Почему электрифицированные коридоры требуют специальной защиты рельсов
На электрифицированных железных дорогах ходовые рельсы выполняют функцию обратного проводника тягового тока. В системах постоянного тока обратный ток пойдет по любому пути с низким-сопротивлением обратно на подстанцию, а там, где изоляция рельса слабая, часть тока покидает рельс и проходит через балласт, бетонные шпалы и подземные стальные конструкции. Эта утечка называется блуждающим током, и, когда она течет из подземной стальной конструкции обратно к рельсу, она удаляет металл путем электролиза -, вызывая коррозию стенок рельса, вызывая коррозию отливок крепежных элементов и повреждая арматуру внутри бетонных шпал в течение нескольких сезонов эксплуатации. Таким образом, защита рельсов в электрифицированном коридоре означает контроль как за электрическим путем, так и за влажностью окружающей среды: поддерживать обратный ток на рельсах и не допускать попадания воды и солей на сталь.
Практика проектирования городских и магистральных систем постоянного тока позволяет поддерживать уровень паразитных токов ниже примерно 5 % от тягового обратного тока в соответствии с принципами EN 50122-2 и IEC 62128-2 по защите от паразитных токов. Линии переменного тока имеют другой профиль риска — индуцированные напряжения и пробои, а не электролиз — но по-прежнему применяются те же меры по изоляции и дренажу, поскольку сигнальные рельсовые цепи зависят от чистой изоляции рельсов.
Основные угрозы рельсам в электрифицированных коридорах
Коррозия паразитным током:Утечка постоянного тока на границе рельса-с-землёй концентрируется в местах стыков рельсов, местах крепления и плохо дренируемых зонах, где подошва и перемычка рельса теряют металл в результате электролиза.
Пробой изоляции:Влажные или загрязненные рельсовые подушки, датчики и концевые стойки теряют электрическое сопротивление, что приводит к резкому увеличению тока утечки после дождя или промывки туннеля.
Атмосферная коррозия:туннели, береговые линии и промышленные коридоры содержат в себе влажность, хлориды и абразивную пыль, ускоряя ржавление подошвы рельсов, зажимов и болтов.
Контактная деградация:Продукты коррозии между подошвой рельса и накладкой повышают контактное сопротивление, создают точки перегрева и снижают эффективную силу зажима системы крепления.
Основные меры защиты и характеристики
Пакет защиты электрифицированного коридора сочетает в себе изоляцию, покрытие, дренаж и мониторинг:
| Мера | Типичная спецификация |
|---|---|
| Композитная изоляционная прокладка под подошву рельса | На основе EPDM или PA6, электрическое сопротивление не менее 10^6 Ом в сухом состоянии, толщина соответствует профилю рельса. |
| Изоляционные измерительные блоки | Армированный стекловолокном нейлон класса PA66, блоки типа 9#/11# для регулировки манометра и электрической изоляции |
| Диэлектрическая смазка на крепеже | Не-непроводящая силиконовая или литиевая основа, рабочий диапазон от -40 до +120 градусов, повторное нанесение через интервалы проверки. |
| Коррозионно--стойкие покрытия | Горячеоцинкованные зажимы и болты или-обогащенная цинком краска для болтов в соответствии со стандартом ISO 1461, если указано. |
| Конструкция дренажа | Балластный откос, дренажные отверстия на пути плиты и герметизация кабельных желобов для сохранения рельса-к-земному пути сухим. |
| Изолированные рельсовые стыки | Электрическое сопротивление 10^8 Ом или более при 500 В постоянного тока для разделения рельсовых цепей, проверено при поставке. |
Значения сопротивления изоляции проверяются на заводе и повторно после установки; узел крепежа с чистой сухой подушкой и измерительным блоком обычно измеряет сопротивление в диапазоне 10^6 Ом, в то время как тот же узел с влажной,-загрязненной грязью подушкой может упасть ниже 10^3 Ом.
Сценарии применения
Метро и легкорельсовый транспорт постоянного тока:условия наиболее тяжелых блуждающих токов; каждое место крепления является точкой изоляции, а дренаж спроектирован намеренно.
Электрифицированные магистрали переменного тока напряжением 25 кВ:изоляция защищает цепи сигнальных путей и ограничивает коррозию; железнодорожный-к-дренажный дренаж в туннелях.
Туннель и прибрежные коридоры:преобладают влажность и хлориды; крепежные детали с покрытием и периодическая -смазка обеспечивают максимальный срок службы крепежных деталей.
Смешанные-транспортные и грузовые коридоры:тяжелые нагрузки на ось вызывают нагрузку на изоляционный слой, поэтому предпочтительны стойкие к истиранию-прокладки со стабильной жесткостью.
Точки выбора и работы
Укажите значения испытания сопротивления изоляции и метод испытания в спецификации на закупку, чтобы поставщики сертифицировали тот же параметр, который вы проверяете на месте.
Измеряйте потенциал шины-по-земли и ток утечки во время ввода в эксплуатацию и повторяйте измерения ежегодно на линиях постоянного тока.
Проверяйте колодки, измерительные блоки и состояние смазки внутри туннелей при каждом цикле технического обслуживания; повторно-наносите диэлектрическую смазку вместо замены деталей, в которых колодка неповреждена.
Ведите записи измерений изоляции на каждом участке пути, чтобы было видно постепенное ее снижение, прежде чем оно станет проблемой коррозии.
Распространенные заблуждения
«Только оцинкованные крепежные детали предотвращают коррозию, вызванную паразитным током».Цинковое покрытие защищает от ржавчины, но не останавливает электролиз -, только изоляция и дренаж контролируют ток утечки.
«Линии переменного тока не нуждаются в изоляции рельсов».Линии переменного тока по-прежнему несут сигнальные токи и страдают от вызванной коррозии; Для обоих необходим пакет изоляции и дренажа.
«Блуждающий ток — это проблема только мокрого-туннеля».Сухой балласт имеет более высокое удельное сопротивление, но рельсовые плиты и бетонные шпалы могут протекать на любой линии; риск зависит от качества изоляции, а не только от климата.
Часто задаваемые вопросы
Как коррозия блуждающего тока на самом деле повреждает рельс?
Когда тяговый ток просачивается из рельса в землю, а затем вытекает из подземной стальной конструкции, металл растворяется в точке анодного выхода. Со стороны рельса это проявляется в виде выбоин на перемычке и основании, тогда как заглубленные конструкции теряют массу в концентрированных местах; оба эффекта пропорциональны утечке заряда с течением времени.
Какое сопротивление изоляции должны обеспечивать рельсовые скрепления в электрифицированном коридоре?
Чистый, сухой крепежный узел с композитной подушкой и нейлоновым манометром обычно имеет сопротивление 10^6 Ом или более. Спецификации закупок для проектов метро обычно требуют этого значения или документированного метода испытаний, при котором сборка тестируется всухую и после определенного воздействия воды.
Для чего на крепеж наносится диэлектрическая смазка?
Диэлектрическая смазка герметизирует поверхность контакта между основанием рельса, зажимом и буртиком от воды и хлоридов, а также предотвращает образование пленок влаги с низким-сопротивлением. Это также облегчает будущую разборку, поскольку продукты коррозии никогда не смогут сварить детали.
Может ли горячее-оцинкование защитить рельсы от блуждающего тока?
Нет. Гальванизация — это анти-покрытие от ржавчины; это не влияет на электролитические потери металла, вызванные утечкой постоянного тока. Сам рельс не оцинкован при эксплуатации -. Защита обеспечивается за счет сохранения тока на рельсе и рельса сухим.
Как контролируется блуждающий ток на действующих линиях?
Операторы измеряют потенциал рельса-по-земли и ток, текущий через соединительные и заземляющие проводники, а также сравнивают измерения изоляции на каждом участке пути с течением времени. Устойчивые изменения указывают на то, что изоляционный или дренажный пакет нуждается в обслуживании до того, как начнется коррозионное повреждение.