УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ АРМАТУРЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОТ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для защиты от электрокоррозионного разрушения металлической арматуры в подземной части железобетонных опор контактной сети железных дорог с электрической тягой на постоянном токе.
Для защиты арматуры железобетонной опоры контактной сети от электрокоррозионного разрушения в подземной части и защиты арматуры от протекания по ней тока при выносе высокого потенциала на закрепленную на опоре консоль, поддерживающую контактный провод, используются различные устройства и технические средства.
Известна защиты арматуры опор от коррозионного разрушения в подземной части (К-146-1996 «Указания по техническому обслуживанию ремонту опорных конструкций контактной сети». Министерство путей сообщения РФ. Управление электрификации и электроснабжения. М., 1996, с.61), состоящая из защитного покрытия, нанесенного на наружную поверхность фундаментной части опоры, и заглушки, которой оснащен нижний торец опоры. Если защитное покрытие нанесено не только на наружную поверхность фундаментной части опоры, но и на ее внутреннюю поверхность, заглушку можно не устанавливать.
Недостатком такой защиты является снижение при эксплуатации защитных свойств покрытия, способствующее проникновению влаги в объем бетона в подземной части опоры, что инициирует процессы электрокоррозионного разрушения арматуры воздействующими на нее при эксплуатации блуждающими и перетекающими токами. Кроме того, сохраняется высокая вероятность разрушения арматуры опоры в надземной и подземной ее частях при воздействии высокого напряжения на поддерживающую контактные провода консоль, что может быть вызвано разрушением и перекрытием изоляторов, изолирующих консоль от контактного провода, грозовыми или иными перенапряжениями.
Известно устройство защиты арматуры опоры от воздействия выноса высокого потенциала на консоль (ЦЭ-868: «Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. М. 2002, 184 с), включающее глухое заземление консоли опоры, выполненное в виде стального прутка диаметром не менее 8 мм, именуемого «спуск», посредством которого консоль соединяется с рельсом. При таком соединении спуск подключен параллельно арматуре опоры и при приложении к консоли высокого напряжения
спуск, по отношению к арматуре опоры, является низкоомным шунтом, принимающим на себя основную токовую нагрузку.
0
Недостатком такой защиты является ограничение области применения только опорами с сопротивлением цепи заземления R≥10 кОм, величину которого обеспечивает изоляция от арматуры синтетическими втулками болтов, крепящих консоль на железобетонной опоре контактной сети. Старение материала синтетических втулок при эксплуатации и потеря ими электроизоляционных свойств приводит к тому, что выносимый спуском на консоль потенциал рельса при прохождении электроподвижного состава, будет сопровождаться протеканием тока в землю по арматуре со стороны консоли и, как следствие, электрокоррозией арматуры в подземной части опоры.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в («Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети» (К-146-2002)/МПС РФ - М.: Трансиздат, 2003, с.12. ЦЭ№197-5/1-2. Технологические карты на работы по содержанию и ремонту устройств контактной сети электрифицированных железных дорог. Книга II «Техническое обслуживание и текущий ремонт», глава 1.2. «Диагностические испытания и измерения». - М.: МПС, Департамент Э и Э. - 1999. - 427 с.»), включающее установленный между рельсом и консолью опоры пороговый коммутирующий элемент (ПКЭ), срабатывающий при приложении к нему напряжения U=1600±100B. Имея в исходном состоянии сопротивление в десятки МГОм, ПКЭ препятствует протеканию тягового тока по арматуре опоры в грунт со стороны консоли и в том случае, когда синтетические втулки полностью разрушены, а крепящие консоль болты контактируют с металлом арматуры опоры. При воздействии на консоль потенциала Up>1500 В происходит электрический пробой ПКЭ, сопротивление которого снижается до долей Ома, что сопровождается подключением параллельно арматуре опоры временного низкоомного щунта, состоящего из последовательно соединенных электрически пробитого ПКЭ и спусков «рельс-ПКЭ», «ПКЭ-консоль». Образованный между консолью и рельсом временный низкоомный шунт воспринимает на себя основную, по отношению к арматуре опоры, токовую нагрузку при высоковольтном воздействии на консоль. Сопротивление ПКЭ возвращается к исходному значению (десятки МГОм) при прекращении высоковольтного воздействия на консоль. Болты, крепящие консоль на опоре, изолированы от металлической арматуры опоры с помощью электроизоляционных втулок.
Недостатком устройства является отсутствие защиты арматуры от перетекающего по ней в подземной части опоры тягового тока, растекающегося от рельса по грунту при движении электроподвижного состава. Перетекающий по арматуре опоры тяговый ток по величине составляет около 1,5% от суммарного тягового тока, растекающегося от рельса по грунту. Но за эксплуатационный период (десятки лет) на участках железнодорожного пути с повышенным энергопотреблением перетекающим по арматуре в подземной части опоры тяговым током
может быть вызвано серьезное электрокоррозионное разрушение арматуры, снижающее несущую способность опоры.
Задачей данной полезной модели является повышение степени защиты арматуры подземной части железобетонных опор от электрокоррозионного разрушения тяговым током, возникающим при движении злектроподвижного состава.
Поставленная задача согласно полезной модели реализована в устройстве защиты арматуры железобетонных опор контактной сети от электрокоррозионного разрушения, включающей пороговый коммутирующий элемент, подключенный между рельсом и консолью опоры, синтетическую втулку, изолирующую консоль от арматуры, благодаря тому, что в подземной части опоры установлен проводящий экран, защищающий арматуру в подземной части опоры от тягового тока, растекающегося от рельса по грунту при движении электроподвижного состава, погруженный на глубину 30-35% от глубину погружения опоры.
2
Размещенный в подземной части опоры проводящий экран экранирует подземную части опоры и защищает ее арматуру от электрокоррозионного воздействия тягового тока, растекающегося от рельса по грунту при движении электроподвижного состава. Кроме того, в случае межэлектродной закоротки в пороговом коммутирующем элементе и разрушения синтетических втулок, изолирующих консоль от арматуры опоры, следствием чего является вынос потенциала рельса при прохождении электроподвижного состава на консоль и арматуру опоры, вызванный этим потенциалом ток, перетекающий со стороны консоли по арматуре в подземную часть опоры, стекает с наружной поверхности подземной части опоры на внутреннюю поверхность эквипотенциального проводящего экрана на всей его глубине погружения в грунт, а с наружной поверхности экрана ток стекает в поле, и далее, к источнику тягового тока. Дополнительная защитная противокоррозионная функция проводящего экрана проявляется в обеспечении равномерного отекания тягового тока с боковой поверхности опоры площадью около 2 м на окружающий ее проводящий экран во всех радиальных направлениях на глубине его погружения в грунт, что резко снижает вероятность формирования локальных участков электрокоррозионного разрушения арматуры в подземной части опоры.
На фиг.1 приведено схема защиты арматуры железобетонной опоры от электрокоррозионного разрушения, содержащая заявляемое устройство.
На фиг.2 представлена схема обтекания тяговым током подземной части опоры, защищенной полым цилиндрическим проводящим экраном.
Устройстве защиты арматуры железобетонных опор контактной сети от электрокоррозионного разрушения включает пороговый коммутирующий элемент 3, один вывод которого подключен к рельсу 1 металлическим спуском 2, а второй вывод соединен металлическим спуском 4 с консолью 5, закрепленной на железобетонной опоре 10 с помощью металлического болта 11, изолированного синтетической втулкой 12 от металлической арматуры 13 опоры
10. Консоль 5 через изоляторы 7 удерживает контактный провод 6 над железнодорожным полотном. В приямке 9 подземной части опоры 10 помещен проводящий экран 8.
В качестве размещенного в подземной части опоры проводящего экрана может использоваться состоящий из двух конструктивных частей полый металлический цилиндр, два металлических листа, соединенные между собой металлическим прутком, металлическая сетка, штыревые электроды, соединенные между собой металлическим прутком и иные другие конструкции экрана из иного проводящего материала, обеспечивающие эффективное экранирование металлической арматуры опоры от растекающегося по грунту тягового тока при движении электроподвижного состава. Проводящий экран может быть выполнен в виде слоя нанесенного на поверхность опоры эластичного покрытия, изготовленного на основе связующего с проводящим наполнителем, например, сажей или иным наполнителем.
При общей глубине погружения опоры в грунт на 3,0-3,5 метра, экран из проводящего материала погружают в грунт на глубину не более 1,0 метра, поскольку тяговой ток от рельса, в подавляющем большинстве случаев, растекается по приповерхностному слою грунта, толщиной не более одного метра. Тяговый ток, сопровождающий прохождение электроподвижного состава, растекается по грунту по пути наименьшего омического сопротивления, величина которого вблизи опоры будет определяться сопротивлением проводящего экрана, защищающего подземную часть опоры. Схематично выполнение проводящим экраном функции защиты арматуры в подземной части опоры от распекающего от рельса по грунту тягового тока представлено на фиг.2. Кривые 1а соответствуют линиям растекания тока от рельса до проводящего экрана 4, по которому ток обтекает опору 2, не взаимодействуя с ее арматурой 3 на глубине размещения проводящего экрана и далее с поверхности экрана 4 ток растекается по полю в направлении места установки источника тягового тока, чему соответствуют кривые 16.
Таким образом, применение заявляемого устройства обеспечивает защиту от электрокоррозионного разрушения арматуры подземной части железобетонных опор тяговым током,