Введение к работе
Актуальность темы. Представленные в диссертационной работе исследования проводились в соответствии с приказом Министерства путей сообщения (проблема 054.01.02.10 «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов и технических средств в хозяйстве электрификации и энергетики").
Устойчивая работа электрифицированных железных дорог в значительной мере определяется надежной работой ее отдельных узлов, в частности, изолирующих элементов. Одновременно с электрическими воздействиями на работу наружной изоляции оказывают влияние атмосферные условия: осадки, твердые, жидкие и газообразные частицы загрязняющих веществ, поступающие от различного рода источников. С течением времени на поверхности изоляторов образуется слой загрязнения, проводимость которого увеличивается при увлажнении атмосферной влагой, снижая тем самым изолирующую способность конструкций.
Эксплуатация изоляции наружных электроустановок в условиях загрязнения и увлажнения сопряжена с перекрытиями изоляторов, электрокоррозией стержней тарельчатых изоляторов контактной сети постоянного тока, потерями энергии из-за токов утечки. При перекрытиях изоляторов происходят перерывы в электроснабжении, нередко связанные с аварийными ситуациями.
Специфика работы контактной сети заключается в загрязнении изоляции выбросами подвижных источников (дизельный подвижной состав, продукты истирания металлических узлов подвижного состава и контактной сети, пыль от перевозимых сыпучих материалов и пр.), близости источников, вибрации от проходящего подвижного состава, многократного перепада температур в течение суток.
Анализ опыта эксплуатации за последние 25 лет показывает, что
повреждение изоляции по сети железных
дорог РФ состаъпярт порягткя 20% ОТ
шиїсічл [
даст
... — *
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ j БИБЛИОТЕКА С.Петер 09
общего числа нарушений работы контактной сети. На некоторых дорогах этот показатель достигает 35% (на участках переменного тока). Порядка 70% нарушений работы изоляции вызваны пробоем или перекрытием по загрязненной поверхности.
Задачи обеспечения надежности работы изоляции в условиях загрязнения и увлажнения, а также продления срока службы тарельчатых изоляторов контактной сети постоянного тока, должны решаться на стадии проектирования изоляции. При этом безотказная работа изоляции обеспечивается, в первую очередь, правильным выбором необходимого по надежности уровня изоляции, а нормативный срок службы тарельчатых изоляторов - соответствующими конструктивными решениями.
Достаточный уровень электроизоляционных характеристик высоковольтной изоляции действующих линий может быть обеспечен использованием эффективных способов обслуживания и эксплуатации электроустановок.
В связи с вышеизложенным, представляется актуальным исследование вопросов загрязнения наружной изоляции устройсв электроснабжения железнодорожного транспорта и разработка рекомендаций по эксплуатации изоляции контактной сети в условиях повышенного загрязнения атмосферы.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение электрических характеристик наружной изоляции устройств электроснабжения железнодорожного транспорта и разработка рекомендаций по их обслуживанию.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
1. Анализ опыта эксплуатации наружной изоляции в условиях агрессивного
воздействия атмосферных загрязнений на дорогах РФ и за рубежом.
2. Классификация источников загрязнения атмосферы, оказывающих
влияние на работу изоляции контактной сети.
3. Разработка методики расчета поверхностной плотности загрязнения
изоляторов и математической модели загрязнения изоляции подвижным
составом.
4. Экспериментальная оценка основных параметров загрязнения
атмосферы выбросами подвижного состава и исследование химического состава
слоя загрязнения на поверхности изоляторов.
-
Оценка электрических характеристик изоляторов, загрязненных выбросами подвижного состава.
-
Разработка технологии очистки изоляторов контактной сети от цементирующихся загрязнений химическим способом.
Методы исследований. При выполнении работы использованы методы математического моделирования физических процессов, методы планирования и статистической обработки натурного эксперимента, современные методы химического и спектрального анализа, аттестованные средства измерений.
Экспериментальный материал получен и обработан при содействии ЭЧ ст. Жигулевское Море КБШ ж.д., ЦЗЛ ЗАО «Куйбышев - Азот» (г. Тольятти), производственной экологической лаборатории Куйбышевской железной дороги. Научная новизна работы.
1. Разработан метод расчета поверхностной плотности загрязнения изоляторов
контактной сети, позволяющий прогнозировать степень загрязнения изоляторов
выбросами подвижного состава.
2. Разработаны математические модели рассеивания в атмосфере аэрозолей,
поступающих от подвижного состава, позволяющие рассчитать поверхностную
плотность загрязнения изоляции контактной сети.
3. Разработана модель образования цементирующегося слоя загрязнения на поверхности изолятора, включающая основные физико-химические процессы, приводящие к образованию и накоплению отложений, которую можно использовать при разработке мероприятий по обслуживанию контактной сети в условиях повышенного загрязнения атмосферы.
Практическая ценность работы.
1. Проведенные экспериментальные исследования загрязнений снежного покрова
позволили рассчитать основные параметры загрязнения атмосферы выбросами
подвижного состава.
2. На основе экспериментальных исследований получена оценка средней
поверхностной проводимости изоляторов, загрязненных выбросами подвижного
состава.
3. Разработаны технологии очистки загрязненных изоляторов от
цементирующихся загрязнений химическим способом без демонтажа и
демонтированных изоляторов, которые внедрены в производство.
4. Получена экспериментальная зависимость поверхностной плотности
загрязнения от времени экспозиции, которая позволяет установить периодичность
очистки изоляторов от цементирующихся загрязнений без демонтажа.
Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе технологии очистки внедрены на предприятиях Куйбышевской ж.д. -филиале ОАО «РЖД», ОАО «Самараэкотранс», ОАО «Сибирский НИИ энергетики». Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе по специальности «Электроснабжение железнодорожного транспорта».
Апробация работы. Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на заседаниях III научно-практической конференции «Молодые ученые - транспорту» (г.Екатеринбург, 2001); научно-практической конференции молодых ученых СамГАПС, (г.Самара, 2004; 2005); международной научно-практической конференции «Безопасность и логистика транспортных систем» (г.Самара, 2004); научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г.Самара, 2004); расширенном научно-техническом семинаре ОАО «ФСК ЕЭС» Новосибирская СПБ электросетьсервиса и ОАО Сибирского НИИ энергетики (Новосибирск, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, включающих 14 статей, 2 свидетельства о регистрации интеллектуального продукта.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 146 страниц основного текста, 21 рисунок, 30 таблиц и 8 приложений на 31 странице. Список использованных источников содержит 151 наименование. Общий объем работы - 177 страниц.
