Рис. 1 Схема электрических соединителей в рельсовой цепи на участках, оборудованных автоблокировкой: а — с двухниточными рельсовыми цепями; б — с однониточными; 1 — стыковой электрический соединитель; 2 — изолирующий стык; 3 — дроссель-трансформатор; 4 — продольный электрический соединитель; 5 — электротяговая рельсовая цепь; 6 — нетяговая рельсовая цепь
На электрифицированных железнодорожных линиях постоянного и переменного тока в качестве обратного провода используют рельсы (так называемая рельсовая цепь). Чем ниже сопротивление рельсовой цепи, тем меньше потери напряжения и энергии в ней. На железных дорогах применяют рельсы, Р65 и Р75. Электрическое сопротивление 1 км рельса Р75 и Р65 постоянному току при t = = 20 °С составляет примерно 0,0218 Ом. Сопротивление рельсовой цепи при переменном токе вследствие влияния магнитных свойств стали в
5— 7 раз больше. На сопротивление рельсовой цепи также оказывает влияние наличие стыков между отдельными рельсами.
Для уменьшения сопротивления рельсовой цепи на электрифицированных линиях устанавливают стыковые электрические соединители из отрезков гибкого медного провода площадью сечения не менее 50 мм2 при переменном и не менее 70 мм2 при постоянном токе с двумя наконечниками, привариваемыми электросваркой или термитным способом к головкам рельсов. Поверхность контакта в месте приварки принята не менее 250 мм2. При ремонте пути допускается вместо стыковых электрических соединителей применять на стыковых болтах тарельчатые пружины с графитовой смазкой. Состояние рельсовых стыков проверяют стыкомером или с помощью милливольтметров, которыми определяют сопротивление неизолированного рельсового стыка по отношению к сопротивлению рельса. Это сопротивление не должно превышать сопротивления 3 м целого рельса (не более 100 мкОм а на уравнительных рельсах бесстыкового пути не более 200 мкОм. Преимущественным считается применение бесстыкового пути.
На электрифицированных линиях, оборудованных автоблокировкой или электрической централизацией с использованием обеих рельсовых нитей, что применяют на перегонах и главных путях промежуточных станций, для выделения блок-участков устраивают изолирующие стыки. Для создания пути тока в обход изолирующих стыков устанавливают дроссель-трансформаторы (рис.1, а). Большое индуктивное сопротивление обмоток дроссель-трансформаторов делает невозможным перетекание переменного тока, применяемого в устройствах СЦБ, с одной рельсовой нити на другую. Большое индуктивное сопротивление создается в результате сложения магнитных потоков при одном и том же направлении тока в обеих половинах обмотки дроссель-трансформатора.
Для участков постоянного тока обмотки дроссель-трансформаторов представляют незначительное сопротивление и каждая пара дроссель-транс- форматоров с объединенными средними точками обеспечивает надежное соединение. На участках с электротягой постоянного тока в рельсовой цепи применяют дроссель-транс- форматоры типа ДТ-0,2-1000,
ДТ-0,6-1000, ДТ-0,2-1500, ДТ- 0,4-1500 [50].
На линиях переменного тока тяговый ток также свободно проходит через обмотки дроссель-трансформаторов и перемычку между средними точками, так как тяговые токи в двух половинах каждого трансформатора имеют противоположное (разное) направление, вследствие чего магнитные потоки, наводимые этими токами, компенсируют друг друга. Путь протекания тягового тока через дроссель-трансформаторы на рис.1а, показан стрелками. На участках с электротягой переменного тока в рельсовой цепи применяют дроссель-трансформаторы типа ДТ-1-150 и ДТ-1-300. На станциях стыкования для пропуска постоянного и переменного тока применяют дроссель-трансформатор ДТ-0,6-500 С [50].
На линиях переменного тока в отличие от частоты 50 Гц, на которой работает электрическая тяга, для лучшей избирательности в устройствах СЦБ используют частоту 25 или 75 Гц. Предпочтительной является частота 25 Гц. На линиях постоянного тока принимают частоты 50 и 25 Гц. Более предпочтительна частота 25 Гц, отличная от промышленной и этим самым создающая условия для более надежной работы устройств СЦБ.
Тяговый ток, возвращаясь на тяговую подстанцию по рельсам, при недостаточной изоляции рельсов от земли растекается по земле. Такой ток называют блуждающим. Блуждающие токи, ответвляясь в землю, проходят также по подземным металлическим сооружениям (водопроводам и т.п.). Переход тока с подземного металлического сооружения в землю вызывает электрокоррозию металла, которая может быть очень интенсивной. Вследствие электрокоррозии, если не проводить специальных мероприятий по защите, выходят из строя стальные трубопроводы, кабели, подземные части опор контактной сети.мостов.труб.ж/б шпал и т д. Опасность электрокоррозии стальной арматуры железобетона усугубляется тем обстоятельством, что объем продуктов коррозии в два с лишним раза больше объема металла, подвергнувшегося электрокоррозии. Это создает внутреннее перенапряжение в бетоне, вызывающее его растрескивание, что приводит к еще более интенсивной коррозии атмосферной и почвенной.
На электрифицированных дорогах переменного тока электрокоррозия проявляется в значительно меньшей степени ввиду периодического изменения направления тока (100 раз в 1 с при частоте 50 Гц).
Для ограничения утечки тяговых токов в землю и тем самым снижения вредного воздействия блуждающих токов на подземные сооружения принимают меры по увеличению переходного сопротивления между рельсами и землей и уменьшению сопротивления рельсовой цепи.
Изоляции рельсов от земли способствуют щебеночный балласт, просвет между подошвой рельса и поверхностью балласта должен быть не менее 30 мм,. Все присоединенные к рельсам заземляющие провода и соединители изолируют от земли.металлических и железобетонных сооружений.
Схема расположения катодных и анодных зон на участках постоянного тока: 1 — катодная зона; 2 — анодная зона Рис-2 |
На линиях постоянного тока при прохождении поездов между рельсами и землей создается разность потенциалов (рис. 2.). Зоны потенциалов подразделяются на катодную I, где рельс по отношению к земле имеет отрицательный потенциал, что характерно для мест около тяговых подстанций, так как ток из земли стекает к рельсу; анодную 2, где рельс имеет положительный потенциал, что характерно для середины фидерной зоны, так как ток от рельса стекает в землю, и, где потенциал рельса может меняться Нормативным сопротивлением изоляции конструкций от земли-104ом
Тарельчатая пружина
Рельсовые стыки с одной (а) или двумя (б) тарельчатыми пружинами
Конструкция и размеры соединителя приварного