Kontakttīkls

Dzelzceļa gaisvada kontakttīkla ķēžu piekare

Kontakttīkls ir inženiertehniskas būves un iekārtas, kas kalpo elektrotransportam — dzelzceļam, pilsētas sabiedriskajam transportam (tramvajs, trolejbuss, metropolitēns), funikuleram u.c., lai elektroenerģiju no vilces apakšstacijām pievadītu elektroritošajam sastāvam (turpmāk - ERS).

Strāvas noņēmēju kontaktu nodrošina ar kontaktvadu vai kontaktsliedi.

Sliežu transporta sliedes, kuras uzņem dinamiskās slodzes no ritošā sastāva, lielākoties papildus izmanto arī vilces sproststrāvas aizvadīšanai un tās parasti netiek uzskatītas par kontakttīkla daļu, jo nenodrošina tiešu elektrobarošanu pirms patērētāja (vilces dzinēji, elektroiekārtas u.c.).

Galvenie kontakttīkla elementi ir:

Balsti un atbalsta konstrukcijas;
Ķēžu piekare (pievilcējstienis, konsole, izolators, nesējtrose, kontaktvads, vantis, fiksators, izolators);
Papildaprīkojums;
Kontakta, barojošie un pastiprinošie vadi, kas pieslēgti elektrotīklam.

Par kontakttīklu ekspluatāciju, apkopi un remontu atbild elektroenerģētikas speciālisti.

Dzelzceļa kontakttīkla tehniskā ekspluatācija

Galvenās elektrificētu dzelzceļu būves un iekārtas ir pazeminošās vilces apakšstacijas, elektropārvades līnijas un kontakttīkls, barojošās līnijas un sekciju posteņi.^[1] No elektropārvades enerģētiskajām sistēmām uz vilces apakšstacijām pievada augsta sprieguma (6 — 220 kV) trīsfāžu maiņsstrāvu. Vilces apakšstacijā spriegumu pārveido: maiņstrāvas dzelzceļa līnijām uz vienu fāzi ar spriegumu 27,5 kV; līdzstrāvas — 3,3 kV^[1]. No vilces apakšstacijām pa barojošajām līnijām elektroenerģiju pārvada kontakttīklā un tālāk caur strāvas noņēmējiem un komutējošo aparatūru — pie ERS vilces dzinējiiem. No vilces dzinēja caur riteņpāriem, sliedēm un pa nosūcējlīniju strāva atgriežas vilces apakšstacijā.

Par barojošām līnijām kalpo vadi, kuri piekārti kontakttīkla balstiem. Vadi pievienoti vilces apakšstaciju kopnēm caur speciāliem izslēdzējiem, kas pasargā kontakttīklu no īssavienojumiem, bet pie kontakttīkla caur sekcijas izvienotājiem, kas ļauj atslēgt vai pieslēgt spriegumam atsevišķu sekciju no vietas ar kloķi vai ar distances vadības aparātiem. Pie vilces apakšstacijām, papildus var nodrošina ar elektroenerģju piegulošos rajonus, kas tāpat var būt dzelzceļa transporta līnijas objekti. Pazeminošās transformatoru apakšstacijas ar izvērstu elektroapgādes līniju tīklu (spriegums 6 — 10 kV, 35 kV un 220 — 380 V) nodrošina ar elektroenerģiju SCB iekārtas, depo, pārbrauktuvju, staciju un pieturu apgaismojumu u.c. Posma iekārtas pieslēdz paralēlajām elektroapgādes līnijām.

Kontakttīklu darbam derīgā stāvoklī uztur ar izolētiem torņiem, automotrisēm, drezīnām ar izolētajiem laukumiem, kas ļauj veikt darbus uz kontakttīkla bez sprieguma noņemšanas, speciāli aprīkotām automašīnām ar paaugstinātu caurbraukšanas spēju sarežģītos ceļa un bezceļa apstākļos u.c.

Kontakttīkls sastāv no dzelzsbetona vai metāliskajiem balstiem, uz kuru speciālām konsolēm piestiprināts augšējais vads — nesējtrose. Pie tās ar vantīm stiprina vienu vai divus kontaktvadus. Kontakttīkls posmos ir sadalīts 1200 — 1600 m temperatūras izplešanās enkuriecirkņos. Lai strāvas noņēmēju kontaktieliktņu nodilums būtu vienmērīgs, kontaktvadu taisnos iecirkņos izvieto zigzagveidā pret ceļa garenasi, ko panāk ar fiksatoru palīdzību, kas piestiprināti katram balstam. Katrs zigzags vienāds ar 300 mm.^[1] Kā nesējtroses izmanto vara vai bimetāliskus vadus, bet līdzstrāvas iecirkņos tikai vara vadus. Kad kontakttīkla kopējais šķēlums (nesējtrose un kontaktvads) nav pietiekams, uz speciāliem balstu kronšteiniem uzstāda pastiprinošos vadus, kuri, pieslēgti kontaktpiekares punktu rindā, kopīgi veido veselu kopumu. Kā kontaktvada materiāls kalpo tikai cieti stiepts elektrolītiskais varš. Augsta sprieguma nesējtrosi un kontaktvadu droši izolē no balstiem.

Temperatūru puskompensējošās un kompensējošās ķēžu piekares ļauj palielināt strāvas noņēmēju pārvietošanās ātrumu pa kontaktvada virsmu. Puskompensējošā — līdz 130 km/h, kompensējošā — līdz 180 km/h.^[1] Puskompensējošai ķēžu piekarei kontaktvadu, mainoties temperatūrai, nospriego kompensatori attiecībā pret nekompensēto nesošo trosi. Kompensējošai ķēžu piekarei gan nesējtrosei, gan kontaktvadam ir kompensatori, kas neatkarīgi no temperatūras ķēžu piekari notur pastāvīgā augstumā virs sliežu ceļa.

Ziemas perioda meteoroloģiskie apstākļi ievērojami pasliktina kontakttīkla un ERS strāvas noņēmēju darbu. Temperatūras pazemināšanās palielina nekompensēto vadu (nesējtroses) nostiepumu, kas palielina kontaktvada augstumu laidumā un pasliktina ERS strāvas noņēmēju darbu. Kontakttīkla regulēšana nodrošina kontaktvada horizontālu stāvokli pie temperatūras -10 C. Pie citām temperatūrām vadu nokari nosaka pēc speciālām tabulām. Ievērojami kontakttīkla darbu apgrūtina atkala. Slikta ledus kārtas strāvas vadāmība noved pie kontakttīkla pārdegšanas. No ledus vadus attīra elektriskā vai mehāniskā veidā. Pirmajā gadījumā kontaktvadu uzsilda, izlaižot pa to strāvu, kontaktpiekari savienojot caur speciālu ierīci ar vilces sliedi. Atkalai ir pakļauti arī ERS strāvas noņēmēji, tāpēc tos arī periodiski attīra no ledus. Pirms atkalas strāvas noņēmējus pārklāj ar speciālu pretapledojuma smērvielu. Mehāniskā veidā ledu attīra ar izolētiem stieņiem no izolētiem torņiem. ERS tāpat izmanto speciālus vibro strāvas noņēmējus ledus nokratīšanai. Elektrolokomotīves gaitas attīstīšanai un vilces nodrošināšanai atkalas laikā lieto vienlaikus divus strāvas noņēmējus. Izbraucot posmā ar tīru kontaktvadu - pirmo strāvas noņēmēju kustības virzienā nolaiž. Manevru darbus atkalas laikā veic ar paceltiem abiem strāvas noņēmējiem.

Stiprs vējš noliec kontavtvadu no tā normāla stāvokļa. Pie tam tas var iziet ārpus strāvas noņēmēja slieces darba zonas un pakļūt zem tā raga. Rezultāts - vanšu un fiksatoru aprāvums, slieces atrāvums un strāvas noņēmēja sabrukums. Dažos gadījumos iespējama arī kontaktvada noraušana. Vējainos rajonos stabilu kontakttīkla darbu nodrošina ar dubultiem kontaktvadiem, slīpo rombveida ķēžu piekari un stingriem spraišļiem.

Sekcijas izvienotāji

Līdzstrāvas 3,3 kV kontakttīkla sekcijas izvienotājs

Sekcijas izvienotāji paredzēti atsevišķu kontakttīkla sekciju (iecirkņu) savienošanai vai izvienošanai, kā arī barojošo līniju pieslēgšanai kontakttīklam. Līdzstrāvas iecirkņos ekspluatē dažādu sekciu izvienošanas tipus, t.sk tādus, kas ļauj strādāt pie ilgstošas strāvas režīmā - 3000 A un - sprieguma 3,0 kV, kā arī pastiprinātie izvienotāji strāvai - 4000 A.

Sekcijas izvienotājus montē uz speciāliem kronšteiniem ķēžu piekares balstos. Vismaz 2 m no izvienotājiem neizvieto nekādus vadus un citas konstrukcijas. Izvienotājus novieto ne zemak kā 6 m no zemes, bet grūtāk aizsniedzmās vietās - 5,0 m.

Piemēram, līdzstrāvas izvienotājs "PKS-3,3/3000" ietver šādus konstruktīvos elementus: sviru; kustīgo kronšteinu; kustīgo izolatoru; kustīgo nazi; kronšteinu; apvalku; elektriskā loka (liesmas) slāpējošos ragus; nekustīgs nazi; abalstu; pamatni; vadu spiedskavu; sprostplāksni; spiedskavu; atsperi; vāciņu; līsti; lameli.

Kravu iekraušanas un izkraušanas vietās, kā arī darbinieku staigāšanai pa ritošā sastāva jumtiem, pielieto izvienotājus ar sazemēšanas nažiem.

Izvienotāju piedziņām jābūt aizslēgtām. Savienotāja kustīgo izolatoru un pievadu savieno ar vārpstu vai vilktni. Dažkārt pielieto trošu vilktni.

Motora pievadam tajā pat laikā jāļauj manuālas izvienotāju pārslēgšanas iespējamība. Izvienotājus pārslēdz slodzes strāvai klāt neesot.

Lai izvienošanas laikā izvairītos no naža mijiedarbības virsmu elektriskā loka piedegumiem, līdzstrāvas izvienotājus aprīko ar liesmu slāpējošiem ragiem. Tāpat atsevišķos gadījumos aprīko maiņstrāvas izvienotājus,

Izvienotājus uzstāda vertikāli uz speciālu atbalsta bultu izolatoriem. Viens no izolatoriem ir nekustīgs, bet otru - ar speciālas vārpstas palīdzību tā lejasdaļā novirza no vertikāla stāvokļa. Pārslēdzot pievada kloķi slīpā stāvoklī, nazis iziet no izvienotāja lūpām un pārtrauc elektrisko ķēdi. Blīvu naža piespiedi izvienotāja lūpām nodrošina tērauda atsperes. Vadus pie katras izvienotāja galviņas piespiež bultskrūvju spiedskavas, kas aprēķinātas uz četriem vadiem, kur katram vadam šķērsgriezuma laukums līdz 120 mm².

Elektromagnētiskā mijiedarbība starp dažādām elektrificētām dzelzceļa līnijām

Kad blakus novietotas elektrificētas līnijas, kas izmanto dažādas elektrifikācijas sistēmas, piemēram, 3 kV līdzstrāvu un 25 kV maiņstrāvu, ir jāņem vērā elektromagnētiskā lauka mijiedarbība. Lai gan standarta attālums starp sliežu ceļu asīm var būt aptuveni 4,1 metri, kas ir lielāks nekā mazāka izmēra infrastruktūrā, elektromagnētiskās mijiedarbības problēmas var saglabāties.

25 kV sistēma rada spēcīgu elektromagnētisko lauku, kas var izraisīt indukciju līdzstrāvas sistēmas tuvumā esošajos metāliskajos objektos un vados. Tas var radīt nelielas induktīvās strāvas līdzstrāvas kontaktlīnijā un apkārtējās sistēmās, kā arī traucēt signālu pārraidi un darbību. Šī ietekme var būt īpaši izteikta, un katrai līnijai ir atšķirīga signālu vai telekomunikāciju sistēma, jo maiņstrāvas lauka traucējumi ir stiprāki un var negatīvi ietekmēt vājstrāvas signālus līdzstrāvas sistēmā.

Aizsardzības pasākumi

Lai novērstu elektromagnētisko ietekmi, jānodrošina pareiza zemējuma un ekranēšanas sistēmu ieviešana. Zemējuma sistēma samazina potenciālos draudus, kas saistīti ar sprieguma starpību un strāvas noplūdēm starp abām līnijām. Elektromagnētiskais ekrāns starp līnijām palīdz kontrolēt induktīvo strāvu un signālu traucējumus.

Lai nodrošinātu signālu pārraides kvalitāti un drošību, jāievieš papildu filtru un aizsardzības mehānismi pret elektromagnētiskajiem traucējumiem. Savstarpēji pārslēdzamās zonās un fiziskās mijiedarbības vietās starp līnijām nodrošinātās izolācijas pasākumi, lai novērstu strāvas noplūdi vai sprieguma izmaiņas.

Drošs attālums

Dzelzceļa inženierijā par drošu attālumu starp dažādām elektrificētām līnijas strāvu vadošajām daļām uzskata aptuveni 10 līdz 15 metrus. Šajā attālumā elektromagnētiskā lauka ietekme uz blakus esošajām līnijām ir minimāla. Tomēr, ja tiek pielietoti atbilstoši aizsardzības pasākumi, piemēram, efektīva ekrānēšana un zemējuma sistēmas, šo attālumu var ierobežot, lai saglabātu sistēmu drošību un veiktspēju.