Птицезащищенные изоляторы — эффективное средство повышения надежности контактной сети Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.332.3

А. С. Дзюбин

ЗАО «НПО „Изолятор"»

ПТИЦЕЗАЩИЩЕННЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ -ЭФФЕКТИВНОЕ СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Сегодня в структуре отказов контактной сети (КС) отказы по вине изоляторов делят «почетное» первое место с повреждениями контактного провода (по 17 % от общего числа отказов), поэтому повышение надежности КС немыслимо без повышения надежности применяемых изоляторов.

контактная сеть, надежность, птицезащищенные изоляторы.

Главной причиной отказов изоляторов контактной сети (КС) является разрушение фарфоровых изоляторов в результате их повсеместного устаревания (рис. 1), поэтому замена фарфоровой изоляции со сверхнормативным сроком эксплуатации было приоритетным направлением в мероприятиях ОАО «РЖД» по повышению надежности КС на 2013 г. Вместо отслуживших свой срок фарфоровых изоляторов чаще всего применяются современные полимерные, надежность которых существенно выше, чем у фарфоровых или стеклянных.

Полимерные изоляторы для КС начали активно применяться в последние 20 лет. В течение этого времени конструкция полимерных изоляторов постоянно совершенствовалась. В 2001 г. на железные дороги России поступили первые полимерные изоляторы производства ЗАО «НПО „Изо-лятор“», которые получили популярность у эксплуатационных подразделений благодаря своей высокой надежности. За 12 лет сотрудничества с ОАО «РЖД» предприятие «НПО „Изолятор“» поставило на железные дороги более 1 млн изоляторов; были разработаны и успешно зарекомендовали себя на контактной сети железных дорог долговечные и кислотостойкие модификации полимерных изоляторов. Каждая из них вобрала в себя все положительные характеристики предыдущих поколений полимерных изоляторов, последняя модификация полностью соответствует международным стандартам полимерных изоляторов, а по некоторым показателям превосходит их.

53

39 %

Другие Пробой Перекрытия Разрушение Вандализм причины (птицы, (фарфоровые) (стеклянные)

загрязнения,

гроза)

Рис. 1. Распределение по видам отказов изоляторов контактной сети

всех типов в 2012 г.

Однако если вернуться к причинам отказов изоляторов контактной сети, можно констатировать, что на втором месте стоят отказы, не связанные с материалом, из которого изготовлен изолятор, и даже с надежностью самого изолятора: это отказы по причине электрических перекрытий по воздуху из-за внешних причин (птиц, сильных загрязнений, при грозе и т. д.), поэтому новая разработка «НПО „Изолятор“» - птицезащищенные изоляторы - направлена на решение проблемы перекрытий из-за внешних причин, главной из которых в статистике отказов изоляторов КС являются птицы.

За последние десятилетия появилось множество образцов птицезащитных устройств (ПЗУ), предназначенных для предотвращения гибели птиц и (или) повреждения ими электрооборудования. В основу разработок ПЗУ были положены различные подходы:

• применение заградительных элементов, препятствующих посадке птиц: сеток, «ершей», «метелок» из распущенных отрезков металлического троса, «гребенок» из диэлектрических материалов или проволоки, вертушек;

• применение оптических репеллентов (в виде объемных специальным образом раскрашенных тел - шаров, конусов, блестящих ленточек и др.);

• применение отпугивающих средств активного действия - проволочных репеллентов под электрическим потенциалом;

• использование источников шумовых отпугивающих сигналов;

• экранирование заземленных элементов и (или) элементов электроустановки под электрическим потенциалом (концевых участков траверсы),

54

проводов и оголовков рабочих изоляторов изолирующими кожухами из полимерных диэлектрических материалов;

• установка отвлекающих присад на опорах или на отдельных шестах.

Многие из перечисленных устройств показали свою неэффективность: птицы быстро привыкают к ним, а некоторые даже способствовали повышенному вниманию со стороны птиц в местах их установки. Кроме того, некоторые ПЗУ (особенно металлические штыри, присады) приводили к ранениям и вследствие этого - к гибели птиц и были запрещены законодатель-свом Российской Федерации как приносящие значительный ущерб животному миру (нормативы стоимости птиц, утвержденные министерством природных ресурсов и экологии России, весьма высоки: минимум - одна тысяча рублей, максимум - один миллион сто тысяч рублей за одну погибшую особь в зависимости от вида птицы.

Как показал опыт эксплуатации, наиболее эффективной защитой от птиц является экранирование диэлектрическими кожухами, чтобы исключить замыкание птицей металлических элементов электроустановки, расположенных друг от друга на расстоянии, соизмеримом с размерами птиц, и находящихся под разными электрическими потенциалами.

Анализ отказов изоляторов КС по причине перекрытия птицами показывает, что такие случаи происходили только с изоляторами, у которых расстояние между металлическими частями, находящимися под разными электрическими потенциалами, - разрядный промежуток - менее 400 мм. Большинство изоляторов КС имеют именно такой разрядный промежуток, поэтому в новых птицезащищенных изоляторах «НПО „Изолятор“» главным фактором защиты КС от птиц является увеличение разрядного промежутка у горизонтально эксплуатируемых изоляторов до безопасного для птиц размера. Таким образом, на птицезащищенных изоляторах разрядный промежуток увеличился до двух раз для изоляторов постоянного тока и до 1,5 раз - для изоляторов переменного тока, при этом габаритные размеры изоляторов, используемых в консолях, остались неизменными для обеспечения взаимозаменяемости. Дополнительным фактором защиты от птиц является отсутствие на изоляторе участков, удобных для посадки: вся поверхность изолятора покрыта частыми тонкими ребрами, что исключает возможность приземления крупной птицы на сам изолятор (рис. 2б).

Одновременно с увеличением разрядного промежутка в 1,5-2 раза увеличились и разрядные характеристики изоляторов - также примерно в 1,5-2 раза, что существенно снижает вероятность перекрытия изоляторов за счет других внешних воздействующих факторов: при сильном загрязнении, грозе и т. д. Таким образом, применение птицезащищенных изоляторов позволит снизить отказы КС по причине перекрытия изоляторов не только птицами, но и по всем другим перекрытиям. Необходимо отметить: поскольку надежность современных полимерных изоляторов существенно выше, чем

55

а

Рис. 2. Отличие обычных полимерных изоляторов (а) от птицезащищенных (б)

фарфоровых или стеклянных (они не подвержены разрушениям и вандализму), отказы, связанные именно с перекрытиями полимерных изоляторов, занимают более 80 % в статистике отказов полимерных изоляторов КС. Поэтому применение птицезащищенных полимерных изоляторов позволит увеличить надежность полимерных изоляторов в несколько раз, а при замене фарфоровых и стеклянных изоляторов на птицезащищенные полимерные -в десятки раз.

Отдельно хотелось бы остановиться на подвесных птицезащищенных изоляторах. В отличие от горизонтально эксплуатируемых изоляторов, вертикальные (подвесные) изоляторы подвержены электрическим перекрытиям по струе помета птицы, располагающейся на траверсе над изолятором, и перекрытиям в результате накопившихся с течением времени отложений помета на изоляционной части изолятора. Для вертикальных изоляторов небольшого размера, как и для горизонтальных, возможно короткое замыкание через птицу, например, при чистке клюва о заземленный оконцеватель изолятора птицей, сидящей на тросе рядом с изолятором, находящимся под напряжением.

Для исключения загрязнения изоляторов пометом подвесные птицезащищенные изоляторы снабжены увеличенным в диаметре верхним ребром, которое не позволяет загрязняться пометом всему изолятору, а для исключения двух других факторов применяется птицезащитный экран. В отличие от известных экранов (зонтиков, козырьков) круглой формы, применяемый в птицезащищенных изоляторах «НПО „Изолятор“» экран имеет вытянутую вдоль провода форму (рис. 3). Как и в случае применения круглого экрана, он не позволяет птице, сидящей рядом с изолятором, прикоснуться к заземленной части изолятора, а также прерывает струю помета на пути к проводу. Однако, в отличие от круглого экрана, зауженная форма экрана в направлении,

56

Рис. 3. Птицезащищенный подвесной изолятор с защитным экраном

перпендикулярном проводу, позволяет дождям беспрепятственно смывать пылевые загрязнения с поверхности изоляционной части изолятора. Птицезащитный экран является съемным и допускает установку в положение, оптимально отвечающее техническим и габаритным требованиям устройства, на котором устанавливается изолятор.

Кроме функции птицезащиты в подвесных и натяжных птицезащищенных изоляторах учтены пожелания специалистов ОАО «РЖД», монтирующих изоляторы КС: изоляторы имеют габаритную длину, максимально соответствующую аналогичной гирлянде тарельчатых изоляторов, что в разы сокращает трудоемкость замены изоляторов. Соответственно, при установке данных изоляторов минимизируются затраты ОАО «РЖД» на регулировку струн и тросов.

Заключение

Резюмируя изложенное, скажем, что широкое серийное применение полимерных птицезащищенных изоляторов значительно повысит надежность контактной сети железных дорог, поскольку минимизирует отказы, связанные с перекрытием изоляторов птицами, а также при грозе и загрязнениях. Кроме того, будет наблюдаться экономический эффект, обусловленный не только общим повышением надежности контактной сети, но и минимизацией трудозатрат при замене изоляторов.

Нельзя не отметить и то, что с появлением птицезащищенных изоляторов стало возможным повсеместное выполнение при строительстве и модер-

57

низации контактной сети требований Правительства Российской Федерации по защите животного мира, регламентируемых постановленим от 13 августа 1996 г. № 997 «Об утверждении Требований по предотвращению гибели объектов животного мира при осуществлении производственных процессов, а также при эксплуатации транспортных магистралей, трубопроводов, линий связи и электропередачи».

© Дзюбин А. С., 2015

58