Искровой промежуток для цепи защиты опор контактной сети

Полезная модель относится к устройствам защиты опор контактной сети и сооружений электрифицированных железных дорог от протекания блуждающих токов и пропуска токов в рельсовую цепь, для защиты подземных сооружений от электрокоррозии токами, стекающими с рельсов через заземляющие проводники и арматуру фундаментов в грунт.
Известен оксид-цинковый разрядник для использования в столбе электрификации железнодорожной контактной сети (CN2129233 (Y), МПК В60М 5/00, Н01Т 4/00, 1993-04-07). Полезная модель относится к цинк-оксидному разряднику, используемому для защиты от замыкания на землю и индикации этого замыкания контактной мачты электрифицированной железной дороги. Образование искры цинк-оксидного разряда обеспечивается путем установки цинк-оксидного клапана в виде листов с различными разрушительными напряжениями, расположенных между электродами. Искра цинк-оксидного разряда может образовываться параллельно, и разрыв цепи обеспечивает последующие защиту. Разрядник может быть использован в течение многих раз. Имеется двойное уплотнение в виде уплотнительной оболочки для термической усадки и упругой смолы. Может быть обеспечена устойчивость к влаге и выветриванию, стойкость к старению. Полезная модель подходит для установки и эксплуатации на месте установки.
Недостатком технического решения является то, что речь идет о разряднике или по другому - ограничителе перенапряжения. Он применяется для защиты электроустановок и опор от токов короткого замыкания или от последствий попадания молнии и не может использоваться для защиты арматуры фундаментов и опор контактной сети от протекания по ним блуждающих токов, а также для пропуска тока в рельсовую цепь при пробое изоляции контактной сети и высоковольтных линий продольного электроснабжения, проходящих по опорам контактной сети. Принцип действия заключается в устранении избыточного напряжения на контактах вызывающих искровой и дуговой разряды в межконтактном промежутке. Кроме того, разрядник имеет высокую стоимость.
Известен диодный заземлитель (RU 2 049 689, МПК В60М 5/00, опубликовано: 10.12.1995), содержащий полупроводниковый диод, размещенный в металлическом корпусе и укрепленный между электродами, первый из которых электрически связан с внутренней поверхностью корпуса, а второй снабжен резьбой и выведен наружу через центральное резьбовое отверстие электроизолирующей крышки с возможностью соединения гайкой с резьбовым концом одного из контактных стержней, отличающийся тем, что корпус выполнен куполообразным, крышкодискообразной, а анод таблеточным, электроды снабжены кольцевыми выступами и установлены соосно друг с другом по обе стороны диода с возможностью введения своих выступов в кольцевые канавки на обращенных к ним поверхностях последнего, в суженной части корпуса по его центральной оси с противоположных сторон стенки выполнены глухие резьбовые выемки с возможностью ввертывания в них резьбовых концов первого электрода и другого контактного стержня, на цилиндрической части крышки и внутренней кромке расширенной части корпуса выполнена резьба с возможностью фиксации крышки в корпусе. При нормальных условиях работы опоры контактной сети ее металлические конструкции защищены от воздействия блуждающих токов из рельсовой цепи из-за большого сопротивления диода, установленного в анодной или знакопеременной зонах.
Недостатком является сложность подбора полупроводникового диода по параметрам для тяжелых условий эксплуатации и предотвращения попадания влаги внутрь корпуса, что приводит к уменьшению надежности срабатывания диодных заземлителей и повышению стоимости изготовления, а также затрат труда на их установку и ремонт.
Наиболее широко в настоящее время используются, так называемые искровые промежутки ИП, предназначенные для защиты арматуры фундаментов и опор контактной сети от протекания по ним блуждающих токов, а также для пропуска тока в рельсовую цепь при пробое изоляции контактной сети или высоковольтной линии продольного электроснабжения, проходящей по опорам контактной сети. Для определения состояния искрового промежутка, установленного в цепи защиты железобетонных опор контактной сети, имеются устройства контроля состояния искрового промежутка, например, RU 69 462, МПК В60М 5/00, G01R 27/18, опубликовано: 27.12.2007.
В настоящее время промышленностью выпускаются искровые промежутки типа ИП-3 по ТУ 3185-642-01124276-2011 и их эквиваленты: ИПМ-Ч, ИПМ-С, ИПМ-62, ИП3-1 и др. Требования ТУ соответствуют ГОСТ 55602-2013 в части касающейся искровых промежутков для опор контактной сети.
Основными недостатками существующей конструкции являются:
применяемые в конструкции, в качестве изолирующих, материалы, такие как, АГ-4 В и слюда листовая практически не выпускаются промышленностью и требовательны к квалификации персонала, реализующего технологию. При механическом повреждении поверхностного слоя АГ-4 В возрастает его гигроскопичность и снижаются диэлектрические свойства - изделие становится непригодным к эксплуатации;
низкая технологичность и как следствие дороговизна исполнения - чугунное литье мелких деталей и формование изоляционного слоя требуют изготовления пресс-форм, величина поля допуска заготовки не позволяет производить автоматизацию производства;
низкая безопасность в эксплуатации - известны случаи мгновенного разрушения (взрыва) с распространением осколков конструкции изделия при появлении тока короткого замыкания, что крайне небезопасно для находящихся вблизи граждан.
Проблема заключается в необходимости создания современного безопасного при эксплуатации в различных климатических условиях устройства искрового промежутка.
Технический результат заключается в конструктивном исполнении, исключающем возможность появления и распространения осколков в случае мгновенного разрушения при появлении тока короткого замыкания, а также упрощении изготовления и автоматизации производства устройства.
Указанный технический результат достигается в искровом промежутке для цепи защиты опор контактной сети, содержащем изолирующее кольцо, размещенное в пространстве куполообразной крышки и укрепленное между электродными шайбами, первая из которых электрически связана контактной шайбой с внутренней поверхностью крышки, а вторая - электрически связана посредством резьбового соединения с нижним выводом, выведенным наружу через центральное отверстие электроизолирующего основания, связанного с крышкой посредством резьбы, при этом соосно упомянутому резьбовому соединению установлена изолирующая втулка, отделяющая его от упомянутых электродных шайб, тем, что куполообразная крышка выполнена из упругопластичного материала, а электроизолирующее основание - из полиамида.
Кроме того, упругопластичный материал представляет собой листовую или трубную сталь для изготовления упомянутой куполообразной крышки штамповкой или ротационной вытяжкой с последующим покрытием гальваническим цинком 20-25 мкм.
Кроме того, упомянутые изолирующая втулка и/или изолирующее кольцо выполнены из фторопласта.
Кроме того, верхний вывод закреплен в отверстии, выполненном в материале куполообразной крышки.
Кроме того, в устройство введена заглушка, установленная в сквозном отверстии на вершине куполообразной крышки, а верхний вывод закреплен в глухом отверстии, выполненном в материале заглушки. Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен прототип ИП по ТУ 3185-642-01124276-2011. На фиг. 2 представлен искровой промежуток для цепи защиты опор контактной сети.
Искровой промежуток для цепи защиты опор контактной сети, содержит изолирующее кольцо 1, размещенное в пространстве куполообразной крышки 2 и укрепленное между электродными шайбами 3, первая из которых электрически связана контактной шайбой 4 с внутренней поверхностью крышки 2, а вторая - электрически связана посредством резьбового соединения 5 с нижним выводом 6, выведенным наружу через центральное отверстие электроизолирующего основания 7, связанного с крышкой 2 посредством резьбы 8, при этом соосно упомянутому резьбовому соединению 5 установлена изолирующая втулка 9, отделяющая его от упомянутых электродных шайб 3. Куполообразная крышка 2 выполнена из упругопластичного материала, а электроизолирующее основание 7 - из полиамида.
Упругопластичный материал представляет собой листовую или трубную сталь для изготовления упомянутой куполообразной крышки штамповкой или ротационной вытяжкой с последующим покрытием гальваническим цинком 20-25 мкм.
Упомянутые изолирующая втулка 9 и/или изолирующее кольцо 1 выполнены из фторопласта.
Верхний вывод 10 закреплен в отверстии, выполненном в материале куполообразной крышки 2.
В устройство может быть введена заглушка (не показана), установленная в сквозном отверстии на вершине куполообразной крышки 2, а верхний вывод 10 закреплен в глухом отверстии, выполненном в материале заглушки.
В измененной конструкции предполагается полностью отказаться от чугунного литья при изготовлении корпусных деталей, т.к. хрупкость чугуна, чувствительность к резким колебаниям температуры обуславливают предрасположенность к образованию осколков в случае мгновенного разрушения при искрообразовании.
Деталь «крышка 2» изготавливается из листовой стали или трубы методом штамповки или ротационной вытяжки с последующим покрытием гальваническим цинком 20-25 мкм. Заготовка имеет более точные размеры по сравнению с отливкой, что позволяет увеличить серийность выпуска и снизить объем последующей механической обработки. По соображениям безопасности такая конструкция так же предпочтительна, т.к. при разрушении будет деформироваться, а не распространять осколки. Соединение вывода 10 верхнего и заглушки так же обеспечивается посредством резьбы.
Для изготовления «электроизолирующего основания 7» используется термопластичный материал с соответствующими характеристиками - полиамид. Резьбу нарезают непосредственно на детали. Это так же позволяет применять для изготовления полуавтоматические установки, снижает водопоглащение детали и повышает диэлектрическую стабильность, снижает объем и трудоемкость окончательной механической обработки. Контакт пластик-металл позволяет облегчить монтаж резьбового соединения при сборке и ремонте в процессе эксплуатации ввиду отсутствия взаимной коррозии.
Материал детали «изолирующая втулка 9» заменяется на более технологичный фторопласт Ф4 по аналогичным причинам.
Материал детали «изолирующее кольцо 1» заменяется на фторопласт Ф4 ввиду нестабильности размеров и электрических свойств применяемого в прототипе природного мусковита.
Таким образом, обеспечивается технический результат, который заключается в конструктивном исполнении, исключающем возможность появления и распространения осколков в случае мгновенного разрушения при появлении тока короткого замыкания, а также упрощении изготовления и автоматизации производства устройства.