактную сеть: с одной стороны, они зажимают контактный провод или соединяются с токоведущей шиной и передают натяжение контактной сети, с другой — обеспечивают непрерывность электрической цепи и нормируемое переходное сопротивление. Качество соединения зажима с проводом непосредственно влияет на надёжность электроснабжения; при монтаже следует соблюдать требования технической документации изделия, а в эксплуатации проверять отсутствие ослабления, смещения и следов местного перегрева.
Различия конструкций жёсткой и гибкой подвески
При одной и той же функции электрического секционирования способы её реализации в гибкой и жёсткой подвеске различаются.
Гибкая подвеска характерна для магистральных железных дорог и части наземных участков городского рельсового транспорта: контактный провод подвешен на несущем тросе с помощью струн, секционный изолятор включён последовательно в контактный провод и вместе с ним воспринимает натяжение; вся система выполнена по цепной схеме, что предъявляет повышенные требования к прочности деталей и согласованию упругих характеристик.
Жёсткая подвеска чаще применяется на туннельных участках городского рельсового транспорта: токоведущая шина представляет собой жёсткую алюминиевую конструкцию, а секционный изолятор встраивается между шинами. Основное внимание уделяется сопряжению с шиной при монтаже и плавности прохождения токоприёмника; натяжение, характерное для гибкой подвески, здесь не действует.
Поэтому два типа секционных изоляторов обычно не являются взаимозаменяемыми ни по конструкции, ни по присоединительным размерам. На примере продукции ООО «Хэнань Чуанвэй» (Henan Chuangwit Railway Equipment Co., Ltd.): для системы DC1500V городского рельсового транспорта выпускаются как тип FYFH-0.6T-DC для жёсткой подвески, так и типы 1.0TG и 2.0TG для гибкой подвески, соответствующие стандарту TB/T 3252-2022, с допускаемой скоростью не более 120km/h; для железнодорожной системы 25kV применяется серия FYFH по стандарту TB/T 3036-2016. При подборе сначала определяют систему тока и тип подвески линии, а затем выбирают соответствующий типоразмер изделия.
Часто задаваемые вопросы
Из каких основных частей состоит секционный изолятор?
Типичный секционный изолятор состоит из четырёх основных групп: основной изоляционной части (полимерный изолирующий стержень или изолятор), дугогасительного устройства (дугогасительный рог), направляющей шины (переходной направляющей), а также анкерных зажимов и соединительных деталей по концам. Часть изделий дополнительно комплектуется соединительными планками, защитными кожухами и другими вспомогательными деталями.
Какие из составных частей секционного изолятора относятся к быстроизнашивающимся?
Наиболее выраженным быстроизнашивающимся элементом является направляющая шина, непосредственно контактирующая с полозом токоприёмника; торцы дугогасительных рогов также постепенно обгорают при горении дуги. Изоляционная часть и корпус зажима не относятся к обычным изнашиваемым деталям, однако при появлении повреждений, трещин или ослабления также требуют своевременного устранения.
При каком износе направляющей шины требуется замена?
Критерием служат технические условия изделия и инструкция по эксплуатации. Как правило, при появлении на направляющей шине заметных канавок износа, местных сколов, деформации и ослабления, а также при возникновении аномального искрения и ударов от жёстких точек при прохождении токоприёмника следует организовать проверку и устранение неисправности; длительная эксплуатация с таким дефектом недопустима.
Где можно найти подробную схему конструкции секционного изолятора?
Подробная схема конструкции секционного изолятора обычно входит в техническую документацию изделия; у разных производителей и разных типоразмеров частные решения различаются. Приведённое в статье текстовое описание даёт общий состав четырёх основных групп; при сопоставлении с конкретными чертежами изделия и техническими условиями наименования и расположение деталей понимаются значительно легче.
Взаимозаменяемы ли секционные изоляторы для жёсткой и гибкой подвески?
Как правило, нет. Изделия для жёсткой подвески проектируются под присоединительные размеры токоведущей шины, а для гибкой — под условия натяжения контактного провода; их конструкция, способ монтажа и характер воспринимаемых нагрузок различаются, поэтому типоразмер выбирают в соответствии с типом подвески линии, а конкретные решения принимают по проектной документации и техническим условиям изделия.
Понимание наименований и назначения составных частей секционного изолятора — основа правильного подбора, монтажа и обслуживания. Для более детального знакомства с элементами можно обратиться к статьям энциклопедии itswe: «Материалы изоляционных деталей», «Дугогасительный рог» и «Переходная направляющая»; за материалами по продукции и рекомендациями по подбору секционных изоляторов обращайтесь в ООО «Хэнань Чуанвэй» (Henan Chuangwit Railway Equipment Co., Ltd.).
