Инструкция по защите железнодорожных подземных сооружений от коррозии блуждающими токами
(утв. МПС России 09.10.1997 № ЦЭ-518)
Утверждаю Заместитель Министра путей сообщения Российской Федерации А. Н. Кондратенко 9 октября 1997 г. № ЦЭ-518
ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАЩИТЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ КОРРОЗИИ БЛУЖДАЮЩИМИ ТОКАМИ
Настоящая Инструкция разработана на основе накопленного в 80 — 90-е годы научно-исследовательского и эксплуатационного опыта в области защиты подземных сооружений от электрокоррозии. При этом учтены новые нормативные материалы, появившиеся за этот период и, в частности, ГОСТ 9.602-89 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии», «Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог» (ЦЭ-197, 1994 г.), «Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах» (ЦЭ-191, 1993 г.) и ряд других. Учтены замечания Департаментов МПС, проектных организаций и дорог по проекту Инструкции.
Инструкция разработана Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (д.т.н. Котельников А.В., к.т.н. Наумов А.В., к.т.н. Кузнецов А.В., н.с. Белоглазова Н.С., вед. инж. Айдарова В.С.).
Окончательная редакция Инструкции согласована Департаментом электрификации и энергоснабжения, Департаментом сигнализации, связи и вычислительной техники, Департаментом пути и сооружений, Департаментом социальной политики и охраны труда МПС России.
Инструкция предназначена для работников МПС, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией устройств электроснабжения, связи, пути, подземных сооружений и конструкций.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящая Инструкция распространяется на следующие сооружения и устройства электрифицированных железных дорог постоянного тока:
железнодорожные подземные металлические сооружения: электрические силовые кабели, кабели связи, сигнализации, автоматики, телеуправления, стальные и чугунные трубопроводы, подземные стальные резервуары;
стальную арматуру подземных частей железобетонных фундаментов и опор контактной сети, фундаментов мостов, путепроводов, пассажирских и грузовых платформ, постов секционирования, пунктов параллельного соединения контактной сети, релейных шкафов, светофорных мачт и шпал;
рельсы и детали рельсовых скреплений в железнодорожных тоннелях;
устройства энергоснабжения электрифицированных участков постоянного тока в части требований по ограничению утечки тяговых токов.
1.2. Инструкция устанавливает порядок проектирования, осуществления и эксплуатации устройств защиты сооружений, упомянутых в п. 1.1 настоящей Инструкции <*>, от электрокоррозии блуждающими токами, токами утечки и требования к устройствам энергоснабжения железных дорог постоянного тока как к источнику блуждающих токов в части ограничения утечки тягового тока.
<*> Далее номера пунктов, таблиц, глав, рисунков относятся к настоящей Инструкции.
1.3. Инструкция распространяется на защиту сооружений от почвенной коррозии на электрифицированных участках железных дорог постоянного тока в тех случаях, когда представляется возможным одними и теми же средствами обеспечить защиту и от электрокоррозии, и от почвенной коррозии.
1.4 Основная направленность технических решений в области защиты от электрокоррозии на железных дорогах:
- максимально достижимое имеющимися техническими средствами ограничение утечки тяговых токов в землю;
- качественная изоляция от земли подземных сооружений и конструкций (пассивная защита);
- применение, в случае необходимости, специальных электрических защитных устройств (активная защита).
1.5. Защита от электрокоррозии сооружений и конструкций на станциях стыкования систем электрической тяги постоянного и переменного тока осуществляется на основании требований и нормативов настоящей Инструкции.
1.6. Защита от электрокоррозии проектируемых, строящихся, действующих и реконструируемых подземных сооружений должна осуществляться по проектам защиты, составленным в соответствии с Приложением к настоящей Инструкции.
1.7. Необходимость осуществления защиты сооружений определяют по показателям электрокоррозионной опасности, приведенным в главе 2.
1.8. Не допускается принимать в эксплуатацию электрифицированные участки до выполнения всех предусмотренных проектом мер по ограничению утечки тяговых токов, а подземные сооружения — до осуществления всех предусмотренных проектом мер по защите от электрокоррозии. Если эти меры можно определить только после ввода сооружения или электрифицированного участка в эксплуатацию, то они должны быть осуществлены не позднее 6 месяцев после ввода в эксплуатацию.
1.9. Координация комплексного решения вопросов проектирования, строительства и эксплуатации защиты железнодорожных подземных сооружений от блуждающих токов, а также согласования решений по защите от блуждающих токов сооружений предприятий и организаций, не входящих в систему МПС России, осуществляется совместным решением соответствующих служб под руководством главного инженера железной дороги в рамках требований настоящей Инструкции.
1.10 В настоящей Инструкции применяются следующие основные определения:
коррозия металлов — разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой;
электрохимическая коррозия — разрушение металла в результате взаимодействия с коррозионной средой (раствором электролита) или под действием тока от внешнего источника;
атмосферная коррозия — электрохимическая коррозия металла в атмосфере воздуха;
подземная (почвенная) коррозия — электрохимическая коррозия металла в грунтах;
коррозия блуждающим током — электрохимическая коррозия металла под воздействием тока от внешнего источника;
блуждающий ток — ток в земле, образованный в результате утечки части тяговых токов с рельсов электрифицированного транспорта, других электроустановок, использующих землю в качестве проводника;
ток утечки — часть тягового тока или тока других электроустановок, стекающая в землю непосредственно с сооружения, конструкции, рельсов;
поляризация — изменение потенциала электрода в результате протекания тока;
пассивное состояние — состояние относительно высокой коррозионной стойкости, вызванное торможением анодной реакции ионизации металла в определенной области потенциала;
защитный потенциал — потенциал металла, при котором достигается определенная степень защиты (пассивное состояние);
противокоррозионная защита — процессы и средства, применяемые для уменьшения или прекращения коррозии металла;
электрохимическая защита — защита металла от коррозии, осуществляемая поляризацией от внешнего источника тока или путем соединения с металлом (протектором), имеющим более отрицательный потенциал, чем у защищаемого металла;
дренажная защита — электрическая защита металлических подземных сооружений на железных дорогах от коррозии, вызываемой блуждающими токами, основанная на отводе блуждающих токов с подземного сооружения на их источник (рельсы и т.п.);
катодная защита — электрическая защита металлических подземных сооружений от почвенной коррозии, вызываемой блуждающими токами, основанная на катодной поляризации сооружения от внешнего источника (катодной станции);
протектор — металл, применяемый для электрохимической защиты и имеющий более отрицательный потенциал, чем у защищаемого металла;
тяговая сеть — часть системы тягового электроснабжения железных дорог, состоящая из питающих фидеров, контактной сети, рельсовой сети и отрицательных питающих линий;
тяговая рельсовая сеть — часть тяговой сети, включающая рельсы электрифицированных участков, стыковые соединители, междупутные, дроссельные и междроссельные перемычки, путевые дроссель-трансформаторы;
рельсовая цепь — электрическая цепь, ограниченная по длине, в которой имеются источник питания и нагрузка (реле), а проводниками электрического тока служат рельсовые нити железнодорожного пути.
2. ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИОННОЙ ОПАСНОСТИ И ЗАЩИЩЕННОСТИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
2.1. Оценка степени опасности коррозии для подземных сооружений, расположенных на участках железных дорог, электрифицированных на постоянном токе, производится на основе комплекса электрических измерений с последующим сравнением их результатов с приведенными показателями опасности электрокоррозии.
2.2. Электрокоррозионная опасность для каждого типа сооружения или конструкции отсутствует, если токи утечки или анодные смещения потенциалов ниже, а сопротивление изоляции от земли выше значений, приведенных в табл. 2.1.
ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИОННОЙ ОПАСНОСТИ ДЛЯ СООРУЖЕНИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
| № п/п | Тип подземного сооружения | Показатели электрокоррозионной опасности | Примечание | ||
| Прямой | Косвенные | ||||
| Плотность тока утечки, мА/дм2, выше | Анодное смещение потенциала по отношению к стационарному, В, более | Сопротивление изоляции сооружения, конструкции от земли | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Трубопроводы | |||||
| 1 | Стальные | 0,15 | 0 — независимо от \rho | - | \rho — удельное сопротивление грунта, Ом·м. Для чугунных трубопроводов, стыкованных на цементе, электрокоррозионная опасность не устанавливается |
| 2 | Чугунные | 0,75 | не установлено | - | |
| Кабели | |||||
| 3 | Бронированные (силовые, связи в алюминиевых или свинцовых оболочках и с битумно-джутовым или ленточным полимерным покрытием) | 0,15 | 0 при \rho до 100 Ом·м; 0,1 при \rho = 100 — 500 Ом·м; 0,2 при \rho = 500 — 1000 Ом·м; 0,4 при \rho свыше 1000 Ом·м | - | Применение кабелей в голых свинцовых оболочках (без брони) в условиях блуждающих токов запрещается |
| 4 | В стальных гофрированных оболочках | 0 | 0 — независимо от \rho | - | |
| 5 | В алюминиевой оболочке без брони с одинарным шланговым полимерным покрытием | - | - | 5·106 Ом·км | Для участков постоянного тока применять не рекомендуется; при понижении уровня изоляции ниже нормируемого устраняются повреждения изолирующего шланга |
| 6 | В алюминиевой оболочке с броней и двухшланговым полимерным покрытием | - | - | - | Показатели электрокоррозионной опасности нормируются, защита от блуждающих токов не требуется |
| Железобетонные конструкции | |||||
| 7 | Фундаменты мостов, путепроводов, тоннельные обделки | 0,6 | 0,5 — независимо от \rho | по методике п. 7.3.12 | При сохранении защитного слоя бетона |
| 0,15 | 0 — независимо от \rho | При нарушении защитного слоя бетона | |||
| 8 | Опоры контактной сети (фундаменты) | 0,6 (40 мА <*>) | - | 25 Ом/В <**> | При сопротивлении |
| 9 | Бетонные фундаменты светофоров | 0,6 (400 мА) | - | 2,5 Ом/В | Более 10000 Ом исключается |
| 10 | Железобетонные мачты светофоров и фундаменты релейных шкафов | 0,6 (100 мА) | - | 10 Ом/В | Необходимость контроля электрокоррозионной опасности |
| 11 | Фундаменты постов секционирования и пунктов параллельного соединения | 0,6 (10 мА) | - | 100 Ом/В | |
| 12 | Железобетонные шпалы | 0,6 | - | - | Показателем возможной опасности электрокоррозии арматуры является отсутствие изолирующих элементов |
<*> В скобках даны полные токи утечки через всю конструкцию в землю.
<**> Нормы сопротивления даны на каждый вольт среднего значения положительного потенциала «рельс — земля».
2.3. Защита подземных сооружений и конструкций от коррозии блуждающими токами считается обеспеченной, если выполняются требования п. 2.2.
При одновременном воздействии блуждающих токов и почвенной коррозии (по показателям п. 2.4) показатели защищенности выбираются как при защите от почвенной коррозии (п. 2.6).
2.4 Показатели опасности почвенной коррозии
2.4.1. Коррозионную активность грунтов по отношению к стальным трубопроводам и бронелентам кабелей оценивают по значению удельного сопротивления грунта (табл. 2.2).
| Удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м | свыше 100 | свыше 20 до 100 | свыше 10 до 20 | свыше 5 до 10 | до 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Коррозионная активность | низкая | средняя | повышенная | высокая | весьма высокая |
2.4.2. Коррозионную активность грунтов по отношению к оболочке кабелей оценивают по данным химического анализа согласно табл. 2.3, 2.4.
2.5. Если на подземном сооружении в процессе эксплуатации уже наблюдались коррозионные повреждения, то прежде всего следует установить причину: воздействие тока утечки из-за сообщения с рельсами (что необходимо устранить немедленно), блуждающих токов или почвенной коррозии.
При осуществлении защиты пределы защитных потенциалов выбираются в зависимости от установленной причины.
2.6. Подземные сооружения считаются защищенными как от электрокоррозии, так и от почвенной коррозии при средних значениях потенциалов по отношению к земле, приведенных в табл. 2.5.
ПОКАЗАТЕЛИ ЗАЩИЩЕННОСТИ ОТ КОРРОЗИИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ (БЛУЖДАЮЩИМИ ТОКАМИ И ПОЧВЕННОЙ)
Примечание: Термин «ниже» следует понимать как снижение потенциала от названного по абсолютному значению.
2.7. При осуществлении защиты кабелей необходимо обращать внимание на состояние бронелент. Если броня имеет значительные разрушения (нарушена продольная непрерывность брони), то при осуществлении защиты должны выдерживаться требования: для свинцовых оболочек — по п. 2.6.1, как для голых свинцовых оболочек; для алюминиевых оболочек — по п. 2.6.2.
3. ТРЕБОВАНИЯ К СООРУЖЕНИЯМ, КОНСТРУКЦИЯМ И УСТРОЙСТВАМ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ УТЕЧКИ ТЯГОВЫХ ТОКОВ
3.1. Требования к устройствам тягового электроснабжения постоянного тока
3.1.1. Контактная сеть электрифицированных линий должна быть соединена с положительной (плюсовой) шиной, а рельсовые пути — с отрицательной (минусовой) шиной тяговой подстанции.
3.1.2. В нормальном режиме работы электрифицированной линии контактная сеть перегонов (кроме консольных участков) должна иметь двухстороннее питание от тяговых подстанций при минимальных уравнительных токах между ними; среднесуточный расход электроэнергии подстанции при этом не должен превышать нормализованный более чем в 1,5 раза. Методика определения нормализованного расхода энергии между тяговыми подстанциями приведена в п. 7.4.2.
3.1.3. Отрицательная шина тяговой подстанции не должна иметь глухого заземления. Данное требование не распространяется на заземление шины через цепи электрических дренажей и на временное заземление шины при коротких замыканиях в распредустройстве постоянного тока и ремонтно-ревизионных работах на отключенной подстанции.
3.1.4. Отрицательные питающие линии (отсос) от тяговой подстанции до рельсов должны иметь сопротивление изоляции не менее 0,5 МОм при испытательном напряжении 1000 В.
3.1.5. Отрицательные питающие линии подключаются к рельсам главных путей и должны иметь соединение со всеми электрифицированными путями с соблюдением требований обеспечения нормального функционирования рельсовых цепей автоблокировки и электрической централизации, изложенных в главе 5.
В узловых условиях при сложной системе отсоса тяговых токов следует устраивать раздельные отрицательные питающие линии от тяговой подстанции к паркам, станциям, депо; при этом следует руководствоваться принципом минимизации сопротивления цепи отвода тяговых токов от них в рамках требований п. 5.1.
3.1.6. Расчетная величина тока утечки с рельсов электрифицированных путей не должна превышать нормированного значения, определяемого в процентах от тяговой нагрузки подстанции по п. 7.4.1. Методика проверки нормы допустимой утечки тягового тока приведена в п. 7.4.2.
3.2. Требования к тяговой рельсовой сети и соединенным с нею конструкциям
3.2.1. От каждого участка рельсовой сети электрифицированных путей должен быть обеспечен отвод токов посредством соединения его со смежными участками пути, с рельсами параллельных путей через междупутные электрические соединители (перемычки) и т.п. Преимущественным является использование обеих рельсовых ниток пути для пропуска тяговых токов. В случае невозможности обеспечения второго выхода тока на смежные и параллельные пути от данного участка пути должны использоваться для пропуска тока обе рельсовые нити.
3.2.2. Расчетное продольное сопротивление рельсовой сети за счет сборных стыков не должно увеличиваться более чем на 20%.
3.2.3. Исходя из требований п. 3.2.2, на всех электрифицированных путях сопротивление сборных неизолированных стыков не должно превышать: при длине рельсов 12,5 м — 3 м целого рельса, при длине рельсов 25 м — 6 м целого рельса. Это обеспечивается приварными гибкими медными электрическими соединителями площадью сечения не менее 70 мм2. Поверхность контакта в месте приварки должна быть не менее 250 мм2. Преимущественным должно быть применение бесстыкового пути.
Допускаются и другие способы конструктивного выполнения проводимости сборных рельсовых стыков при обеспечении нормы по сопротивлению стыка, его термической устойчивости при воздействии тяговых токов, эксплуатационной надежности и сроку службы.
3.2.4. Двухпутные и многопутные электрифицированные участки должны быть оборудованы таким наибольшим количеством междупутных электрических соединителей, которое допустимо по условиям нормального функционирования рельсовых цепей автоблокировки или электрической централизации (п. 5.1).
Места установки междупутных соединителей должны быть расположены ближе к участкам наибольшего потребления энергии поездами и систематического применения ими рекуперации энергии (места трогания поездов, затяжные подъемы, уклоны). Соединители изготавливают из двух медных проводов площадью сечения не менее 70 мм2 каждый (или других проводов эквивалентного сечения), прокладываемых изолированно от земляного полотна и балласта. Длина междупутного соединителя не должна превышать 100 м.
3.2.5. Соединители на электрифицированных путях, не оборудованных рельсовыми цепями автоблокировки или электрической централизацией, устанавливаются: междурельсовые — через каждые 300 м, междупутные — через каждые 600 м.
Соединители следует изготавливать в виде стального провода диаметром 12 мм или стальной полосы 40 x 4 мм с прокладкой изолированно от земляного полотна и балласта.
3.2.6. Конструкция верхнего строения пути (на главных путях) должна обеспечивать электрическое переходное сопротивление по отношению к земле (уровень изоляции) обоих ниток одного пути не менее 0,25 Ом·км, что соответствует сопротивлению между нитями 1 Ом·км. Это достигается выполнением требований пп. 3.2.7 - 3.2.10.
3.2.7. Рельсы на главных путях должны быть уложены, как правило, на щебеночном или гравийном балласте. Допускается применение и других типов балласта при обеспечении общего нормируемого сопротивления пути в соответствии с п. 3.2.6.
3.2.8. Шпалы деревянные, укладываемые в путь, должны быть пропитаны масляными антисептиками, не проводящими электрический ток.
3.2.9. Рельсы и рельсовые скрепления, металлически связанные с ними, на железобетонных шпалах, брусьях или подрельсовых основаниях должны быть изолированы от бетона, арматуры и закладных деталей шпал и подрельсовых оснований. Это должно обеспечиваться установкой специальных электроизолирующих конструктивных элементов (прокладок, втулок и т.п.).
3.2.10. Верхняя поверхность балластного слоя при железобетонных шпалах должна быть в одном уровне с верхней постелью средней части шпал. При деревянных шпалах поверхность балластного слоя должна быть ниже подошвы рельса на 30 мм.
3.2.11. Все неэлектрифицированные станционные пути должны быть отделены от электрифицированных путей в месте их примыкания к последним изолирующим стыкам, устанавливаемым в каждую рельсовую нить. Подъездные неэлектрифицированные пути тяговых подстанций, промышленных объектов, нефтебаз и складов с горючими, взрывчатыми веществами, пути соединительных линий железной дороги с метрополитеном отделяют от электрифицированных путей двумя изолирующими стыками в каждой рельсовой нити на таком расстоянии друг от друга, чтобы они не перекрывались одновременно подвижным составом, подаваемым на подъездной путь. При невозможности выполнения этого требования организация подачи состава должна быть оговорена технико-распорядительным актом станции.
3.2.12. Тупиковые упоры отделяют от электрифицированных путей одним изолирующим стыком в каждой рельсовой нити, устанавливаемым не далее 3,5 м от упора.
3.2.13. Допускается использовать неэлектрифицированные пути в качестве проводника тяговых, дренажных токов и токов отопления пассажирских поездов на станциях и перегонах при соблюдении требований, изложенных в пп. 3.2.3 и 3.2.6. В случае использования неэлектрифицированных путей для отвода дренажного тока мероприятия по приведению их в соответствие с пп. 3.2.3 и 3.2.6 предусматриваются проектом защиты конкретного подземного сооружения.
3.2.14. Пути отстоя вагонов с электроотоплением должны удовлетворять требованиям пп. 3.2.3 и 3.2.6 с обеспечением двухстороннего отвода токов отопления вагонов с пути отстоя непосредственно на рельсы главного электрифицированного пути.
3.2.15. Конструкция водоотводов в тоннелях должна обеспечивать отвод воды от элементов верхнего строения пути. Стекание на путь грунтовых вод не допускается.
3.2.16. Рельсы на металлических и железобетонных мостах должны быть уложены электрически изолированно от ферм моста, от бетона и арматуры железобетона, т.е. не иметь металлической связи с ними.
3.2.17. Рельсы электрифицированных путей на переездах в одном уровне не должны иметь соприкосновения с землей непосредственно или через металлические конструкции переезда. Конструкция переезда должна обеспечивать отвод воды от элементов пути.
3.2.18. В местах пересечения магистральных газо-, нефтепродуктопроводов с электрифицированными линиями соблюдение требований пп. 3.2.8, 3.2.9, 3.2.10 обязательно как на главных, так и станционных путях в зоне не менее 100 м от оси пересечения.
3.2.19. Заземленные на рельсы различные сооружения и конструкции должны быть установлены на каменные, бетонные или железобетонные основания. Увеличение сопротивления цепи утечки тягового тока через присоединяемые к рельсам конструкции должно достигаться, как правило, специальными изолирующими элементами или при отсутствии их установкой искровых промежутков, диодных заземлителей и т.п.
Проводники заземлений конструкций должны быть проложены изолированно от балласта и земляного полотна; на станциях, как правило, они должны присоединяться к тяговым рельсам боковых путей.
3.2.20. Конструкции и корпуса установок, соединенные в целях заземления с рельсами, не могут быть заземлены дополнительно.
3.2.21. Корпуса стрелочных приводов, а также элементов конструкций устройств обдува и обогрева стрелок, металлически связанные с рельсами, должны быть выполнены изолированно от земли и подходящих к ним трубопроводов и кабелей.
3.2.22. Для ограничения утечки тяговых токов с локальных участков электрифицированного пути (тоннели, депо, станционные парки) рекомендуется применять вентильное секционирование, т.е. подключение таких участков к остальной рельсовой сети посредством полупроводниковых элементов (рис. 3.1а, б — здесь и далее рисунки не приводятся). В случае необходимости пропуска тягового тока в обход выделенного участка должна быть установлена шунтирующая перемычка, изолированная от земли, с площадью сечения, эквивалентной по проводимости одной рельсовой нити (рис. 3.1в). При устройстве вентильного секционирования должны соблюдаться требования, обеспечивающие нормальное функционирование рельсовых цепей автоблокировки и электрической централизации.
4. ЗАЩИТА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ КОРРОЗИИ, ВЫЗЫВАЕМОЙ БЛУЖДАЮЩИМИ ТОКАМИ
4.1. Для обеспечения надежной бесперебойной работы вновь строящиеся, реконструируемые и эксплуатируемые железнодорожные подземные сооружения в условиях электрифицированных участков постоянного тока должны быть надежно защищены от коррозии блуждающими токами.
4.2. Защита подземных сооружений от коррозии должна производиться в соответствии с проектом (см. Приложение к настоящей Инструкции «Порядок проектирования защиты железнодорожных подземных сооружений от коррозии блуждающими токами»).
4.3. Защита подземных сооружений обеспечивается выполнением комплекса мероприятий по ограничению блуждающих токов в земле (глава 3) и применением пассивных и активных средств защиты на самих сооружениях, изложенных в настоящем разделе.
Пассивными средствами достигается уменьшение попадания блуждающих токов в подземные сооружения и снижение потенциалов последних по отношению к окружающей среде. Активными (электрическими) средствами защиты создается катодная поляризация подземных сооружений в необходимых пределах защиты потенциалов (глава 2).
Применение пассивных средств защиты должно быть преимущественным и первоочередным по отношению к активным средствам; последние следует осуществлять, когда возможности пассивных средств реализованы полностью.
4.4 Пассивная защита подземных сооружений
4.4.1 К средствам пассивной защиты подземных сооружений относятся:
рациональный выбор трассы прокладки;
электрическая изоляция от сооружений и конструкций, имеющих металлическую связь с рельсами;
продольное электрическое секционирование;
заземление подземного сооружения.
4.4.2. Стальные трубопроводы, прокладываемые непосредственно в земле в зонах действия блуждающих токов, должны иметь, как правило, усиленное или весьма усиленное противокоррозионное покрытие независимо от коррозионной активности грунта, выполняемое по ГОСТ 9.602-89.
4.4.3. Кабели, прокладываемые в зонах действия блуждающих токов, должны иметь преимущественно двойное полимерное покрытие (поверх металлической оболочки и поверх брони). Предпочтение должно отдаваться кабелям с покрытием шлангового типа. Кабели следует применять со стальной бронелентой поверх шланга. Кабели с одношланговыми покрытиями поверх металлической оболочки (без брони) применять на электрифицированных участках постоянного тока не рекомендуется. Допускается их применение при гарантированном обеспечении сохранности шлангового изолирующего покрова в процессе прокладки и последующей эксплуатации на всем протяжении трассы кабеля.
4.4.4. Кабели в неметаллических полимерных оболочках (с броней и без брони, но без металлической оболочки) применяют на электрифицированных участках без ограничений по коррозии блуждающими токами.
4.4.5. Кабели силовые, связи и сигнализации с голыми свинцовыми оболочками прокладываются в изолирующих трубах, блоках, каналах, тоннелях и коллекторах. При этом должны быть приняты меры по отводу грунтовых и ливневых вод. Прокладка кабелей с голыми свинцовыми оболочками непосредственно в грунте не допускается.
4.4.6. При выборе трасс прокладки трубопровода и кабелей, идущих вдоль железнодорожных линий, следует отдавать предпочтение вариантам с более удаленной прокладкой их от рельсов электрифицированных путей.
4.4.7. При прокладке железнодорожных трубопроводов и кабелей на станциях расстояние по прямой между ближайшей нитью рельсов и трубопроводом или кабелей в междупутьях должно быть не менее 1,6 м, а при прокладке с полевой стороны пути — не менее 2 м.
Расстояние в междупутьях может быть уменьшено до 1 м при условии применения усиленных изолирующих покрытий, изолирующей канализации (асбоцементные трубы, полимерные ленты, компаундная или равноценная ей обмазка).
Прокладка магистральных кабелей в теле земляного полотна на перегонах допускается в исключительных случаях (горные участки, стесненные габариты и т.п.) по специальному разрешению и техническим требованиям МПС России.
4.4.8. Разбивка трасс подземных металлических сооружений должна производиться таким образом, чтобы число пересечений с электрифицированными путями было наименьшим.
На пересечениях трубопроводы и кабели по условиям защиты от коррозии должны укладываться на глубину не менее 1,5 м от подошвы рельса с соблюдением требований п. 4.4.10; угол пересечения должен быть 75 — 90 град.
4.4.9. Не допускается прокладка трубопроводов и кабелей под стрелками и крестовинами (кроме трубопроводов и кабелей обдува и обогрева стрелок), а также в местах присоединения к рельсам отсасывающих линий.
Место пересечения должно находиться не ближе 10 м от указанных устройств.
4.4.10. Кабели силовые, связи, сигнализации, распределительные стальные трубопроводы при пересечении путей должны прокладываться в неметаллических трубах, блоках, каналах или тоннелях.
Магистральные трубопроводы, проходящие под железной дорогой, должны заключаться в защитную трубу (кожух, тоннель).
Расстояние в плане от края земляного полотна железной дороги до конца защитной трубы следует принимать, как правило, не менее 50 м. Торцы трубы уплотняются. Трубопровод покрывается усиленной или весьма усиленной изоляцией, выступающей на 3 м от конца трубы.
4.4.11. Броня и оболочка кабелей должны быть надежно изолированы с помощью специальных изолирующих втулок, прокладок, шайб, видимых разрывов от конструкций светофоров, релейных шкафов, прожекторных и осветительных мачт, пунктов параллельного соединения и постов секционирования, приводов разъединителей контактной сети, заземленных на тяговые рельсы наглухо или через какие-либо защитные устройства (искровые промежутки, диодные заземлители и т.п.).
4.4.12. При прокладке кабеля ближе 1 м от фундаментов металлических конструкций, заземленных на рельсы (опоры контактной сети, сигнальные и другие мостики, светофоры и т.д.), он должен на длине 3 м в обе стороны от оси конструкции или фундамента укладываться в изолирующей канализации.
4.4.13. Все металлические трубопроводы и кабели при прохождении по металлическим и железобетонным мостам, путепроводам и переходным мостикам должны иметь изоляцию от металлических частей моста в виде деревянных или полимерных настилов, желобов, труб толщиной не менее 15 мм с сопротивлением изоляции не менее 1 кОм.
4.4.14. Продольное секционирование подземных металлических сооружений, как пассивная мера защиты, основано на электрическом разделении трубопроводов или оболочек кабелей на отдельные секции, чем достигается значительное увеличение их продольного сопротивления и, как следствие, снижение блуждающих токов, протекающих по трубопроводам или оболочкам кабелей.
4.4.15. Для секционирования стальных трубопроводов применяются изолирующие фланцы, состоящие из стандартного металлического фланца и изолированных прокладок, втулок и шайб (рис. 4.1а). Для секционирования подземных кабелей с металлическими оболочками рекомендуются типовые изолирующие муфты (рис. 4.1б, в) или муфты из термоусаживаемых полимерных втулок.
4.4.16. На действующих подземных металлических сооружениях изолирующие фланцы и муфты рекомендуется размещать на границе чередования анодной и катодной зон потенциалов сооружения: при пересечении по дну рек, заливов, болот — на обоих берегах.
4.4.17. Электрическое секционирование, как средство защиты подземных металлических сооружений от коррозии блуждающими токами, должно применяться в следующих случаях:
при вводах подземных трубопроводов и кабелей в здания со стальными каркасами;
при вводах подземных трубопроводов и кабелей в тоннели, депо, тяговые подстанции, нефтяные базы и т.д.;
при вводах подземных трубопроводов и кабелей на промышленные предприятия, расположенные в непосредственной близости (до 100 м) от электрифицированной железнодорожной линии;
на кабелях с алюминиевой оболочкой без брони.
4.4.18. На кабелях связи, СЦБ, автоматики, телеуправления, если не применяется активная защита, секционирование следует выполнять в постах, шкафах, ящиках электрическим разобщением оболочек кабелей, идущих в разных направлениях. С этой же целью не осуществляется металлическая связь оболочки кабеля с бронелентами, если это допустимо по условиям обеспечения коэффициента защитного действия кабеля от электромагнитного влияния.
4.4.19. Если на подземном сооружении применяется активная защита (дренажи, катодные станции), то установка изолирующих фланцев и муфт в зоне действия защиты недопустима (исключение составляют кабели в алюминиевой оболочке без брони — см. п. 4.9), а существующие изолирующие фланцы и муфты должны быть шунтированы перемычками или регулируемыми резисторами. При осуществлении активной защиты обязательно металлическое объединение оболочек кабелей с бронелентами.
Секционирование не допускается там, где оно нарушает требования техники безопасности, помехоустойчивость и грозозащиту сооружений, работу защиты от коротких замыканий, пожаробезопасность сооружений.
4.4.20. Заземления подземных сооружений, создаваемые по условиям помехозащищенности, техники безопасности и грозозащиты, могут рассматриваться как элементы пассивной защиты, снижающие потенциалы «сооружение — земля». Эффективность такого способа защиты устанавливается после проведения соответствующих коррозионных измерений.
4.5 Активная (электрическая) защита подземных сооружений
4.5.1 К средствам активной защиты относятся:
- дренажная защита;
- катодная защита;
- дренажно-катодная защита;
- защита усиленными дренажами;
- протекторная защита.
4.5.2. Защита дренажными установками заключается в отводе блуждающего тока из подземного сооружения на источник блуждающего тока.
Отвод блуждающего тока из сооружения в рельсы осуществляется за счет их соединения через дренажную установку.
На электрифицированных участках следует применять дренажи только поляризованного типа, т.е. с односторонней проводимостью. Схема дренажа представлена на рис. 4.2а.
Защита от коррозии для железнодорожных подземных сооружений, по показателям главы 2, как правило, обеспечивается дренажными установками на 50 А.
4.5.3. Защита подземных сооружений катодными установками заключается в компенсации стекающих с подземного сооружения блуждающих токов встречным током, создаваемым в земле катодной установкой. Для создания этого тока минусовой вывод катодной установки подключают к подземному сооружению, а плюсовый — к специальному анодному заземлению.
При токе катодной установки, большем стекающего блуждающего тока с подземного сооружения, на последнем создается его катодная поляризация, т.е. достигается отрицательный потенциал относительно земли.
Схема катодной защиты представлена на рис. 4.2б.
4.5.4. Защита подземного сооружения усиленными дренажами заключается в совмещении принципов дренажной и катодной защит (рис. 4.2в): последовательно с дренажным вентилем соединяется катодная установка («плюсом» к тяговым рельсам). В зависимости от потенциала «рельс — земля» защита осуществляется либо суммарными токами дренажной и катодной защит (потенциал сооружения выше потенциала рельсов), либо только током катодной защиты (потенциал рельсов выше потенциала сооружения).
В данном случае рельсы выполняют функцию анодного заземления, в связи с чем токи усиления дренажной в режиме катодной защиты, как правило, не должны превышать 100 А; при их превышении следует руководствоваться требованиями п. 4.5.22.
4.5.5. Защита подземных сооружений дренажно-катодными установками заключается в сочетании принципов усиленного дренажа и катодной защиты (рис. 4.2г).
4.5.6. Защита подземного сооружения протекторными установками заключается в компенсации стекающего с подземного сооружения блуждающего тока встречным током от протектора: ток образуется за счет более низкого электрохимического потенциала протектора по отношению к защищаемому сооружению.
Протектор соединяют глухой или разъемной (контролируемой) перемычкой с защищаемым сооружением.
4.5.7. При выборе из числа перечисленных в п. 4.5.1 активных средств защиты подземных сооружений от коррозии блуждающими токами в первую очередь рассматривается возможность применения дренажной защиты как наиболее эффективной, простой и экономичной.
Другие средства защиты следует предусматривать только в случае нецелесообразности или невозможности применения дренажной защиты.
4.5.8. Поляризованный дренаж применяют, когда средний потенциал защищаемого сооружения выше среднего потенциала рельса, измеренного относительно земли. Электродренажная защита эффективна преимущественно в районе расположения тяговой подстанции (в пределах до 3 — 5 км от точки присоединения отрицательных питающих линий к рельсам).
4.5.9. Катодные установки следует применять для защиты от блуждающих токов в тех случаях, когда потенциал рельсов постоянно выше потенциала сооружения и из-за этого невозможно применять дренажную защиту, а также в других случаях, когда это технико-экономически оправдано. Катодная защита эффективна в районах, удаленных от тяговой подстанции (в анодной или знакопеременной зонах потенциалов рельсовой сети).
4.5.10. Усиленный электрический дренаж и дренажно-катодную защиту следует применять в знакопеременной зоне рельсовой сети в случаях, когда на подземном сооружении имеется коррозионно опасная зона, а средний потенциал рельса выше потенциала подземного сооружения, или в других случаях, когда применение их может быть технико-экономически обосновано.
4.5.11. Протекторная защита используется для защиты подземных сооружений в основном от почвенной коррозии и от незначительных блуждающих токов.
4.5.12. Для поддержания защитного потенциала «сооружение — земля» в определенных пределах должны применяться автоматические защитные установки, имеющие устройства автоматического регулирования защитного тока в зависимости от потенциала сооружения.
4.5.13. Активная (электрическая) защита подземных сооружений должна осуществляться при наименьшем среднем значении защитных токов, обеспечивающих защиту сооружения.
Среднечасовой ток всех установок дренажной защиты (включая и нежелезнодорожных), подключенных к рельсовому пути или сборке отрицательных питающих линий тяговой подстанции магистральных участков электрифицированных железных дорог, не должен превышать 25% общей нагрузки данной тяговой подстанции.
Методика определения среднечасового тока дренажных установок приведена в главе 7.
4.5.14. Устройства активной защиты при подключении к рельсовой сети не должны нарушать нормального функционирования рельсовых цепей автоблокировки и электрической централизации. При включении защитных устройств в работу и на протяжении всего периода эксплуатации должны соблюдаться требования главы 5.
4.5.15. Применение электрической защиты на подземных сооружениях требует хорошей проводимости в стыках труб, выполнения перепайки оболочки кабеля с броней в каждом кабеле и металлических соединений между собой оболочек оборотных (по материалу оболочки и ее изоляции) кабелей в одной траншее, в оконечных или в промежуточных устройствах их разделки, за исключением кабелей в шланговом изолирующем покрытии без брони.
4.5.16. Присоединение установок дренажной защиты к сборке отрицательных питающих линий тяговых подстанций электрифицированных участков допускается в тех случаях, когда подключение дренажей к пункту присоединения отрицательных питающих линий к рельсам не обеспечивает защиту подземного сооружения от коррозии блуждающими токами.
4.5.17. Устанавливаемые на электрифицированных железных дорогах полупроводниковые защитные устройства при подключении к рельсовой сети должны быть рассчитаны на обратное напряжение не менее 2000 В.
Если защитное устройство не удовлетворяет этому требованию, в цепь защиты со стороны рельсов дополнительно включается полупроводниковый вентиль на ток защитного устройства и на обратное напряжение, повышающее пробивное напряжение собственно устройства до указанного значения. Все элементы защитных устройств, подключаемых к рельсам, должны выдерживать без повреждения трехкратное превышение защитного тока в течение 20 мин. и десятикратное — в течение 0,1 с.
4.5.18. Катодная поляризация подземных металлических сооружений должна осуществляться так, чтобы исключалось вредное влияние ее на соседние подземные металлические сооружения.
Вредным влиянием катодной поляризации защищенного сооружения на соседние металлические сооружения считаются:
уменьшение абсолютного значения минимального защитного потенциала при увеличении абсолютного значения максимального защитного потенциала на соседних металлических сооружениях, имеющих катодную поляризацию;
появление опасности электрохимической коррозии на соседних подземных металлических сооружениях, ранее не требовавших защиты от нее.
4.5.19. Для улучшения противокоррозионной защиты и уменьшения затрат на ее осуществление следует применять совместную электрическую защиту разнородных подземных сооружений, близко расположенных друг от друга, одними защитными установками (исключая кабели на напряжение выше 1000 В).
4.5.20. При совместной защите подземные сооружения в доступных местах объединяются посредством устройства металлических перемычек, перепаек; в случае необходимости перемычки могут быть контролируемыми (с разъемом), регулируемыми или поляризованными.
4.5.21. Допускается присоединение нескольких поляризованных дренажных установок в одном пункте рельсовой сети, если выполняются требования п. 5.12.1.
4.5.22. Присоединение усиленных дренажей и установок дренажно-катодной защиты к рельсовым путям электрифицированных железных дорог не должно в катодной зоне потенциалов рельсов приводить к появлению положительных потенциалов от тока защиты в пункте присоединения отрицательной питающей линии (отсоса) в часы интенсивного движения поездов.
В знакопеременных зонах потенциалов рельсов ток усиленного дренажа или дренажно-катодной защиты должен быть ограничен значением, при котором в часы интенсивного движения поездов не устанавливаются устойчивые положительные потенциалы на рельсах в пункте присоединения защитной установки.
Примечание. Эти требования не относятся к установкам на номинальный ток менее 100 А, т.е. усиленные дренажи и дренажно-катодные установки на ток (выпрямителя) до 100 А можно подключать в катодной и знакопеременной зонах потенциалов рельсов без проверки их влияния на потенциалы последних.
Не допускается присоединять усиленные дренажи или дренажно-катодные установки в анодных зонах рельсовой сети, а также к рельсам деповских путей.
4.5.23. При осуществлении активной защиты от коррозии блуждающими токами способ защиты и ее электрическая схема должны быть увязаны с требованиями техники безопасности по обслуживанию защищаемого сооружения, обеспечивать защиту сооружения от токов короткого замыкания, грозы и исключать вредное влияние на работу рельсовых цепей автоблокировки (глава 5).
4.5.24. Защита подземных сооружений от коррозии блуждающими токами на станциях стыкования и в зоне распространения постоянных блуждающих токов на участок переменного тока (до 5 км) осуществляется, как на участках постоянного тока. В этих условиях применяют только полупроводниковые защитные устройства.
4.5.25. При выполнении защиты от блуждающих токов железнодорожных подземных сооружений, кроме выполнения общих требований пп. 4.4 и 4.5, следует учитывать особенности защиты каждого объекта, изложенные в пп. 4.6 - 4.14, диктуемые спецификой их конструкций и работы.
4.6 Особенности защиты подземных сооружений тяговых подстанций
4.6.1. Защиту от электрокоррозии подземных сооружений, заземленных на контур тяговой подстанции, осуществляют поляризованными дренажными установками, включенными между наружным контуром заземления и отрицательной шиной тяговой подстанции до реактора со стороны рельсов (к сборке отрицательных питающих линий подстанций).
Преимущественным должно быть применение комбинированных устройств, осуществляющих защиту от блуждающих токов и функции короткозамыкателя цепи контур заземления — отсос в режимах короткого замыкания на подстанции (полупроводниковый дренажно-шунтовой замыкатель ПДШЗ, см. рис. 4.3).
4.6.2. Катодная поляризация подземных сооружений, заземленных на контур тяговой подстанции посредством дренажа, должна осуществляться таким образом, чтобы создаваемые потенциалы соответствовали защитным, указанным в главе 2 для каждого типа сооружений.
4.6.3. Применяемые в дренаже диоды должны быть рассчитаны на 2 кВ обратного напряжения или защищаться устройством пропуска в обход диода импульса тока или обратного напряжения.
4.6.4. Корпус дренажной установки (ПДШЗ) должен быть заземлен на внешний контур заземления тяговой подстанции, для чего вывод от дренажной установки, идущий к контуру, соединяют с корпусом.
4.7 Особенности защиты подземных сооружений электродепо
4.7.1. Защиту от коррозии блуждающими токами подземных сооружений электродепо из-за наличия по требованиям техники безопасности электрической связи внутридеповских сооружений с контуром заземления и рельсами осуществляют, главным образом, снижением попадания тягового тока с рельсов на подземные сооружения. Это достигают вентильным секционированием рельсов. Оно эффективно, если электродепо расположено в анодной или знакопеременной зонах потенциалов рельсовой сети.
4.7.2. В зависимости от системы ввода электроподвижного состава на канавы депо (под напряжением 3 кВ или пониженном напряжении) вентильное секционирование выполняют в соответствии с рис. 4.4а, б. Если депо имеет двусторонний выход на главные или станционные пути, то вентильное секционирование выполняют аналогичным образом с двух сторон здания депо. Дополнительный вентильный блок (рис. 4.4а) устанавливают в случае, когда деповский парк имеет значительное путевое развитие.
4.7.3. При проектировании, с целью снижения электрокоррозионных повреждений, необходимо предусматривать установку изолирующих фланцев и муфт на вводах на территорию депо наиболее ответственных подземных сооружений (газопроводы, трубопроводы теплофикации, водопроводы, кабели связи и т.п.), ответвляющихся от соответствующих городских магистральных или станционных коммуникаций.
4.7.4. После осуществления мероприятий пп. 4.7.1 - 4.7.3 устранение опасности электрокоррозии подземных сооружений электродепо в случае ее обнаружения достигается применением активной защиты по п. 4.5.
4.7.5. Электрифицированные пути депо должны удовлетворять требованиям по ограничению утечки тяговых токов (пп. 3.2.3, 3.2.7, 3.2.8).
4.8 Особенности защиты высоковольтных кабелей
4.8.1. Защита высоковольтных кабелей от коррозии блуждающими токами должна осуществляться отдельно от остальных подземных сооружений железнодорожного хозяйства, кроме случаев объединения их единым контуром заземления (тяговая, трансформаторная подстанции т.п.).
4.8.2. Защитные установки на высоковольтных кабелях выполняются в запираемых ящиках, заземленных двумя проводниками на контур заземления, либо на выравнивающий контур. Сопротивление контура заземления должно соответствовать требованиям «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» по значениям напряжения для высоковольтных кабелей. Сопротивление выравнивающего контура не нормируется.
Выравнивающий контур выполняется в виде сетки из стальной полосы 40 x 4 мм, закопанной на глубину 0,3 — 0,4 м по периметру установки на 0,8 м от нее.
4.8.3. Если защитная установка располагается у подстанции, то корпус установки заземляется на внешний контур заземления подстанции. Индивидуальный заземляющий или выравнивающий контуры в этом случае не делают.
В схему защитных установок высоковольтных кабелей дополнительно включаются разрядники на 350 В:
в поляризованных дренажах — между клеммой «кабель» и корпусом установки (контуром);
в катодных станциях, дренажно-катодных установках, в усиленных дренажах — между клеммой «кабель» и корпусом установки (контуром), а также между каждой фазой питающей сети переменного тока (до предохранителей со стороны ввода) и корпусом установки (контуром).
4.9 Особенности защиты кабелей в алюминиевых оболочках
4.9.1. Защита алюминиевых оболочек кабелей от коррозии осуществляется в основном с помощью изолирующих покрытий, наносимых в процессе изготовления кабелей. При выборе типа изолирующего покрытия на стадии проектирования для кабелей, прокладываемых в условиях блуждающих токов, следует руководствоваться рекомендациями п. 4.4.3.
4.9.2. Защита от коррозии кабелей с полимерным покрытием поверх алюминиевой оболочки с броней без наружного полимерного покрытия осуществляется, в случае необходимости, активными средствами (дренажами, катодными установками и т.п.).
4.9.3. Кабели с полимерным покрытием шлангового типа поверх алюминиевой оболочки надежно защищены от всех видов коррозии при выполнении условий целостности шлангового изолирующего покрытия с уровнем изоляции от земли не менее 5·106 Ом·км. Линейная часть оболочки кабелей в шланговом покрытии, заходящая в места разделки (НУП, ОУП, здания), должна быть изолирована от станционной части и заземлена. При понижении уровня изоляции покрытия необходимо отыскивать места его повреждения «Индикатором места повреждения кабеля» (см. главу 7) или другим прибором и устранять повреждения. Кабельные ответвления в НУП, ОУП, здания отделяются от магистрали изолирующими муфтами. При многократных повреждениях покрытия и понижении уровня его изоляции следует применять на таких кабелях сочетания пассивных и активных средств. Первоначально осуществляется снижение потенциалов на кабеле пассивными средствами защиты: заземлителями и применением изолирующих муфт, шунтированных регулируемыми резисторными или диодно-резисторными перемычками (рис. 4.5).
резисторной — снижение разности потенциалов на стыке и достижение защитных потенциалов кабеля относительно земли;
диодно-резисторной — создание односторонней проводимости вдоль оболочки кабеля с целью снижения потенциалов кабеля от блуждающих токов соседних подстанций и обеспечения требуемого ограничения действия защиты по трассе кабеля.
Заземлители и перемычки подключаются к оболочке через контрольно-измерительные пункты. Эффективное снижение потенциалов на кабеле достигается применением заземлителей с сопротивлением растеканию ниже 10 Ом; на отдельных концевых участках трасс кабеля значение этого сопротивления целесообразно иметь не выше 3 Ом (см. рис. 4.5).
Значение сопротивления перемычек из резисторов должно быть на порядок выше сопротивлений заземлителей (сотни Ом); окончательный выбор значения сопротивления осуществляется при доведении потенциалов кабеля до защитных. Изолирующие муфты целесообразно располагать по трассе кабеля следующим образом: на магистральных кабелях, проходящих через всю межподстанционную зону (между двумя тяговыми подстанциями), — две изолирующие муфты на расстоянии 2 — 3 км от каждой тяговой подстанции; на более коротких кабелях, которые не проходят через всю межподстанционную зону, достаточно оборудование одной изолирующей муфты.
Если изолирующие муфты расположены более часто (через каждую строительную длину), то этого может оказаться достаточным для защиты от электрокоррозии кабелей в алюминиевой оболочке без брони.
Примечание: На кабелях, трасса которых удалена от крайнего пути на расстояние более 25 м, параллельно изолирующим муфтам дополнительно устанавливают разрядники по грозозащите.
4.9.4. Если после применения пассивных средств защиты, приведенных в п. 4.9.3, кабель остается незащищенным, т.е. значения потенциалов на кабеле не находятся в пределах защиты, необходимо дополнить защиту активными средствами. Схемы комбинации пассивных и активных средств защиты представлены на рис. 4.5.
4.9.5. При совместной защите кабеля в алюминиевой оболочке без брони с кабелями других типов, чтобы не вызвать повреждения алюминиевой оболочки из-за перетекания гальванического тока, не следует осуществлять неконтролируемое соединение (перепайку) оболочек кабелей до проведения электрических измерений и осуществления защитных мероприятий (п. 4.9.3, 4.9.4).
Для этих целей в оборудуемых контрольных пунктах делаются два вывода: от кабелей с алюминиевой оболочкой и от остальных кабелей с перепаянными оболочками; соединение этих выводов по требованиям защиты возможно глухой или поляризованной перемычкой.
Защита от коррозии блуждающими токами в этом случае производится по показателям защищенности табл. 2.5, п. 4.
4.9.6. В случае совместной защиты кабелей с алюминиевой оболочкой и броней с кабелями других типов все оболочки перепаивают обычным образом. Контрольный пункт оборудуется с одним выводом от кабелей. Защита осуществляется по показателям защищенности табл. 2.5, п. 3.
4.9.7. При выполнении магистральных линий кабелей с полимерными шланговыми покровами поверх оболочки и брони не следует производить перепайку оболочки и брони этого кабеля с кабелями другого типа в релейных шкафах, постах во избежание возможности возникновения интенсивной электрокоррозии последних перетекающими токами (особенно кабелей, подходящих к участкам рельсов с отрицательными значениями потенциалов относительно земли).
4.10. Особенности защиты сооружений и конструкций постов секционирования и пунктов параллельного соединения контактной сети
4.10.1. Посты секционирования (ПС) и пункты параллельного соединения (ППС) контактной сети при проектировании следует размещать у путевых дроссель-трансформаторов и заземлять их на среднюю точку дроссель-трансформаторов (рис. 4.6а) или на тяговый рельс однониточной рельсовой цепи (рис. 4.6б) наглухо двойным заземляющим проводом. При этом сопротивление заземления фундамента ПС (ППС) не должно быть ниже 500 Ом по условиям защиты арматуры фундаментов от электрокоррозии; это обеспечивается установкой изолирующих деталей между корпусом ПС (ППС) и бетоном фундамента, а также в узлах анкерных болтов.
Как правило, ПС (ППС) должны устанавливаться на бетонные или железобетонные лежни со щебеночной подсыпкой под них.
4.10.2. Металлические оболочки кабелей, заходящих в ПС (ППС), изолируются от металлического корпуса ПС (ППС). Броня и металлическая оболочка кабелей не вводятся внутрь поста или пункта.
4.10.3. Цепи питания собственных нужд вводятся в ПС (ППС) через изолировочные трансформаторы, кроме случаев питания от продольной ВЛ или ВЛ автоблокировки.
4.10.4. В процессе эксплуатации необходимо контролировать электрокоррозионное состояние фундаментов ПС (ППС). Если сопротивление заземления фундамента ниже нормы (см. табл. 4.1), то в цепь заземления ПС (ППС) на рельсовый путь включается диодный заземлитель ЗД (рис. 4.6в) или повышается сопротивление заземления фундамента до безопасного значения применением изолирующих элементов и т.д. Последнее осуществляется так же, если сопротивление заземления ниже нормируемых значений по условиям обеспечения надежной работы рельсовых цепей СЦБ (п. 5.1). Во всех случаях при решении вопросов заземления ПС (ППС) следует руководствоваться табл. 4.1.
| Тип рельсовой цепи | Место присоединения заземления ПС (ППС) | |||
| К средней точке путевого дроссель-трансформатора | Непосредственно к тяговому рельсу | |||
| R >= Rд, но не ниже 5 Ом <*> | R < Rд, Ом | R >= Rд, Ом | R < Rд, Ом | |
| Двухниточная | Наглухо (см. рис. 4.6а) | Через ЗД (см. рис. 4.6в) | Наглухо <**> (см. рис. 4.6б) | Через ЗД <**> (см. рис. 4.6в) |
| Однониточная | - | - | Наглухо (см. рис. 4.6б) | Через ЗД (см. рис. 4.6в) |
<*> В пунктах установки междупутных перемычек соблюдается только условие R >= Rд.
<**> Точка подключения к рельсам должна быть не ближе 200 м от путевых дроссель-трансформаторов, а сопротивление заземления — не ниже 100 Ом.
Примечание. R — сопротивление заземления фундамента ПС (ППС). Rд — наименьшее допустимое сопротивление заземления фундамента ПС (ППС) по табл. 2.1.
4.11 Особенности защиты сооружений и конструкций сигнальных точек СЦБ
4.11.1. На вновь устанавливаемых металлических светофорных мачтах и релейных шкафах должны быть предусмотрены изолирующие элементы между конструкцией мачты или шкафа и крепежными болтами, а также бетоном фундамента. Мачту и шкаф в этом случае заземляют на рельсы наглухо. На железобетонных светофорных мачтах навесную металлическую гарнитуру изолируют от бетона и арматуры мачт изолирующими элементами и заземляют на рельсы наглухо с изолированной прокладкой от бетона заземляющего проводника.
4.11.2. В условиях эксплуатации светофорные мачты и релейные шкафы, у которых отсутствуют изолирующие элементы или сопротивление изоляции их ниже предельного значения, в анодных и знакопеременных зонах потенциалов «рельс — земля» заземляют на среднюю точку путевого дроссель-трансформатора через защитное устройство, препятствующее стеканию тока с рельсовых путей в фундаменты мачт и светофоров; в катодной зоне — заземляются наглухо. В качестве защитных устройств применяют искровые промежутки (типа ИПМ-62 и др.)(рис. 4.7а) или диодные заземлители ЗД (рис. 4.7б), включенные в цепь заземления мачты светофора и корпуса релейного шкафа. Диодный заземлитель в этом случае должен удовлетворять характеристикам табл. 4.
4.11.3. При заземлении мачт светофоров и корпусов релейных шкафов по схеме рис. 4.7а в случае питания приборов, установленных на мачте, напряжением 220 В во время производства работ на светофорной мачте или релейном шкафу искровой промежуток необходимо шунтировать съемной медной перемычкой площадью сечения не менее 50 мм2.
4.11.4. Оболочки и броня кабелей, заходящих в релейный шкаф и светофорную мачту, должны быть надежно изолированы от их корпусов с помощью специальных изолирующих элементов (втулок, прокладок).
4.12 Особенности защиты масло- и воздухопроводов
4.12.1. Масло- и воздухопроводы по территориям станций и депо должны прокладываться, как правило, над землей на железобетонных стойках. Металлические трубы не должны касаться арматуры стоек.
4.12.2. Под путями масло- и воздухопроводы прокладывают в асбоцементных трубах с соблюдением требований пп. 4.4.8, 4.4.9.
4.12.3. Трубопроводы должны быть изолированы с помощью изолирующих фланцев от всех конструкций, металлически связанных с рельсами, с деталями рельсовых скреплений, а также от конструкций, заземленных на рельсы наглухо.
4.13 Особенности защиты рельсов и рельсовых скреплений в тоннелях
4.13.1. Электрокоррозионная опасность для рельсов и деталей рельсовых скреплений проявляется, как правило, в протяженных тоннелях длиной более 500 м, расположенных в анодных и знакопеременных зонах потенциалов рельсовой сети при средних потенциалах «рельс — земля» выше +5 В и пониженном в два раза и более уровне изоляции пути.
4.13.2. Путь в электрифицированных железнодорожных тоннелях должен соответствовать требованиям по ограничению утечки тяговых токов, изложенным в пп. 3.2.3, 3.2.7 - 3.2.10, 3.2.15.
4.13.3. В тоннелях рекомендуется применять раздельный тип рельсовых скреплений с тщательным контролем затяжки клеммных болтов.
4.13.4. В процессе эксплуатации пути в тоннелях необходимо выявлять и заменять шпалы с пониженным электрическим сопротивлением (промокшие, с трещинами и т.п.), производить более частую подрезку и очистку балласта.
4.13.5. В тоннелях в целях повышения электроизоляции пути следует применять специальные меры: пропитывать шурупные отверстия электроизолирующими составами, применять изолирующие прокладки под подкладками, изолирующие втулки в шурупных отверстиях, промывать чаще балласт и т.п.
4.13.6. При обнаружении электрокоррозионной опасности (см. п. 4.13.1) в целях защиты рельсов и рельсовых скреплений от электрокоррозии следует применять, как правило, вентильное секционирование по схеме рис. 6.4.
В тоннелях длиной более 2 км защитный эффект вентильного секционирования достигается дополнительным секционированием пути внутри тоннеля. Вентильное секционирование в двухпутных тоннелях осуществляется раздельно по каждому пути с устройством общей обходной перемычки, эквивалентной по проводимости двум рельсовым нитям.
4.14 Особенности защиты железнодорожных железобетонных сооружений
4.14.1. Основными особенностями железнодорожных железобетонных конструкций является ограниченная их протяженность и необходимость по требованиям техники безопасности и условиям надежной работы защиты от токов короткого замыкания заземления их на рельсы электрифицированных железных дорог. Последнее приводит к тому, что через цепи заземления в арматуру конструкции могут попадать значительные токи, которые при стекании в бетон вызывают электрокоррозионные разрушения арматуры. Блуждающие токи, попадающие не по цепям заземления, а из земли в железнодорожные железобетонные конструкции из-за малых длин конструкции незначительны и не вызывают опасных явлений электрокоррозии. Поэтому основная направленность защитных мероприятий на железобетонных конструкциях — исключение возможности попадания на них тока утечки с рельсов по цепи заземления или ограничения этого тока до допустимых пределов (п. 2.2).
4.14.2. Все железобетонные конструкции железнодорожного электрифицированного транспорта должны иметь, как правило, толщину защитного слоя бетона над любой арматурой не менее 20 мм.
4.14.3. При проектировании железобетонных конструкций в качестве защитных мероприятий от электрокоррозии должны предусматриваться специальные изолирующие элементы (втулки, шайбы, прокладки и т.п.), обеспечивающие электрическую изоляцию (не менее 10000 Ом) металлических деталей, заземляемых на рельсы, от бетона и арматуры железобетонных конструкций (рис. 4.8), либо осуществляться особые способы заземления (нейтральные вставки, врезка дополнительных изоляторов и т.п. — рис. 4.9а, б).
Проектирование для защиты от электрокоррозии вновь сооружаемых железобетонных конструкций с помощью защитных устройств (искровых промежутков, диодных заземлителей и т.п.) взамен установки на них электроизолирующих элементов допускается только в исключительных случаях при невозможности конструктивного обеспечения установки изолирующих элементов.
4.14.4 Электроизолирующие детали следует устанавливать для изоляции:
деталей крепления конструкций контактной сети на искусственных железобетонных сооружениях (мостах, эстакадах и т.п.) от арматуры сооружений или деталей крепления, от заземленных на рельсы элементов конструкций контактной сети;
всех металлических конструкций (перила и т.п.), расположенных на железобетонных искусственных сооружениях и по условиям техники безопасности заземленных на рельсы, от арматуры сооружений;
деталей крепления контактной сети и закладных деталей от арматуры и бетона железобетонных опор контактной сети;
железобетонных анкеров опор контактной сети от оттяжек;
арматуры железобетонных опор и фундаментов металлических опор, устанавливаемых на искусственных сооружениях, от арматуры сооружений;
металлических опор контактной сети и мачт светофоров от анкерных болтов и бетона фундаментов;
заземленных на рельсы металлических частей железобетонных мачт светофоров от бетона и арматуры мачт;
заземленных на рельсы шкафов, ящиков от анкерных болтов и бетона фундаментов;
заземляющих проводников от бетона и арматуры.
4.14.5. В условиях эксплуатации при обнаружении опасности электрокоррозии арматуры железобетонных конструкций, вызванной токами утечки через цепи заземления, применяют либо специальные способы заземления (в соответствии с «Инструкцией по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах»), либо защитные устройства, устанавливаемые в цепях заземления: искровые промежутки (ИП), диодные заземлители (ЗД) или их комбинацию (последовательно с ЗД подключены два искровых промежутка, включенные параллельно, т.е. ЗД + 2ИП).
На железобетонных конструкциях, на которых установка защитных устройств не допускается по требованиям техники безопасности и главы 5, рекомендуется применять нейтральные вставки, дополнительные изоляторы для отделения заземляющего спуска от конструкции (см. рис. 4.9) или устанавливать дополнительные изолирующие элементы для снижения тока утечки через конструкцию до значения ниже нормируемого (табл. 2.1).
4.14.6. В процессе эксплуатации железобетонных конструкций необходимо контролировать их защищенность от электрокоррозии в соответствии с показателями (табл. 2.1). Если на сооружении установлены специальные защитные устройства, контроль электрокоррозионного состояния железобетонных конструкций сводится к контролю исправного состояния этих элементов и устройств. Исправное состояние изолирующих элементов и защитных устройств является гарантией отсутствия электрокоррозионной опасности для конструкций.
4.14.7. При определении мер по защите от электрокоррозии опор контактной сети и способа их заземления в зависимости от конкретных условий (место установки, степень электрокоррозионной опасности, размещение на опоре оборудования) следует руководствоваться «Указаниями по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети» и «Инструкцией по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах».
4.14.8. При применении схем защиты контактной сети от токов короткого замыкания, в которых не предусматривается заземление железобетонных конструкций на рельсы, защита их от электрокоррозии не предусматривается.
4.14.9. В целях защиты от электрокоррозии арматуры железобетонных мостов токами утечки запрещается заземлять наглухо на рельсы металлические конструкции, расположенные на мосту и имеющие металлическую связь с арматурой. Заземление в этом случае рекомендуется осуществлять либо через искровые промежутки, либо через последовательно включенные диодные заземлители и искровые промежутки.
4.14.10. Защита пешеходных мостов и других искусственных сооружений от электрокоррозии как при устройстве «нейтральных» вставок в узлах крепления контактной сети, так и без них, осуществляется заземлением металлических частей моста на рельсы, как правило, через диодный заземлитель или через диодный заземлитель, соединенный последовательно с искровыми промежутками. Выбор защитного устройства, включаемого в цепь заземления, определяется требованиями п. 5.1.
4.14.11. Допускается осуществлять защиту от электрокоррозии фундаментов металлических мостов, эстакад и путепроводов, проложенных через железнодорожные пути, включением в цепь их заземления двух искровых промежутков, соединенных параллельно.
4.14.12. Фермы железнодорожных мостов, эстакад и путепроводов заземляются на рельсы только с одной стороны с соблюдением требований п. 5.1. Соседние мосты (четного и нечетного путей), электрически изолированные друг от друга, заземляются каждый отдельно на соответствующий путь.
4.14.13. При проектировании и монтаже железнодорожных железобетонных платформ нельзя допускать металлическую связь арматуры платформ с арматурой железобетонных пешеходных мостов и их металлическими конструкциями. В условиях эксплуатации при наличии металлической связи арматуры железобетонных платформ с арматурой железобетонных конструкций или металлическими частями пешеходных мостов и при невозможности ее устранения защиту платформ (одновременно и устоев пешеходных мостов) от электрокоррозионных повреждений следует осуществлять включением в цепь заземления пешеходных мостов специальных защитных устройств (ЗД, ИП и т.п.).
5. ТРЕБОВАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НОРМАЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ АВТОБЛОКИРОВКИ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ ОТСАСЫВАЮЩИХ ЛИНИЙ, ЗАЩИТНЫХ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ К РЕЛЬСОВЫМ ПУТЯМ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПОСТОЯННОГО ТОКА
5.1 Отсасывающие линии стационарных и передвижных тяговых подстанций должны подключаться:
- при двухниточных рельсовых цепях — к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов или дополнительных дроссель-трансформаторов, устанавливаемых специально для подключения отсасывающих линий;
- при однониточных рельсовых цепях — к тяговым нитям;
- на участках, не оборудованных автоблокировкой (рельсовыми цепями), — в местах установки междурельсовых соединителей.
При тональных (как правило, бесстыковых) рельсовых цепях с частотой питания свыше 400 Гц подключение отсасывающих линий должно осуществляться:
- к средним точкам дроссель-трансформаторов (дросселей) дроссельного пункта при наличии изолирующих стыков (рис. 5.1а);
- к средним точкам специально устанавливаемых для этих целей дополнительных (отсасывающих) дроссель-трансформаторов (рис. 5.1б, в).
Места присоединения отсасывающих линий к главным путям и другие пути станций, к которым не подключены отсасывающие линии, объединяются, как правило, двумя междупутными соединителями расчетного сечения.
5.1.1. В каждой рельсовой цепи при питании током с частотой до 400 Гц допускается установка только одного дополнительного дроссель-трансформатора, подключаемого к рельсам в соответствии с действующими нормами на расстоянии не ближе 200 м от концов этой рельсовой цепи (рис. 5.1).
При тональных рельсовых цепях допускается устанавливать не более двух дополнительных дроссель-трансформаторов (дросселей). При этом места их установки не регламентируются.
5.1.2. В качестве дополнительного дроссель-трансформатора разрешается применять типовые дроссель-трансформаторы ДТ-0,6-1000 (ДТ-0,6-500) с настройкой в резонанс для сигнального тока (при частоте до 400 Гц) или без настройки (для тональных).
Во всех случаях дроссель-трансформаторы, к которым подключаются отсасывающие линии, должны иметь дроссельные и междроссельные перемычки удвоенного сечения.
5.2. Для исключения повреждения приборов рельсовой цепи и других устройств тяговым током и электрического пробоя изолирующих стыков и кабелей должны соблюдаться требования п. 3.2.1 - 3.2.5 настоящей Инструкции в соответствии со схемой установки рельсовых соединителей (рис. 5.2).
5.3. Длина обходных шунтирующих цепей по смежным и параллельным путям и междупутным перемычкам (длина l, рис. 5.2г) независимо от длины рассматриваемой рельсовой цепи должна быть:
на перегонах — при рельсовых цепях с изолирующими стыками и частотой сигнального тока до 400 Гц — не менее 10 км;
при бесстыковых рельсовых цепях (тональных) — не менее 2 км;
на станциях — необходимо, чтобы в контур, образованный междупутными перемычками, входило не менее 10 рельсовых цепей при частоте сигнального тока до 25 Гц включительно и не менее 6 рельсовых цепей при частоте сигнального тока свыше 25 Гц.
5.4. На электрифицированных железных дорогах заземляемые на рельсовые пути сооружения и конструкции (опоры контактной сети, мачты светофоров, мосты, путепроводы и т.п.) спуски групповых заземлений разрешается подключать наглухо (если это допустимо и по условиям защиты заземляемых конструкций от электрокоррозии):
а) к одному из рельсов при двухниточных рельсовых цепях, если сопротивление цепи утечки сигнального тока через каждое сооружение и конструкцию не менее 100 Ом, а эквивалентное сопротивление цепи утечки сигнального тока через все подключенные к рельсу сооружения и конструкции, приведенное к 1 км пути, не менее 6 Ом;
б) к средней точке путевых дроссель-трансформаторов каждого из путей, если сопротивление утечки сигнального тока через все присоединяемые к данной точке сооружения и конструкции не ниже 5 Ом;
в) к средней точке путевых дроссель-трансформаторов в местах включения междупутных соединений — без ограничения по требованиям СЦБ (см. рис. 5.2г);
г) к тяговой нити при однониточных рельсовых цепях и дополнительному (третьему) дроссель-трансформатору — без ограничений по требованиям СЦБ (п. 5.1.1).
5.5. Если по условиям защиты от электрокоррозии необходимо включение в цепь индивидуального или группового заземления конструкций на рельсовую сеть диодного заземлителя, то это допустимо при входном сопротивлении заземления одиночной конструкции не ниже значений, приведенных в п. 5.4 (методика измерения дана в п. 7.3.13).
5.6. Во всех случаях, когда конструкции имеют сопротивление менее указанных в п. 5.4, заземление их на рельсовые пути следует производить через специальные защитные устройства, препятствующие утечке сигнального тока с рельсов: искровые промежутки, диодные заземлители с последовательно включенными искровыми промежутками, индуктивные защитные дроссели и т.п. С этой же целью возможно повышение сопротивления заземления конструкций применением на них специальных изолирующих элементов: прокладок, втулок, шайб и т.п.
5.7. На перегонах и станциях при двухниточных рельсовых цепях заземляющие проводники защитных и заземляющих устройств в целях предотвращения шунтирования рельсовой цепи должны быть присоединены в пределах каждого блок-участка (рельсовой цепи) к одной и той же нити электрифицированного рельсового пути; при однониточных цепях заземление производится на тяговый рельс.
5.8. Выполнение требований п. 3.2.3 обеспечивает нормальное функционирование рельсовых цепей СЦБ и автоматической локомотивной сигнализации.
Асимметрия тягового постоянного тока в каждой из двухниточных рельсовых цепей не должна быть более 6%.
5.9. Вентильное секционирование деповских путей и локальных участков пути должно осуществляться, как правило, на стыке участков пути, оборудованных только двухниточными рельсовыми цепями СЦБ (рис. 5.3а). Допускается включение вентильных блоков на стыке путей, оборудованных однониточной рельсовой цепью и без рельсовых цепей. В этом случае на путях без рельсовых цепей должны быть смонтированы дополнительные изолирующие стыки, установленные на расстоянии не менее 25 м от существующих (рис. 5.3б).
5.10. При оборудовании локальных участков пути вентильным секционированием с обходной перемычкой для обеспечения устойчивого функционирования рельсовых цепей СЦБ и автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) цепь обходной перемычки должна иметь полное сопротивление току 50 Гц не менее 5 Ом независимо от длины и типа рельсовых цепей. Это обеспечивается включением в цепь обходной перемычки специальных защитных дросселей или типового дроссель-трансформатора ДТ-0,6-500 (1000).
5.11. При использовании в качестве защитного дросселя (ДЗ) дроссель-трансформатора ДТ-0,6-500 (1000) первичную обмотку его включают последовательно в цепь перемычки, а ко вторичной обмотке присоединяют конденсаторы, емкость которых в зависимости от частоты питающего рельсовую цепь сигнального тока следующая:
| сигнальный ток частотой, Гц | 25 | 50 | 75 |
|---|---|---|---|
| емкость конденсатора, мкФ | 42 — 44 | 28 — 32 | 10 — 12. |
Воздушный зазор в сердечнике дросселя устанавливается при монтаже в пределах требуемого (по паспорту) и в процессе эксплуатации не регулируется.
Конденсаторы выбирают герметизированными на рабочее напряжение не менее 1000 В (типы МБГП, МБГПО и др.) и устанавливают в трансформаторном ящике, соединенном кабелем или изолированным (в шланге) проводом с дроссель-трансформатором.
5.11.1. С целью повышения надежности работы в каждой схеме вентильного секционирования с обходной перемычкой включают два ДЗ: один последовательно в цепь обходной перемычки, другой — в цепь одного из вентильных блоков со стороны участка секционирования (см. рис. 6.4а). На двухпутных и многопутных участках секционирования ДЗ включают в шахматном порядке по концам участка секционирования или в местах дополнительного секционирования.
5.12. Поляризованные, унифицированные, усиленные дренажи и дренажно-катодные установки, подключенные к рельсовым путям железных дорог с автоблокировкой, не должны нарушать нормальную работу рельсовых цепей СЦБ во всех режимах.
5.12.1. Поляризованные, унифицированные, усиленные дренажи и дренажно-катодные установки подключают к рельсовым путям без нормирования сопротивления утечке переменного тока через защитную установку <*>:
а) при однониточных рельсовых цепях — к тяговой нити в любом месте;
б) при двухниточных рельсовых цепях:
к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов в местах установки междупутных соединителей;
к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов, отстоящих на три рельсовые цепи от точек подключения междупутных соединителей или от других путевых дроссель-трансформаторов, к средним точкам которых подключены защитные установки и конструкции, имеющие сопротивление утечке переменного тока 50 Гц через все сооружения и конструкции менее 5 Ом;
в порядке исключения к дополнительному (третьему) дроссель-трансформатору независимо от его установки (пп. 5.1.1, 5.1.2).
<*> Сопротивление утечке переменного тока включает сопротивление защитной установки при шунтированном поляризованном элементе и сопротивление заземления собственно сооружения.
Допускается более частое (чем в п. 5.12.1б) подключение защитных установок, если сопротивление всех параллельно подключенных к путевому дроссель-трансформатору устройств и сооружений (при шунтировании поляризованных элементов) утечке переменного тока 50 Гц более 5 Ом.
5.12.2. При необходимости обеспечения сопротивления в цепи поляризованного и унифицированного дренажей 5 Ом (для сигнального тока 50 Гц) следует последовательно в цепь дренажа включить индивидуальный защитный дроссель ДЗ, рассчитанный на ток дренажа.
5.13. Усиленные дренажи или дренажно-катодные установки допускается подключать к рельсовым путям на участках, оборудованных автоблокировкой и электрической централизацией, при условии включения в их цепь сглаживающих устройств; при этом напряжение (или ток) гармонических составляющих на выходе установки (или выпрямленного тока в цепи дренажа) не должно превышать значений, приведенных в табл. 5.1.
При расчете и выборе сглаживающего устройства необходимо принимать коэффициент сглаживания не менее 12 — 15 при выпрямленном напряжении до 12 В и не менее 30 при напряжении на выходе установки до 24 В.
При включении в дренажную цепь усиленного дренажа сглаживающих устройств сопротивление цепи утечки сигнального тока через установку не нормируется.
5.14. Дренажный кабель защитных устройств, не находящихся в ведении служб МПС, следует подключать к рельсовым путям или к средним точкам дроссель-трансформаторов через переходное устройство (см. рис. 5.4). В качестве переходных устройств допускается использовать типовые трансформаторные ящики с установкой в них измерительного шунта (тип ШС) и предохранителя на номинальный ток защитной установки (по проекту). Обслуживание переходного устройства и пункта присоединения к рельсовым путям должно осуществляться работниками службы сигнализации и связи железной дороги с привлечением персонала, эксплуатирующего защитную установку.
Примечание. Во всех случаях при подключении к рельсовым путям в одной точке нескольких защитных установок допускается использовать один и тот же защитный дроссель или сглаживающее устройство в соответствии с требованиями п. 5.13.
5.15. Для гармонических составляющих в цепи усиленного дренажа или дренажно-катодной установки в соответствии с требованиями п. 5.13 проектом защиты могут быть предусмотрены схемы автоматического контроля, контактом исполнительного реле которого должна отключаться цепь питания источника тока защитной установки (см. рис. 5.4) в случае превышения допустимого уровня гармонических составляющих. Время срабатывания схем автоматического контроля параметров дренажа должно быть не более 0,3 с.
5.16. При защите подземных сооружений от почвенной коррозии катодными станциями вблизи неэлектрифицированных железных дорог следует учитывать возможность опасного и мешающего влияния токов защитной установки, стекающих с анодного заземлителя, на путевое реле рельсовых цепей, работающих на постоянном токе. Исключить это влияние можно, установив анодный заземлитель катодной установки относительно рельсовых путей в соответствии с номограммами (рис. 5.5).
5.17. На электрифицированных железных дорогах с целью исключения влияния гармонических составляющих выпрямленного тока станций катодной защиты на АЛС и путевые реле при расположении анодных заземлителей ближе 25 м от крайнего рельса и токе защиты свыше 100 А следует применять сглаживающие устройства на выходе источника тока установки аналогично п. 5.13.
5.18. Перед пуском в эксплуатацию сглаживающих устройств осуществляется их настройка на основную частоту гармоники по методике, приведенной в главе 7.
5.19. Монтаж защитных дросселей, сглаживающих устройств, пуск их в эксплуатацию и обслуживание производятся организацией, осуществляющей защиту подземных сооружений от коррозии. Ввод в эксплуатацию защитных установок производится комиссионно с обязательным участием представителей дистанции сигнализации и связи, участка энергоснабжения дороги. При обслуживании проверяют состояние обмоток, отсутствие короткого замыкания между ними и между путевой обмоткой и корпусом дросселя, а также измеряют гармонические составляющие на выходе выпрямителя, сопротивление изоляции дополнительной обмотки по методике, изложенной в главе 7.
5.20. При обнаружении влияния на рельсовые цепи или несоответствия параметров дренажа требованиям п. 5.12, 5.13 защитные установки могут быть отключены от рельсов снятием предохранителя в переходном устройстве. Включение и замена предохранителей должны выполняться при участии работников, обслуживающих защитные установки.
6. УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИИ, ИХ КОНСТРУКЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
6.1. Поляризованные дренажи
6.1.1. Для защиты железнодорожных подземных сооружений от электрокоррозии применяют поляризованные дренажи, в основном разработанные специально для защиты железнодорожных подземных сооружений (см. табл. 6.1, позиции 1 - 7). Допускается применение и других типов поляризованных дренажей, выпускаемых промышленностью для защиты магистральных газо-, нефтепроводов, кабелей связи, городских коммуникаций (табл. 6.1, позиции 8 - 12); при совместной защите кабелей и трубопроводов могут использоваться регулируемые вентильные перемычки (табл. 6.1, позиции 13 - 17).
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕНАЖНЫХ УСТАНОВОК
6.1.2. Дренажи типа ВД выполняются в модификации с группой резисторов, регулируемых перемычками. Резисторы можно соединять параллельно, последовательно, но в каждом случае через один резистор ток не должен превышать 10 А.
6.1.3. Электрическая схема полупроводникового дренажно-шунтового замыкателя (ПДШЗ) для тяговых подстанций приведена на рис. 6.1.
В нормальном режиме работает цепь поляризованного дренажа, дренируя блуждающие токи с наружного контура подстанции и подземных коммуникаций, соединенных с ним, на отсасывающий фидер; при коротком замыкании в распредустройстве 3,3 кВ на внутренний контур заземления подстанции срабатывает тиристорное плечо ПДШЗ, обеспечивая соединение контура с отсасывающим фидером. После отключения процесса короткого замыкания ПДШЗ переходит к работе в дренажном режиме.
6.2. Катодные установки, усиленные дренажи, дренажно-катодные установки
6.2.1. В качестве катодных установок следует применять катодные станции, типы которых приведены в табл. 6.2, или другие, аналогичные, удовлетворяющие по мощности, выпускаемые промышленностью.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТОДНЫХ УСТАНОВОК
6.2.2. Для питания катодных станций используют сети напряжением 220/380 В или высоковольтные ЛЭП-6 (10) кВ через понижающие трансформаторные подстанции.
6.2.3. Для дренажно-катодных установок и усиленных дренажей на железнодорожных сооружениях следует использовать катодные станции с дополнением их схемы (рис. 4.2в) вентилями не ниже 12-го класса, расположенными в отдельном ящике, а также сглаживающими фильтрами в соответствии с требованиями главы 5.
6.2.4. Корпус катодной станции заземляют в соответствии с ПТЭ электроустановок потребителей.
6.2.5. Анодное заземление должно выполняться из стальных электродов (уголки размером от 50 x 50 до 100 x 100, стержни диаметром 20 — 25 мм), помещенных в грунт с подсыпкой коксовой мелочи, или электродов заводского изготовления, опрессованных коксовой мелочью. Допускается установка и других стержней (чугун, графит, графитопласт, ферросилит), увеличивающих срок действия заземления.
Глубина прокладки анодного заземления должна быть ниже глубины промерзания грунта. Анодное заземление располагают не ближе 50 м от защищаемого сооружения.
С точки зрения экономической целесообразности сопротивление анодного заземления не должно превышать 5 Ом.
Сопротивление анодного заземления в омах, состоящего из n вертикальных электродов длиной 2,5 м с шагом расстановки 5 м, объединенных горизонтальной полосой (уголком), рассчитывается по формуле:
М — коэффициент, определяемый по кривой рис. 6.2, м-1;
\rho — удельное сопротивление грунта, Ом·м.
6.3. Вентильное секционирование рельсовой сети
6.3.1. Действие вентильного секционирования рельсовой сети основано на предотвращении попадания токов по рельсам внутрь участка секционирования от поездов, находящихся в тяговом режиме вне этого участка. Отвод токов от поездов, идущих в тяговом режиме внутри участка секционирования, осуществляется специальными вентильными блоками секционирования рельсовой сети (ВБСРС).
6.3.2. Различные возможные варианты схем вентильного секционирования рельсовых сетей приведены на рис. 6.3, а самих вентильных блоков — на рис. 6.4.
6.3.3. На участках с рекуперацией энергии поезда в схеме вентильного секционирования применяются вентильные блоки, содержащие вентильное и тиристорное плечи и цепи запуска тиристоров; на участках без рекуперации энергии поездами — вентильные блоки, имеющие только диодное плечо (рис. 6.4).
6.3.4. Конструкция вентильных блоков, их электрические параметры определяются проектом вентильного секционирования исходя из токовых нагрузок, приведенных в табл. 6.3.
6.3.5. Обходная перемычка (ОП) представляет собой, как правило, электрически непрерывную рельсовую плеть (старогодные рельсы Р43, Р50 и т.д.), уложенную изолированно на шпалах-коротышах параллельно действующему пути на расстоянии не менее 1,2 м от крайнего рельса. Для непрерывности электрической цепи на каждом стыке обходной перемычки приваривают по два (параллельно) типовых медных соединителя площадью сечения 70 мм2 при обязательном наличии на каждом сборном стыке металлических накладок или рельсы сваривают встык. Сопротивление изоляции обходной перемычки должно быть не менее 5 Ом·км. Допускается в качестве обходной перемычки применение силовых кабелей (например, типа ААШв 3 x 185 мм2), подвешенных вдоль участка секционирования на специальных кронштейнах или проложенных изолированно в земле.
6.3.6. Соединители для подключения вентильных блоков и защитных дросселей к дроссель-трансформаторам, рельсам и обходной перемычке выполняются двумя проводами площадью сечения 120 мм2 по меди, каждый с типовыми наконечниками. Соединители прокладывают изолированно от земли и надежно закрепляют на деревянных шпалах.
6.3.7. При секционировании рельсового пути используют типовые сборные изолирующие стыки. Возможно применение клееболтовых или полимерных изолирующих стыков. Установку изолирующих стыков необходимо производить в соответствии с требованиями «Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути». Во всех случаях минимальное сопротивление изоляции между любой металлической накладкой и каждым рельсом стыка должно быть не менее 150 Ом. Все элементы изолирующего стыка не должны иметь механических повреждений и ослабления болтов крепления.
6.4. Защитные устройства в цепи заземления сооружений и конструкций
6.4.1. Для защиты от электрокоррозии сооружений и конструкций, заземляемых на рельсы, в цепь заземления включают защитные устройства, параметры которых приведены в табл. 6.4.
| Тип защитного устройства | Условное обозначение в схемах | Заводская марка | Максимально допустимый ток длительностью 0,1 с, кА | Напряжение открытия в прямом направлении, В | Максимально допустимое обратное напряжение, В | Габарит, мм | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Диодный заземлитель (рис. 6.5а) | ЗД | ЗД-1 | 10 | 0,5 | 1200 | 350 x 220 x 200 | 11 |
| Искровой промежуток | ИП | ИПМ-62 | 5 — 6 | 800 — 1200 | 800 — 1200 | 300 x 60 | 0,4 |
| Искровой промежуток многократного действия (рис. 6.6) | ИП | ИПВ-ЦНИИ | 7 — 10 10 имп. | 600 — 1200 | 600 — 1200 | 106 x 154 | 1,8 |
| Защитное устройство на основе ЗД и ИП (рис. 6.5б) | ЗД+2ИП | ЗД-1 ИПМ-62 | 5 — 6 <*> | 800 — 1200 | 1500 — 2000 | - | 12,5 |
<*> Ограничиваются допустимым током искрового промежутка.
6.5. Эксплуатация защитных устройств
6.5.1. Защитные устройства эксплуатируются организациями, в ведении которых находятся защищаемые сооружения и конструкции (по вентильному секционированию — см. п. 6.5.7).
6.5.2. Подключение защитных устройств к рельсовым путям должно быть согласовано со службами пути, электроснабжения, сигнализации и связи. При отключении защитных устройств от рельсовых путей необходимо поставить в известность организацию, в ведении которой находятся эти устройства.
6.5.3. В процессе эксплуатации защитных устройств производятся два вида их обслуживания: периодическое техническое обслуживание и контроль режима работы с периодичностью, приведенной в табл. 6.5.
| Тип защитного устройства | Вид эксплуатационного обслуживания | |
| Периодическое техническое обслуживание (п. 6.5.4) | Контроль режима работы (п. 6.5.5) | |
| Поляризованный дренаж | 1 раз в кварт. и при изменении условий защиты <*> | |
| Катодная установка | ||
| Усиленный дренаж | 2 раза в месяц | |
| Дренажно-катодная установка | ||
| Вентильное секционирование | 1 раз в квартал | 1 раз в год |
| Диодный заземлитель | 2 раза в год (весной и осенью) | Не производится |
| Искровой промежуток | 1 раз в квартал | То же |
<*> Под изменением условий защиты понимаются изменения, связанные с развитием сети подземных сооружений, режимов работы источников блуждающих токов и т.п.
Для каждой установки необходимо вести журнал с регистрацией режимов работы и неисправности элементов.
6.5.4 В состав работ по периодическому техническому обслуживанию защитных устройств входят:
а) осмотр всех элементов установки с целью выявления их неисправности;
б) проверка плотности прилегания контактов, исправности монтажа и отсутствия их механических повреждений;
в) очистка элементов установки от пыли, снега и влаги;
г) проверка соответствия положения регулировочных элементов (переключателей, движков резисторов и т.п.) проектному положению;
д) проверка вентильных свойств полупроводниковых элементов защитных устройств (п. 7.5.1);
е) проверка наличия тока в цепи дренажей, катодных станций, дренажно-катодных установок; при отсутствии тока проверяется исправность предохранителей и наличие питающего напряжения 220/380 В на входе выпрямителя (п. 7.5.3).
6.5.5 При контроле режима работы защитных устройств производится:
а) весь комплекс работ периодического технического обслуживания защитного устройства (п. 6.5.4);
б) проверка соответствия тока установки (дренажной, катодной и т.п.) защитному (указан в проекте, журнале) и номинальному (указан в паспорте) токам данной установки.
6.5.6. На всех защитных устройствах один раз в год измеряют сопротивление изоляции токоведущих частей относительно корпуса.
6.5.7. Эксплуатация установок вентильного секционирования рельсовой сети осуществляется совместно службами пути, электроснабжения, сигнализации и связи в соответствии с табл. 6.6.
ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ ВЕНТИЛЬНОГО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ
| Вид обслуживания | Дистанция электроснабжения (ЭЧ) | Дистанция пути (ПЧ) | Дистанция сигнализации и связи (ШЧ) |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Периодическое техническое обслуживание | 1. Осмотр всех элементов блоков, защитных дросселей и дроссель-трансформаторов | 1. Осмотр обходной перемычки с проверкой исправности стыковых электротяговых соединителей на ходовых рельсах и перемычке | 1. Проверка состояния изолирующих стыков (на станциях) |
| 2. Проверка плотности прилегания контактов, исправности монтажа и отсутствия их металлических повреждений | 2. Затяжка болтовых соединений | 2. Осмотр крепления конденсаторов к обмоткам защитных дроссель-трансформаторов | |
| 3. Очистка элементов установок от пыли, снега, влаги | 3. Проверка состояния изолирующих стыков на перегоне с переборкой (при необходимости) | 3. Проверка состояния защитных дросселей | |
| 4. Проверка по схеме правильности подключения соединительных кабелей (проводов) и их состояния | 4. Проверка состояния обходных перемычек и узлов присоединений кабелей к перемычкам и рельсам | 4. Измерение сопротивления изоляции обмоток защитных дросселей по методике п. п. 7.5.11, 7.6.1 | |
| 5. Проверка вентильных свойств полупроводниковых элементов (блоков) по методике, приведенной в п. 7.5.5 | 5. Измерение сопротивления изоляции изолирующих стыков по методике п. 7.4.5 | ||
| Контроль режима работы | 1. Весь комплекс работ периодического технического обслуживания | ||
| 2. Контроль режима работы по методике п. 7.5.6 | Те же работы, что и при периодическом техническом обслуживании | ||
| 3. Проверка состояния тиристоров и диодов в блоках по методике п. 7.5.5 | |||
Примечание. Измерение сопротивления изоляции обходной перемычки производится ЭЧ раз в три года по методике п. 7.5.7.
Монтаж схемы вентильного секционирования осуществляется поэлементно работниками служб, на которые возложена эксплуатация отдельных узлов и устройств в соответствии с Инструкцией на монтаж и эксплуатацию схемы вентильного секционирования, входящую в комплект проектной документации.
В случае выхода из строя отдельных узлов и элементов ремонт и восстановление нормальной работы схемы секционирования выполняют работники служб, к которым этот элемент или узел относится.
При обнаружении неисправностей, устранение которых невозможно при включенном состоянии устройства, блок должен быть зашунтирован междудроссельной перемычкой.
Включение в работу схемы вентильного секционирования осуществляет комиссия с участием представителей дистанции пути, сигнализации и связи и участков электроснабжения в следующем порядке:
а) к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов или тяговым рельсам подключают вентильные блоки, которые шунтируются на выводах на период монтажных работ проводником площадью сечения 70 мм2 по меди;
б) к средним точкам путевых дроссель-трансформаторов рельсовой цепи, внешней по отношению к участку секционирования, подключают обходную перемычку (рельс или кабель) с последовательно включенным защитным дросселем;
в) с путевых дроссель-трансформаторов снимают междудроссельные перемычки;
г) после проверки правильности монтажа, наличия электрических соединений между блоками и на рельсах участка секционирования снимают с выводов блока шунтирующую перемычку.
После этих операций схема считается введенной в эксплуатацию и дальнейшее ее функционирование и содержание осуществляются в соответствии с настоящей Инструкцией.
Перед включением схемы на участках железных дорог, где применяется рекуперация энергии, необходимо предварительно отрегулировать уставки запуска тиристорного плеча.
В качестве уставок запуска включающего тиристора следует принимать:
напряжение «рельс — земля» Uр-з (отрицательное значение) внутри тоннеля в пределах 25 — 40 В, которое определяет ток управления включающего тиристора;
напряжение на изолирующем стыке Uс на границе секционирования, устанавливаемое в пределах 180 — 200 В.
При монтаже, обслуживании и ремонте элементов схемы вентильного секционирования следует выполнять требования техники безопасности. Запрещается класть металлические предметы одновременно на обходную перемычку и на один из ходовых рельсов или одновременно касаться перемычки и ходового рельса руками. Не рекомендуется класть рабочий инструмент на перемычку и садиться на нее. Корпуса вентильных блоков должны быть подсоединены к ближайшему ходовому рельсу стальным проводником диаметром не менее 12 мм через искровой промежуток ИПМ-62.
6.5.8. Эксплуатация защитных устройств в цепи заземления сооружений и конструкций осуществляется в объеме периодического технического обслуживания: с периодичностью, табл. 6.5, в соответствии с инструкциями по эксплуатации этих устройств.
6.5.9. Защитные устройства принимаются в эксплуатацию комиссией из представителей заинтересованных дистанций (участков) с составлением акта приемки.
6.5.10. О всех случаях коррозионных повреждений сооружений и конструкций составляют акт.
6.6. Эксплуатационный контроль за мерами по ограничению утечки тяговых токов
6.6.1. Эксплуатационный контроль за мерами по ограничению токов утечки с рельсовой сети выполняют соответствующие службы дорог согласно табл. 6.7.
ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННОМУ КОНТРОЛЮ ЗА МЕРАМИ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ УТЕЧКИ ТЯГОВЫХ ТОКОВ
| Исполнители | Наименование работ | Периодичность |
| 1 | 2 | 3 |
| Дистанция электроснабжения (ЭЧ) | 1. Проверка искровых промежутков на опорах контактной сети и искусственных сооружениях по методике п. 7.5.10 | 1 раз в квартал |
| 2. Проверка дополнительных (третьих) дроссель-трансформаторов (с перемычками) по методике п. 7.6.1 | 1 раз в квартал | |
| 3. Проверка диодных и тиристорных заземлителей на опорах контактной сети и искусственных сооружениях по методике п. 7.5.8 | 2 раза в год (весной и осенью) | |
| 4. Проверка искровых промежутков на опорах фидерных линий по методике п. 7.5.10 | 1 раз в квартал и после каждой грозы | |
| 5. Измерение токов утечки с рельсов электрифицированных путей и нормализация нагрузок по тяговым подстанциям (совместно с заинтересованными организациями) по методике пп. 7.4.1, 7.4.2 | По мере необходимости | |
| Дистанция пути (ПЧ) | 1. Проверка наличия изолирующих элементов на железобетонных шпалах, состояния пролетных строений мостов, настилов на переездах, балластного слоя в соответствии с нормами гл. 3, прочистка зазора между подошвой рельса и балластом | Не реже 1 раза в год и после ремонта пути |
| 2. Проверка путем осмотра состояния стыковых соединителей (на перегонах) | 2 раза в месяц | |
| 3. Измерение сопротивления стыковых соединителей (на перегонах) по методике пп. 7.4.3, 7.4.4 | 2 раза в год | |
| 4. Проверка осмотром состояния изолирующих стыков (на перегоне) | 1 раз в квартал и после ремонта пути | |
| 5. Измерение сопротивления изолирующих стыков (на перегоне) по методике п. 7.4.5 | 2 раза в год и после ремонта пути | |
| Дистанция сигнализации и связи (ШЧ) | 1. Проверка состояния путевых дросселей и дроссель-трансформаторов, междудроссельных перемычек, стрелочных, междупутных и междурельсовых соединителей, искровых промежутков и других защитных устройств в цепях заземлений напольных устройств СЦБ, изоляции кабелей от корпусов релейных шкафов и светофоров | 1 раз в квартал |
| 2. Проверка состояния узлов присоединения дренажных и заземляющих устройств к рельсам и средним точкам путевых и дополнительных (третьих) дроссель-трансформаторов | 2 раза в год (весной и осенью) | |
| 3. Проверка осмотром состояния изолирующих стыков на станциях и разъездах | 1 раз в квартал и после ремонта пути | |
| 4. Измерение сопротивления изолирующих стыков на станциях и разъездах по методике п. 7.4.5 | 2 раза в год и после ремонта пути | |
| 5. Измерение сопротивления рельсовых стыковых соединителей на станциях и разъездах по методике пп. 7.4.3, 7.4.4 | 2 раза в год |
6.6.2. Измерение токов утечки с рельсов электрифицированных путей производится по мере необходимости работниками участков энергоснабжения дороги совместно с заинтересованными организациями, проектирующими, строящими и эксплуатирующими защиту подземных металлических сооружений.
6.6.3. Проверку соответствия усиленных дренажей требованиям п. 5.8 выполняет комиссия с участием представителей дистанции пути, сигнализации и связи, дистанции электроснабжения и владельца усиленного дренажа при первом опытном включении усиленного дренажа и в дальнейшем — эксплуатационный персонал в соответствии с требованиями п. 6.5.3.
6.6.4. Контроль сопротивления изолирующих стыков, установленных по требованию п. 3.2.11, осуществляется по методике, приведенной в п. 7.4.5. Если измеренное сопротивление ниже нормы, то изолирующий стык подлежит переборке или очистке от загрязнения, дефектные элементы стыка заменяются. Результаты измерений заносят в журнал периодических осмотров.
7. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПУНКТЫ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА
7.1. Контрольно-измерительные пункты
7.1.1. Контрольно-измерительные пункты (КИП) необходимы на трассах подземных сооружений для производства измерений блуждающих токов и контроля за работой устройства защиты.
7.1.2. Контрольно-измерительные пункты размещают на всей сети подземных сооружений и в первую очередь в доступных местах трассы, например, в смотровых колодках, на вводах в здания, на выходах на опоры, распределительных шкафах, коробках, в местах пересечения с электрифицированными путями и с другими подземными сооружениями.
7.1.3 Контрольно-измерительные пункты устанавливают:
на трассах стальных трубопроводов станций с тяговыми подстанциями через 300 — 500 м, а на остальных участках — через 500 — 1000 м;
на кабелях СЦБ, связи, дистанционного управления, низковольтных кабелях энергетического хозяйства: на станциях — через 200 м, а на перегонах — в местах расположения соединительных кабельных муфт;
на высоковольтных кабелях — в местах расположения соединительных и оконечных муфт;
на всех сооружениях — в местах установки перемычек и подключения дренажных кабелей защитных установок;
на магистральных трубопроводах и кабелях — дополнительно на пересечениях с электрифицированной железной дорогой на расстоянии 10 — 50 м от ближайшего рельса по обе стороны пересечения.
7.1.4. Во всех контрольно-измерительных пунктах оболочки кабелей соединяют горячей пайкой с бронелентой. В местах трассы, где нет доступа без раскопки к поверхности трубопровода или к оболочкам кабелей, КИП оборудуют в кабельной стойке, рядом с подземным сооружением закладывают измерительный кабель (рис. 7.1а, б, в, г), как правило, стальной электрод длиной 0,5 — 0,7 м.
7.1.5. На кабелях одного назначения, проложенных в общей траншее, устанавливают общие контрольно-измерительные пункты с глухой перепайкой всех оболочек кабелей, уложенных в траншее, за исключением случаев, когда в траншее уложены кабели в алюминиевой оболочке с полимерным шланговым покровом без брони. В последнем случае к общему контрольному пункту выводят два вывода: один от кабеля (кабелей) в алюминиевой оболочке с шланговой изоляцией, другой от кабелей других типов, между которыми осуществлена перепайка; тем самым создается контролируемое объединение кабелей (п. 4.9.5, см. рис. 7.1г).
7.1.6. Контрольно-измерительные пункты на высоковольтных кабелях устанавливают в запираемых металлических ящиках, заземленных на выравнивающий контур аналогично п. 4.8.2 с установкой разрядника (например, Р-350), присоединенного одним выводом к измерительному проводнику от высоковольтного кабеля и вторым — к заземленному корпусу (см. рис. 7.1в).
7.1.7. На кабелях в алюминиевых оболочках с одним или двумя шланговыми изолирующими покровами и кабелях без металлической оболочки контрольно-измерительные пункты не устанавливают.
7.1.8. Места присоединения проводов контрольно-измерительных пунктов к кабелям и трубопроводам должны быть тщательно изолированы битумными мастиками и полимерными лентами.
7.1.9. Установка контрольно-измерительных пунктов на вновь проектируемых сооружениях предусматривается проектом строительства подземного сооружения, а на всех существующих сооружениях (в случае, если они не были смонтированы ранее) — в проекте электрической защиты сооружения от блуждающих токов.
7.2. Общие положения по электрическим измерениям
7.2.1. При установлении опасности электрокоррозии и решении задач защиты от нее подземных сооружений и конструкций должен быть произведен определенный комплекс электрических измерений как на рельсовой сети, так и на самих сооружениях с периодичностью, указанной в табл. 7.1. Причем большая зависимость от конкретных условий делает результат электрических измерений практически единственным источником информации о коррозионной опасности и защищенности для каждого реально существующего сооружения. Все необходимые электрические измерения по назначению можно разделить на следующие группы:
определение степени опасности электрокоррозии на подземных сооружениях и конструкциях (измерения разностей потенциалов «сооружение — земля», «рельс — земля», сопротивления цепи утечки тягового тока через конструкцию, удельного сопротивления грунта и т.п.);
проверка выполнения действующих норм и требований к обратной сети электротяги (измерения на рельсовой сети и в системе энергоснабжения электрифицированных железных дорог);
проверка защищенности подземных сооружений и работы защитных устройств (определение эффективности защиты, отсутствия влияния защитных устройств на работу рельсовых цепей, контроль исправности защитных устройств и т.п.).
| Объекты измерений | Рекомендуемый перечень измерений и проверок | Периодичность контроля (не реже) |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. Система электроснабжения | а) Нормализация расхода энергии по питающим фидерам тяговых подстанций (п. 7.4.2) | По мере необходимости |
| б) Проверка нормированной утечки тягового тока с рельсов (п. 7.4.1) | То же | |
| 2. Протяженные металлические сооружения (кабели, трубопроводы и т.п.) | Определение коррозионной опасности во всех КИПах (п. 7.3.1) | Не позднее 6 мес. после окончания монтажа сооружения и ввода в эксплуатацию электрифицированного участка |
| Проверка защищенности от коррозии (п. 7.3.9) | ||
| а) измерения потенциалов «сооружение — земля» в пунктах установки защиты и конечных пунктов защищаемой зоны | 4 раза в год, а также при каждом изменении режима работы защитной установки и при изменении, связанном с развитием сети подземных сооружений | |
| б) измерение потенциалов «сооружение — земля» во всех контрольных пунктах | 1 раз в год | |
| в) измерение изоляции оболочек кабелей в шланговом покрытии | 2 раза в год | |
| 3. Отдельные непротяженные конструкции (опоры, мачты, фундаменты, шкафы и т.п., заземленные на рельсы) | ||
| а) защитные устройства в цепи заземления не установлены | Измерение разности потенциалов «рельс — земля» (п. 7.3.5) Измерение электрического сопротивления цепи заземления (п. 7.3.13) | Первые измерения не позднее 6 мес. после ввода в эксплуатацию электрифицированного участка, в дальнейшем — 1 раз в 3 года |
| б) защитные устройства в цепи заземления установлены | Проверка исправности защитных устройств | Не производится |
| 4. Железобетонные мосты | Измерения по определению опасности электрокоррозии арматуры (п. 7.3.12) | 1 раз в 3 года и после каждого ремонта или реконструкции моста |
| 5. Рельсовые стыки | Сопротивление стыка (п. 7.4.3) | 1 раз в 6 мес. |
| 6. Изолирующие стыки в местах примыкания неэлектрифицированных путей к электрифицированным | Проверка состояния изолирующего стыка (п. 7.4.5) | 1 раз в год |
| 7. Выравнивающий контур защитных установок и КИПов на высоковольтных кабелях и т.п. | Проверка целости выравнивающего контура | 1 раз в 3 года |
7.2.2. Все измерения, связанные с определением коррозионной опасности и защищенности сооружений и конструкций, с проверкой выполнения нормы по ограничению утечки токов следует производить в условиях нормальной работы электрифицированного участка (отсутствие «окон», спада движения, все подстанции работают в обычных режимах). Продолжительность измерений должна быть такой, чтобы полученные за этот период средние потенциалы и токи были близки к действительным средним значениям. Для этого измерения, связанные с проверкой нормы по ограничению утечки тяговых токов и нормализацией распределения тяговых нагрузок между подстанциями, должны охватывать период не менее суток. Продолжительность периода измерений потенциалов «рельс — земля», «сооружение — земля» должна быть не менее 30 мин. Показания прибора записываются через каждые 10 с. На участках с интенсивным движением поездов (более 100 пар поездов в сутки) должно пройти в период измерения не менее двух поездов в каждом направлении.
Измерения сопротивлений рельсовых стыков цепи утечки тяговых токов через конструкции, проверка искровых промежутков, диодных заземлителей, измерения удельного сопротивления грунта могут производиться в любое время без увязки с условиями работы электротяги.
7.2.3. Все измерения на подземных сооружениях по определению степени опасности электрокоррозии следует производить при незамерзшем грунте.
7.3. Электрические измерения по установлению электрокоррозионной опасности и защищенности сооружений и конструкций
7.3.1. До проведения измерений по установлению опасности электрокоррозии подземных сооружений необходимо прежде всего убедиться в отсутствии металлического сообщения их (случайного или конструктивного) с рельсами.
Наиболее возможные места сообщения с рельсами:
оболочек кабелей, трубопроводов — с металлическими конструкциями, наглухо соединенными с тяговыми рельсами; у кабелей — между оболочками и светофорами, релейными шкафами;
на трубопроводах это сообщение чаще встречается с металлическими частями заземленных на рельс гидроколонок.
Сообщения сооружений с рельсами выявляются (рис. 7.2) следующим образом:
измерением вольтметром V1 на пределе 10 В и выше разности потенциалов между сооружением и рельсом в месте предполагаемого сообщения;
сообщение отсутствует, если стрелка прибора отклоняется.
Аналогичным образом можно установить наличие сообщения между вводимыми в металлические конструкции сооружениями (кабелями, трубопроводами) вольтметром V2 при временном соединении конструкции с рельсом (позиция 3 на рис. 7.2а). Если металлическая конструкция заземлена на рельсы постоянно, то сообщения выявляются по схеме рис. 7.2б.
7.3.2 Измерения по выявлению сообщения можно производить двумя вольтметрами:
один вольтметр включается между рельсами и сооружением, другой измеряет разность потенциалов «рельс — земля»;
сообщение между сооружением и рельсами отсутствует, когда показания обоих приборов близки по назначению.
Аналогичными измерениями проверяют изолирующие стыки, отделяющие электрифицированные пути от неэлектрифицированных; последние рассматриваются при этом как «сооружения».
7.3.3. Разность потенциалов «сооружение — земля» измеряют вольтметром с двухсторонней шкалой, имеющим внутреннее сопротивление не менее 20000 Ом на 1 В шкалы. Вольтметр соединяют положительным зажимом с сооружением, отрицательным — с измерительным электродом сравнения.
Если максимальные значения измеряемой разности потенциалов не превышают 1 В, то должны применяться неполяризующиеся электроды сравнения; при больших значениях могут быть использованы металлические электроды.
При использовании медно-сульфатного неполяризующего электрода разность потенциалов между сооружением и землей:
Uизм — потенциал сооружения, измеренный в поле блуждающих токов, по отношению к медно-сульфатному электроду;
Uс — потенциал металла в грунте без внешней поляризации также по отношению к медно-сульфатному электроду.
Среднее значение Uс составляет: для стали — 0,55 В, для свинца — 0,48 В, для алюминия — 0,7 В. Электрод сравнения должен располагаться на поверхности земли над сооружением или по возможности ближе к нему.
7.3.4. При отсутствии КИПов или при необходимости определения разности потенциалов «сооружение — земля» Uс-з в промежуточных точках между КИПами применяют метод выносного электрода, заключающийся в том, что измерительный электрод сравнения устанавливается в интересующей точке над трассой сооружения, но не далее 200 м от КИПа, в котором подключен вольтметр. При этом принимается (исходя из незначительности падения напряжения вдоль самого сооружения), что измеряемый потенциал соответствует точке сооружения, в которой установлен электрод сравнения. При этих измерениях один из измерительных проводов должен иметь длину до 200 м.
7.3.5. Разность потенциалов «рельс — земля» измеряют вольтметром с входным сопротивлением не менее 10000 Ом с двусторонней шкалой. Вольтметр соединяют положительным зажимом с рельсом, отрицательным — со специальным измерительным электродом (стальной стержень диаметром 10 — 15 мм и длиной 0,6 — 0,8 м), забиваемым в грунт в середине пролета между соседними по данному пути опорами контактной сети (в створе опор). Контакт с рельсами осуществляется установкой рельсового зажима на подошву рельса или присоединением проводника непосредственно к стыковому соединителю.
При измерениях прибором с меньшим входным сопротивлением или на более чувствительной шкале при малых значениях потенциалов «рельс — земля» необходимо учитывать сопротивление измерительного электрода, измеряемого с помощью приборов МС-07(08), М-416 или амперметром — вольтметром:
Rвх — входное сопротивление прибора на выбранном пределе измерений, Ом;
Rз — сопротивление измерительного электрода, Ом.
7.3.6. Во время включения и наладки дренажной установки ток, необходимый для защиты подземного сооружения, устанавливается с помощью резисторов исходя из условия, что средние значения отрицательных потенциалов «сооружение — земля» по всей длине сооружения, подлежащей защите, соответствуют значениям п. 2.6.
Если применяемое для пробного включения дренажное устройство не позволяет обеспечить требуемый для защиты ток, то значение последнего определяют по коэффициенту чувствительности защиты ki, который для каждого сооружения i равен:
k_{i} = \frac{|U_{i}' - U_{i}''|}{I_{\text{др}}} ,
U_{i}' — разность потенциалов (мгновенное значение) «сооружение — земля» в точке i до включения защиты, В;
U_{i}'' — то же, после включения защиты, В;
Iдр — ток дренажа, вызвавший понижение разности потенциалов в точке i до U_{i}'', А.
Ток, необходимый для защиты подземного сооружения от коррозии блуждающими токами:
I_{\text{з}} = \frac{U_{\text{с}}'_{\text{р}(+)i}}{k_{i}} ,
U_{\text{с}}'_{\text{р}( + )i} — наибольший (из всех точек i) средний положительный потенциал «сооружение — земля» без защиты;
ki — коэффициент чувствительности защиты в этой же точке i.
Для участков с агрессивным грунтом требуется большой защитный ток, т.е.:
В последней формуле: 0,85 — минимальный защитный потенциал от почвенной коррозии в вольтах при измерениях к медно-сульфатному электроду; 0,3 — то же, при измерениях к стальному электроду.
Точка установки дренажа, как правило, должна совпадать с точкой наибольшего среднего положительного потенциала «сооружение — земля». Если установка дренажа в этой точке недопустима (по требованиям подключения дренажа к рельсам, отдаленность трассы от рельсов и т.п.), дренаж следует устанавливать в ближайших точках при выполнении условий п. 5.7. Если при пробном включении дренажа либо при расчете дренажного тока с учетом коэффициента чувствительности обнаруживается, что не достигается защита на требуемой длине сооружения одной установкой, то намечаются дополнительные мероприятия (две защитные установки и т.п.).
7.3.7. Включение катодной установки производится в том измерительном пункте, где на подземном сооружении наблюдается наибольший средний положительный потенциал. При этом учитываются условия подведения электроэнергии к защитной установке.
7.3.8. Величина защитного тока катодной установки может быть определена по коэффициенту чувствительности защиты ki, как и при осуществлении защиты дренажной установкой (п. 7.3.6).
7.3.9. Контроль эффективности электрохимической защиты заключается в измерениях разности потенциалов «сооружение — земля» в контрольно-измерительных пунктах.
Электрическая защита работает эффективно, если во всех контрольных точках средний измеренный потенциал сооружения относительно земли находится в требуемых по п. 2.6 пределах.
7.3.10. Проверка выполнения требований п. 4.5.22 настоящей Инструкции при подключении усиленного дренажа (Iдр > 100 А) к рельсовым путям электрифицированных железных дорог заключается в измерении потенциалов рельсов до и после подключения к ним усиленного дренажа и в последующем их сравнении (измерения проводятся с соблюдением требований п. 7.2.2). Все измерения должны быть проведены в часы интенсивного движения поездов.
При подключении усиленного дренажа в районе тяговой подстанции за период измерения количество положительных значений потенциалов «рельс — земля» (от тока усиленного дренажа) не должно превышать 10% по сравнению с измерениями, проведенными до включения защиты.
7.3.11. Удельное сопротивление грунта определяют для оценки его коррозионной активности по отношению к металлу подземных сооружений и для использования полученных результатов при расчете электрохимической защиты.
Удельное сопротивление грунта измеряют на станциях через 100 м, на перегонах — через 200 м. Удельное сопротивление грунта измеряют приборами МС-08 и М-416 по четырехэлектродной схеме (рис. 7.3а). Электроды размещают по одной линии, которая для проектируемого сооружения должна совпадать с осью трассы, а для уложенного в землю сооружения должна проходить перпендикулярно или параллельно этому сооружению на расстоянии 2 — 4 м от него.
Расстояние между электродами принимается одинаковым и равным двойной глубине закопки подземного сооружения. Удельное сопротивление, Ом·м:
а — расстояние между двумя соседними электродами, м.
Глубина забивки электродов в грунт не должна быть более 1/20 а. При отсутствии приборов М-416 и МС-08 измерения можно выполнять по методу амперметра — вольтметра (рис. 7.3б). В этом случае удельное сопротивление, Ом·м:
U — среднее значение показаний милливольтметра, измеренное при двух вариантах подключения батареи к электродам, В;
I — среднее значение показаний амперметра, А.
7.3.12. Опасность электрокоррозии железобетонных мостов выявляют, сравнивая значение измеренного полного тока утечки через конструкцию моста с безопасным значением тока для данного моста. Значение безопасного тока утечки Iбез определяется как произведение безопасной плотности тока утечки с арматуры в бетон (0,6 мА/дм2) на поверхность арматуры моста, с которой возможна утечка тока. Поверхность арматуры определяют по чертежам; во всех случаях считается, что утечка тока происходит с половины поверхности наружного слоя арматуры, находящейся в подземной части.
Измерения по выявлению электрокоррозионного состояния мостов, путепроводов, эстакад производят по схеме рис. 7.4. Для выполнения измерений необходимо использование приборов с характеристиками, приведенными в табл. 7.2.
Электрическая схема замещения цепи тока утечки с моста (эстакады) приведена на рис. 7.4б. Пути утечки токов с рельсов условно разделяются на три основные составляющие:
Rр-а — переходное сопротивление рельс — арматура конструкции моста, на которую непосредственно уложен путь;
Rа-а — эквивалентное сопротивление всех элементов моста от арматуры подпутевой конструкции до арматуры устоев;
Rа-з — сопротивление растеканию тока с устоев в воду (землю).
Комплекс измерений по определению электрокоррозионной опасности сводится к следующей последовательности (см. рис. 7.3). Системой регистрирующих приборов записываются потенциалы рельсов, арматуры пролетного строения, устоев по отношению к неполяризующему электроду сравнения, имеющему контакт с грунтом (водой) не ближе 20 м от устоя (в середине пролетного строения). Несколько раз продолжительностью по 3 — 5 мин. делается сообщение рельсов с арматурой (рис. 7.4а); при необходимости ограничения тока в цепь включается балластный резистор Rб (1 — 5 Ом). Если путь на мосту оборудован рельсовыми цепями автоблокировки, подключение к рельсам возможно только через средний вывод путевого дроссель-трансформатора.
По средним значениям прироста потенциалов рассчитывают сопротивления, Ом:
R_{\text{а} - \text{з}} = \Delta U_{3}/\Delta I;R_{\text{а} - \text{а}} = \Delta U_{2}/\Delta I - R_{\text{а} - \text{з}}. (7.1)
Значение Rр-а определяют измерением переходного сопротивления рельсов по секциям рельсовой цепи; только здесь оно рассматривается по отношению к основной арматуре пролетного строения. Для моста, имеющего n рельсовых цепей:
\frac{1}{R_{\text{р} - \text{а}}} = \sum_{i = 1}^{n} \frac{1}{R_{\text{р} - \text{а}i}} , (7.2)
где Rр-аi — сопротивление изоляции i-той рельсовой цепи, Ом.
Средний ток утечки с моста за время измерения:
Iу = U1 / (Rр-а + Rа-а + Rа-з), (7.3)
где U1 — среднее значение потенциала «рельс — земля» для часа интенсивного движения поездов (измерение не менее 30 мин.), В.
Допустимый ток утечки для всей конструкции моста в целом:
0,1 — коэффициент для учета возможной неравномерности стекания тока, непроваренности отдельных пучков арматуры и т.д.;
S — внешняя площадь поверхности арматуры, с которой стекает ток, дм2.
Если Iу <= Iдоп, опасность электрокоррозии отсутствует.
Ток утечки может быть вычислен также по соотношению:
I_{\text{у}} = \frac{U_{\text{з}}}{\Delta U_{\text{з}}} \Delta I, (7.5)
где Uз — среднее значение потенциала «арматура — земля» при отсутствии сообщения арматуры с рельсами, В.
Если подключение к арматуре устоя представляет трудности, то ток утечки с его поверхности рассчитывается по градиенту потенциала, создаваемому током утечки в земле (воде) \Delta U_{4}. Его находят (см. рис. 7.4а) по данным измерений средних значений разности потенциалов U4 между неполяризующимися электродами, установленными на земле около устоя (один электрод вблизи устоя, другой — на середине расстояния между устоями). Измеряют значения U4 без сообщения арматуры с рельсами и при сообщении. При сообщении определяют средний ток утечки с арматуры за период измерений.
Разность потенциалов между неполяризующимися электродами измеряют уже при известном токе утечки с арматуры моста. Тогда:
I_{\text{у}} = \frac{\Delta U_{4}}{U_{4}} \Delta I. (7.6)
7.3.13. Измерение сопротивления заземления собственно сооружений и конструкций осуществляют приборами М-416, МС-07 (МС-08) или другими типами омметров по двухэлектродной схеме (рис. 7.5а). Если измеряемое сопротивление оказывается более 1000 Ом, то на вход прибора подключается резистор сопротивлением 1000 Ом (рис. 7.5а — штриховая линия), а измеренные сопротивления пересчитывают по кривой (соответственно М-416 или МС-07), приведенной на рис. 7.5в. При подключении резистора сопротивлением 1000 Ом на вход прибора М-416 измерения следует производить при положении переключателя в положение Х100, а МС-07 — в положение Х1.
Сопротивление цепи заземления конструкции можно измерить и методом вольтметра — амперметра (рис. 7.5б). Для этого один прибор включают как вольтметр (сопротивление не менее 2000 Ом на 1 В шкалы) и измеряют им разность потенциалов «рельс — земля»; другой прибор — как амперметр (с малым входным сопротивлением) в рассечку цепи заземления «рельс — конструкция». Показания обоих приборов записывают синхронно. Деля мгновенное значение разности потенциалов «рельс — земля» на соответствующий ток утечки через конструкцию, определяют сопротивление цепи «рельс — конструкция». Измерения производят при разности потенциалов «рельс — земля» в несколько вольт.
Во время измерений сопротивления заземления конструкций заземляющий проводник не должен касаться земли. Контакт измерительных проводов целесообразно располагать ближе к самим конструкциям. Следует избегать наличия механических соединений заземляющих спусков в измеряемой цепи. Места присоединений измерительных проводов должны быть тщательно зачищены.
7.4. Электрические измерения по контролю мер ограничения утечки тока на электрифицированных участках железных дорог
7.4.1. Выполнение норм допустимой утечки тягового тока с рельсов для перегона проверяют между двумя соседними тяговыми подстанциями. Для этого включают 12 поляризованных счетчиков ампер-часов на двухпутном или шесть счетчиков (рис. 7.6) на однопутном участке в следующих пунктах: на каждой питающей линии постоянного тока обеих тяговых подстанций (в ячейке быстродействующего выключателя), питающих данный перегон; в промежуточной точке контактной сети участка (на посту секционирования — каждой секции контактного провода, в ячейках быстродействующих выключателей) либо на воздушных промежутках, отделяющих контактную сеть станции от перегона; в дроссельных пунктах каждого пути на расстоянии 1/4 — 1/8 длины перегона от ближайшей тяговой подстанции. Допускается использовать поляризованные счетчики электрической энергии постоянного тока с питанием обмотки напряжения от сухих батарей. Измерения осуществляют всеми счетчиками одновременно и непрерывно в течение суток.
Ток в контактной сети в сечении, соответствующем месту установки счетчиков в рельсах, определяют ординатой, восстановленной до пересечения с линией токораспределения в контактной сети (линия токораспределения в контактной сети — прямая, соединяющая среднесуточное суммарное значение измеренных токов по питающим линиям со среднесуточным суммарным значением измеренных токов в промежуточной точке контактной сети). Максимальное значение утечки тока с рельсов (Iут max) находят как разность между током в контактной сети и суммарным значением тока в рельсовых путях. Отношение максимального значения тока в земле к току нагрузки питающих линий (питающих этот участок) ближайшей тяговой подстанции Iф, выраженное в процентах, сравнивают с нормированным током утечки для соответствующих условий данного участка, определяемым по номограмме рис. 7.7.
7.4.2. Методика нормализации распределения нагрузок между тяговыми подстанциями на участках без систематического применения рекуперации энергии подвижным составом заключается в следующем:
на трех и более тяговых подстанциях одновременно измеряют расход электроэнергии по питающим линиям и транзитные перетоки электроэнергии через шины тяговых подстанций поляризованными счетчиками киловатт-часов (рис. 7.8);
по данным измерений определяют энергопотребление на межподстанционную зону (из расхода энергии по фидерам рассматриваемой зоны вычитают транзитные перетоки через шины тяговых подстанций);
энергопотребление на межподстанционную зону распределяют между соседними тяговыми подстанциями поровну для равнинных участков и по проектным расчетам энергоснабжения для горных участков. Определенный расход энергии, отнесенный к фидерам тяговых подстанций, питающих рассматриваемые межподстанционные зоны, принимается за нормализованный расход;
после определения значений транзитного перетока электроэнергии, действительного и нормализованного расходов энергии по питающим линиям выбирают положения регулировочных ответвлений трансформаторов на каждой тяговой подстанции.
Для ограничения блуждающих токов следует руководствоваться следующими положениями:
не допускается превышать расход электроэнергии (среднесуточное суммарное значение) по сравнению с нормализованным расходом более чем в 1,5 раза;
переток электроэнергии по питающим линиям от одной тяговой подстанции через шины соседней за сутки не должен превышать 8000 кВт.ч;
средний суточный расход электроэнергии определяют по измерениям на магистральных участках в течение 1 сут., на пригородных участках — в течение 7 сут.
Снижение транзитного перетока электроэнергии и выравнивание распределения электроэнергии осуществляется с помощью регулировочных ответвлений тяговых трансформаторов. Допускается осуществлять регулировку с помощью других специальных мер с учетом технико-экономических показателей.
7.4.3. Электрическое сопротивление рельсовых стыков измеряют методом двух вольтметров согласно схеме, приведенной на рис. 7.9. На электрифицированных участках в качестве источника питания используется тяговый ток, протекающий по рельсовой нити на участках без электротяги (или при отсутствии тягового тока). Источником тока может являться аккумулятор напряжением от 1,2 до 12 В и емкостью 10 — 60 А·ч, подключенный согласно схеме рис. 7.9 (пунктир). Падение напряжения измеряют вольтметрами mV1 и mV2 со шкалой соответственно 10 — 0 - 10 mV (для mV1) и 100 — 0 - 100 mV (для mV2). Рекомендуется применять вольтметры с высоким внутренним сопротивлением (например, М-231, Ц-4430 и ламповые). Сопротивление стыка, приведенное к длине целого рельса, рассчитывается по формуле:
R_{\text{ст}} = \frac{U_{1}}{U_{2}} - 1,
где U1 и U2 — соответственно показания mV1 и mV2.
Сопротивление одного метра целого рельса принимается для Р50 равным 0,036·10-3 Ом, Р65 — 0,028·10-3 Ом и Р75 — 0,024·10-3 Ом.
При измерениях следует принимать одинаковыми по сечению и длине измерительные провода, подключаемые к рельсам и измерительным приборам (на рис. 7.9 обозначено цифрами 1, 2, 3).
7.4.4. Электрическое сопротивление рельсовых стыков измеряют также стандартными измерителями (ЦНИИ-56). На электрифицированных участках в качестве источника питания измерительной цепи используют тяговый ток, проходящий по рельсовой нити; в отсутствие тягового тока в рельсах источником для питания прибора может являться любой аккумулятор напряжением 1,2 — 12 В. Схема прибора собрана по принципу неполного моста, дополняемого двумя плечами при установке на путь стыкоизмерителя (сплошной рельс длиной 1 м и стык рельсов с двумя концами рельсов общей длиной 1 м). Нулевое показание (мост уравновешен) индикатора в измерительной диагонали моста достигается изменением сопротивления регулируемых плеч моста.
Во время измерений стрелку индикатора следует установить на нуле; отсчет измеряемого сопротивления стыка рельсов производят по положению ручки на шкале потенциометра.
В измеренное сопротивление стыка не входит сопротивление концов рельсов, образующих стык.
При всех методах измерений необходимо следить за тем, чтобы рельсовые накладки и стыковые соединители полностью находились между крайним и средним зажимами штанги (с отметкой «стык»), и за поддержанием хорошего контакта между зажимами и рельсовой нитью.
7.4.5. Контроль сопротивления изоляции изолирующего стыка осуществляют измерением сопротивления в цепи «металлическая накладка — рельс» (рис. 7.10). Для этого при включенном источнике питания постоянного тока напряжением не менее 9 — 10 В (например, две последовательно соединенные батареи КБСА — 0,5 — 4,5 В) прибором М-231 или М-762 измеряют напряжение и ток в указанной цепи (рис. 7.10а). Затем по их отношению вычисляют сопротивление изоляции цепи «накладка — рельс». Возможно при этом использование сопротивлений МС-07(08) или М-416.
7.5. Электрические измерения по контролю исправности защитных устройств
7.5.1 Проверку вентильных свойств полупроводниковых элементов защитных устройств следует выполнять:
а) приближенно без отключения полупроводникового элемента из схемы по отсутствию тока через защитное устройство при приложении к нему напряжения обратной полярности (например, положительный потенциал рельса по отношению к защищаемому сооружению); при этом ток в цепи фиксируется амперметром (включается вместо предохранителя, предел измерений 3Iном) или милливольтметром с шунта; на вход установки включается вольтметр (плюсовым выводом со стороны рельсов). Установка исправна, если при этом ток в цепи установки равен нулю;
б) по значению сопротивления полупроводникового элемента (диода, вентиля) в прямом и обратном направлениях. Измерения производят мегомметром М1101 на 500 В; перед измерением гибкий вывод вентиля отключают от схемы (при отключенном положении защитного устройства). Измерения сопротивления выполняют дважды — в прямом и обратном направлениях, для чего «+» мегомметра (вывод «линия») подключается первоначально к катоду, а затем к аноду, «-» мегомметра (вывод «земля») соответственно — первоначально к аноду, а затем к катоду. Вентиль исправен, если сопротивление в прямом направлении равно нулю, и обратном — не менее 100 кОм. Вентили с обратным сопротивлением менее 100 кОм (при очищенной от пыли и влаги изоляционной поверхности вентиля) нельзя оставлять в эксплуатации из-за возможного их быстрого выхода из строя (пробоя), что приведет к возникновению электрокоррозионной опасности для защищаемого сооружения (попадание потенциала рельсов на сооружение);
в) исправность тиристоров проверяется аналогично п. 7.5.1б. Тиристор считается исправным, если при отключенной цепи управления сопротивление в прямом и обратном направлении более 100 кОм (перед измерением гибкий вывод тиристора отключают от схемы). Сопротивление в цепи «управляющий электрод — катод» измеряют при напряжении не более 6 В. Цепь считается исправной, если измеренное сопротивление находится в пределах 20 — 40 Ом.
7.5.2. Исправность предохранителя в цепи тока защиты проверяют амперметром (с пределом измерения не менее 100 А) или вольтметром, включенным параллельно предохранителю. При исправном предохранителе показание амперметра или вольтметра должно быть равно нулю, при неисправном — стрелка прибора отклоняется.
Перегоревший предохранитель заменяют запасным. При повторном перегорании предохранителя новый устанавливают только после выяснения и установления причины его перегорания. Причиной перегорания предохранителя может являться либо чрезмерное увеличение тока в цепи защитной установки (следует его уменьшить дополнительным введением сопротивления резистора), либо неправильный выбор плавкой вставки предохранителя (следует заменить на предохранитель с большим током, если этот ток требуется по условиям защиты и не превышает номинальный для установки).
Повторное перегорание предохранителя в цепи переменного тока катодных станций КСС свидетельствует о неисправности трансформатора или пробое диодов выпрямителя; установку следует отключить от сети и устранить неисправность.
7.5.3. Проверка тока защитной установки (дренажа, катодной станции и т.п.) заключается в определении среднего значения тока в течение 1 ч в период наиболее интенсивного движения поездов (не менее двух поездов в каждом направлении за период измерений). Ток защиты записывается с амперметра, включенного вместо предохранителя, или с милливольтметра, который включен на измерительный шунт защитной установки.
По результатам измерений вычисляют среднее значение тока установки (по методике п. 7.8.1). Это значение сравнивают с током, установленным при наладке защиты и допустимым для данной установки; в случае их несоответствия производят регулировку защиты.
Значение тока защиты не должно отличаться больше чем на +/- 10% от среднего значения тока, установленного при сезонной регулировке; в противном случае необходимо выяснить причины изменения этого тока (если не удается регулировкой защиты установить необходимое значение тока). Ток защиты может изменяться вследствие колебаний напряжения в цепи переменного тока (в защитах с источником питания), а также увеличения или уменьшения сопротивления в цепи защиты.
Для выяснения причин изменения тока защиты необходимо: измерить напряжение вольтметром переменного тока в электросети, от которой питается выпрямитель; измерить выпрямленное напряжение вольтметром постоянного тока при отключенных анодном заземлении и защищаемом сооружении.
Если выпрямленное напряжение при холостом ходе соответствует паспортным данным, то выпрямительная установка исправна, а изменения защитного тока вызваны изменением сопротивления во внешней цепи установки. В этом случае необходимо проверить сопротивление цепи защиты и анодного заземления прибором МС-08 или М-416.
Если сопротивление анодного заземления возросло, то для принятия мер по его уменьшению следует проверить также контакты мест соединений проводов (особенно с анодным заземлителем). Сопротивление анодного заземления можно снизить увеличением числа электродов или обработкой почвы в месте установки заземления раствором поваренной соли (1 кг на 1 — 1,5 л воды).
7.5.4. Проверку исправности автоматического выключателя вентильной дренажной установки (например, ВД-ЦНИИ-50 М) выполняют при периодическом техническом обслуживании. Состояние его контактов, катушек электромагнитов и спускового механизма проверяют при отключенной установке (нажата кнопка «Отк») и снятом кожухе выключателя.
Проверяют срабатывание спускового механизма автоматического выключателя поочередным нажатием кнопок «Отк» и «Вкл» (не менее двух раз). Обнаруженные подгар, иней, пыль, грязь и влага должны быть удалены. После проверки нажатием кнопки «Вкл» установка вводится в работу.
7.5.5. Проверяют исправность вентильных блоков схемы вентильного секционирования двумя вольтметрами типа М-231, включенными для измерения потенциала «рельс — земля» с внешней и внутренней сторон участка вентильного секционирования. Вентильный блок считается исправным, если при положительном потенциале «рельс — земля» вне участка секционирования потенциал внутри участка близок к нулю (при отсутствии поезда внутри участка секционирования).
При наличии в блоке тиристорного плеча проверяют и его исправность, для чего тем же вольтметром при движении электроподвижного состава в рекуперативном режиме внутри участка секционирования измеряют падение напряжения на резисторе R10 в цепи запускающего тиристора (см. рис. 6.4в). Если вольтметр показывает значения, отличающиеся от нуля, то тиристор исправен. Об исправности остальных тиристоров убеждаются аналогичным образом, но при этом следует учитывать, что не все тиристоры могут участвовать в пропуске тока. При обнаружении неисправностей в диодном или тиристорном плечах вентильного блока поврежденный полупроводниковый элемент находят последовательным отключением гибкого ввода каждого вентиля (тиристора) от схемы и измерением по методике п. 7.5.1б, в.
Выявленные дефектные вентили и тиристоры подлежат замене на исправные с характеристиками по току и допустимому обратному напряжению не ниже заменяемых.
7.5.6. Эффективность вентильного секционирования определяют по отношению среднесуточных потенциалов вне участка его функционирования и внутри его, измеренных по методике п. 7.3.3 регистрирующими вольтметрами, интеграторами потенциалов и т.п.
7.5.7. Измерение сопротивления изоляции рельсовой обходной перемычки схемы вентильного секционирования выполняют при полном отключении обходной перемычки от путевых дросселей, вентильных блоков и заземленных на нее конструкций, для чего схему вентильного секционирования полностью выводят из работы в последовательности, обратной приведенной в п. 6.5.7.
Входное сопротивление перемычки измеряют на одном из ее концов по методике п. 7.3.11. Сопротивление изоляции перемычки (Ом·км) определяют умножением входного сопротивления на длину перемычки (км).
7.5.8. Диодные заземлители перед установкой в эксплуатацию проверяют на сохранность вентильных свойств и целостность цепи по методике п. 7.5.1б, в. Диодный заземлитель считается исправным, если сопротивление в прямом направлении равно нулю, в обратном — не менее 100 кОм.
В процессе эксплуатации диодный заземлитель проверяют аналогичным способом. Перед измерением заземлитель шунтируют проводом МГГ-50, а провод, идущий к рельсам, отсоединяют от заземлителя. Если сопротивление диодного заземлителя при обратной полярности меньше 100 кОм, то следует снять крышку и проверить каждый вентиль отдельно по методике п. 7.5.1б. В случае исправности всех диодов проверяют сопротивление изоляции между корпусом заземлителя и стержнем (при отсоединенных гибких выводах вентилей). Изолирующая втулка подлежит замене при Rиз < 100 кОм (если очистка от пыли, влаги не повысит сопротивления выше 100 кОм). При обнаружении дефектного вентиля разрешается временно эксплуатировать диодный заземлитель с двумя вентилями.
Дефектный тиристор находят при отключенных гибком выводе и цепи управления каждого тиристора мегомметром М-1101. Тиристор подлежит замене при сопротивлении ниже 50 кОм в прямом и обратном направлениях. Цепь управления управляющий электрод — катод должна иметь сопротивление 20 — 40 Ом (измерительное напряжение не выше 6 В).
7.5.9. Защитное устройство, состоящее из последовательно соединенных диодного заземлителя и двух параллельных искровых промежутков, проверяют в условиях эксплуатации мегомметром М-1101 на 500 В без отсоединения заземления и промежутков от заземляющих спусков. Устройство исправно, если сопротивление диодного заземлителя в прямом направлении равно нулю, а в обратном — не менее 100 кОм, а сопротивление искровых промежутков в прямом направлении (плюс прибора со стороны диодного заземлителя) — не менее 100 кОм.
При обнаружении неисправности каждый элемент схемы проверяют отдельно по пп. 7.5.8, 7.5.10.
7.5.10. Искровые промежутки перед установкой проверяют на отсутствие короткого замыкания в цепи и соответствие уровня пробивного напряжения требуемому (800 — 1200 В). Проверку осуществляют мегомметром МС-06 на 2500 В и 1000 МОм.
К зажимным болтам искрового промежутка подключают параллельно мегомметр, высокоомный вольтметр и конденсатор емкостью 0,1 мкф на рабочее напряжение 1500 В. Увеличивая постепенно число оборотов ручки мегомметра, наблюдают за стрелкой вольтметра. При исправном искровом промежутке стрелка вольтметра отклоняется в сторону увеличения напряжения до момента пробоя промежутка, после чего возвращается в исходное положение.
Во время нескольких подобных испытаний показания прибора не должны быть ниже 800 В и выше 1200 В. Если искровой промежуток закорочен, то стрелка вольтметра не отклоняется. В этом случае требуется разобрать промежуток, зачистить медные электроды от заусениц и опилок, собрать его и вновь испытать. Если пробой искрового промежутка наступает при напряжении ниже 800 или выше 1200 В, то следует его разобрать и увеличить или уменьшить количество слюдяных прокладок. Болт вкладыша должен быть затянут до отказа. После каждого изменения количества прокладок следует вновь производить испытания.
В эксплуатационных условиях искровые промежутки проверяют вольтметром (на шкале — 20 В) или специально разработанным для этой цели прибором. При этом вольтметр подключают к выводам искрового промежутка, включенного в цепь заземления конструкции или искусственного сооружения. Если при прохождении поездов по участку стрелка вольтметра отклоняется, то промежуток исправен.
7.5.11. Сопротивления изоляции токоведущих частей защитных устройств относительно корпуса измеряют мегомметром М-1101 на 500 В при отключенной установке со стороны рельсов и защищаемого сооружения. Сопротивление изоляции токоведущих частей катодной установки по отношению к корпусу должно быть не менее 0,5 МОм, дренажной — 0,1 МОм.
7.6. Электрические измерения по обеспечению нормального функционирования рельсовых цепей СЦБ
7.6.1. Сопротивление изоляции дополнительной обмотки дроссель-трансформатора проверяют по методике п. 7.5.11. Сопротивление изоляции должно быть не менее 25 МОм.
Отсутствие короткого замыкания между основной (путевой) обмоткой и корпусом дросселя (дроссель-трансформатора) может быть установлено в условиях эксплуатации вольтметром (например, М-231, М-762), включенным между корпусом и обмоткой. Если стрелки прибора при прохождении подвижного состава отклоняются, то замыкание отсутствует.
7.6.2. Во время пуска в эксплуатацию защитных установок и при каждом повторном включении, а также периодически один раз в год (весной) необходимо с участием представителей дистанции сигнализации и связи проверять эффективность работы сглаживающих устройств измерением коэффициента сглаживания параметров рельсовой цепи в соответствии с «Инструкцией по обслуживанию и содержанию рельсовых цепей». В этом случае при включенном дренаже напряжение на путевом реле не должно отличаться более чем на +/- 15% от номинального значения без дренажа (для условий нормального режима работы рельсовой цепи).
7.6.3. Напряжение гармонических составляющих выпрямленного тока усиленного дренажа и катодно-дренажной установки измеряется на выходных зажимах дренажа селективным вольтметром. Ток гармоники измеряется также селективным вольтметром по падению напряжения на шунте в цепи дренажа (рис. 7.11).
7.6.4. В условиях эксплуатации один раз в 2 года должны контролироваться значения емкости конденсаторов сглаживающих устройств. Снижение емкости не должно быть более 10 — 15% от максимального значения, указанного на корпусе конденсатора. Измерения производят согласно схеме рис. 7.12. В качестве поляризующего напряжения U используют аккумуляторную батарею напряжением 6 В. Во время измерений вначале ключ переводят в положение 1 и ЛАТРом устанавливают напряжение на измеряемом конденсаторе Uтр, равное 3,18 В. Затем этот ключ переводят в положение 2 и измеряют напряжение UR на резисторе R сопротивлением 1 Ом. Емкость испытательного конденсатора, мкф:
\text{С}_{\text{л}} = \frac{U_{R}1000}{2\pi fU_{\text{тр}}R} = |U_{R}|1000.
7.6.5. Контрольные измерения коэффициента асимметрии постоянного тягового тока производят 1 раз в год (весной) измерением напряжения или тока на полуобмотках дроссель-трансформатора (например, вольтметром М-231 или М-762). Для этого к каждой обмотке подключают прибор, а показания снимают одновременно (не менее 10 показаний через 10 с). Допускается применение самопишущих приборов, подключенных одновременно к полуобмоткам дроссель-трансформаторов. По полученным средним значениям падения напряжения U1дт и U2дт на первой и второй полуобмотках дроссель-трансформатора вычисляют коэффициент асимметрии:
\text{к} = \frac{|U_{1\text{дт}} - U_{2\text{дт}}|}{U_{1\text{дт}} + U_{2\text{дт}}} 100\% \leq 6\%.
Если полученное значение асимметрии больше нормируемого, проверяют состояние стыковых соединителей, контактов в месте присоединения дроссель-трансформаторов, их первичных обмоток, измеряют сопротивления заземляемых на рельс конструкций и т.п.
7.7. Электрические измерения по выявлению преобладающего влияния блуждающих токов при наличии нескольких источников
7.7.1. Характерным признаком, свидетельствующим о наличии блуждающих токов электрифицированного рельсового транспорта на подземном сооружении, является изменяющаяся во времени «пилообразная» составляющая разности потенциалов «сооружение — земля»; источником аналогичного характера изменения потенциалов сооружения могут быть и другие электроустановки постоянного тока, использующие в качестве провода землю (заземленные конструкции), работающие в прерывистом, изменяемом во времени режиме (электросварка и т.п.).
7.7.2. В городских условиях часто на подземные сооружения действует несколько источников блуждающих токов и чрезвычайно важно определить преобладающий из них для принятия правильного решения по защите.
Это возможно произвести несколькими способами:
- последовательным отключением каждого из предполагаемых источников, что практически невозможно для электрифицированного рельсового транспорта (например, для железной дороги);
- использованием технологических перерывов в работе предполагаемых источников (ночные перерывы в движении трамваев и метро, ремонтные «окна» на железных дорогах);
- синхронными измерениями регистрирующими приборами потенциалов «сооружение — земля» и «рельс — земля» предполагаемого источника; по идентичным (синхронным) отклонениям потенциалов определяется источник преимущественного влияния.
Наибольший эффект по точности определения источника и краткости времени измерений дает метод, изложенный в п. 7.7.3.
При наличии в зоне прокладки подземных сооружений нескольких источников блуждающих токов, например, электрифицированная железная дорога постоянного тока, трамвай, метрополитен, необходимо для принятия решения о способе защиты установить конкретный источник блуждающих токов, оказывающий преобладающее влияние на подземное сооружение.
7.7.3. Измерения осуществляются с помощью двухкоординатного графопостроителя (например, Н306), на один вход которого Uх подается напряжение сооружение — земля Uс-з, а на другой вход Uу — напряжение рельс — земля Uр-з поочередно каждого источника влияния (рис. 7.13). Каждое измерение продолжается 10 — 15 мин. При этом никаких ограничений на режим работы источников не вводится. Графопостроитель регистрирует взаимные зависимости Uс-з = f(Uр-з) для каждого источника.
Если при изменении Uр-з многократно повторяются аналогичные измерения напряжения Uс-з, т.е. прослеживается на графике функциональная (не обязательно линейная) связь этих напряжений, делается вывод о наличии влияния этого источника (рис. 7.14б — пунктир). Если такой связи не прослеживается, а график представляет хаотическое изменение одной величины при изменении другой, то влияние отсутствует (рис. 7.14а).
7.8. Обработка результатов измерений
7.8.1. Средние за период измерений положительное Nср(+) и отрицательное Nср(-) значения потенциалов или токов соответственно:
N_{\text{ср}(+)} = \frac{\sum_{i = 1}^{l} N_{i(+)}}{n} ;N_{\text{ср}(-)} = \frac{\sum_{i = 1}^{m} N_{i(-)}}{n} ,
\sum_{i = 1}^{l} N_{i(+)} — сумма мгновенных значений измеряемых величин положительного знака;
\sum_{i = 1}^{m} N_{i(-)} — сумма мгновенных значений измеряемых величин отрицательного знака;
n — общее количество отсчетов;
l и m — число отсчетов соответственно положительного и отрицательного знаков.
7.8.2. Средние значения потенциалов Uср, измеренные с помощью неполяризующихся электродов, определяют по следующим формулам:
а) для всех мгновенных значений измеренных величин положительного знака и мгновенных значений отрицательного знака, меньших по абсолютному значению, чем стационарный потенциал сооружения Uс:
U_{\text{ср}(+)} = \frac{\sum_{i = 1}^{l} U_{i}}{n} - U_{c},
Uср(+) — среднее положительное значение потенциала, В;
\sum_{i = 1}^{l} U_{i} — сумма всех мгновенных значений потенциалов положительного и отрицательного знака, меньших по абсолютному значению, чем значение Uс;
l — число отсчетов положительного и отрицательного знаков, меньших по абсолютному значению, чем Uс;
n — общее количество отсчетов;
б) для всех мгновенных значений измеренных величин отрицательного знака, превышающих по абсолютному значению стационарный потенциал сооружения Uс:
U_{\text{ср}(-)} = \frac{\sum_{i = 1}^{m} U_{i}}{n} - U_{c},
\sum_{i = 1}^{m} U_{i} — сумма мгновенных значений потенциалов отрицательного знака, превышающих по абсолютному значению значение Uс;
m — число отсчетов отрицательного знака, превышающих по абсолютному значению значение Uс;
n — общее количество отсчетов.
7.8.3. При регистрации потенциалов самопишущим прибором на диаграммную ленту наносится линия, смещенная по отношению к нулю шкалы на значение, соответствующее значению Uс. Планиметрирование площадей положительных и отрицательных импульсов осуществляется относительно указанной линии.
7.8.4. По средним значениям потенциалов рекомендуется строить диаграммы распределения потенциалов. С этой целью указанные значения откладывают в масштабе по схеме сети (трассе) подземного сооружения.
7.9. Измерительная аппаратура
7.9.1. При коррозионных измерениях в связи с особыми требованиями, предъявляемыми к ним, следует использовать как приборы общего назначения, так и специальные приборы. Вольтметры для измерения потенциалов на подземных сооружениях, конструкциях, рельсах, должны быть переносными, высокоомными, с двусторонней шкалой, многопредельными, с быстрым успокоением стрелки.
7.9.2 Входное сопротивление приборов для измерения разностей потенциалов должно быть:
не менее 1000 Ом/В при измерениях рельс — земля, рельс — обделка (шина заземления) стрелочным или регистрирующим прибором;
не менее 1000 Ом/В (всего прибора) — интегрирующими приборами;
не менее 20000 Ом/В при измерениях кабель (труба) — земля;
не менее 20000 Ом/В (чугун) и не менее 106 Ом (арматура железобетона) при измерениях обделка — земля;
не менее 106 Ом при измерениях арматура — бетон, арматура — земля на мостах и эстакадах.
Сопротивление измерительного электрода, контактирующего с грунтом (бетоном), при всех типах измерений не должно быть выше 1000 Ом.
При измерениях приборами с меньшим, чем указано, входным сопротивлением Rп или с электродами, имеющими большее, чем указано, сопротивление Rэ, истинное значение измеренной величины, В:
где Uизм — показания прибора, В.
7.9.3. Основные данные приборов, рекомендуемых при электрокоррозионных измерениях, приведены в табл. 7.2.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ ПРИ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИОННОМ ОБСЛЕДОВАНИИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
7.9.4. Для длительных измерений потенциалов «рельс — земля» могут быть использованы счетчики вольт-часов механические СВ-М641, СВ-М642 и электронные СВ-Ф605, технические характеристики которых приведены в табл. 7.3, а схема включения — на рис. 7.15.
Примечание: В скобках — данные при замене заводских добавочных резисторов на резисторы с сопротивлениями, в 10 раз меньшими, чем у заводских.
7.9.5. Для измерения тока питающих линий контактной сети и в рельсах могут быть использованы счетчики ампер-часов (например, СА-Ф606) или счетчики киловатт-часов типов Д-600М, СКВТ-Д621, СКВТ-Ф604 с измененной схемой питания вольтметровой обмотки. Вольтметровая обмотка счетчиков должна питаться от сухих батарей (ток для питания вольтметровой обмотки должен быть постоянного значения). При этом условии счетчики градуируются как амперметры (ампер-час/отсчет). Счетчики Д-600 или СКВТ-Д621, используемые для этих измерений, должны быть поляризованы. Рекомендуется поляризацию счетчика обеспечивать механически за счет введения упоров, препятствующих оборотам диска в обратном направлении.
7.9.6. Измерения гармонического состава тока и напряжения следует выполнять селективными приборами или прибором, собранным на основе обычного вольтметра переменного тока с подключенными на входе узкополосными фильтрами (с полосой непропускания выше 20 дБ).
7.9.7. Измерительные электроды сравнения предназначены для создания электрического контакта измерительной цепи с землей при измерениях потенциалов сооружений и конструкций по отношению к земле. Потенциал поляризации электрода, возникающий в контакте его с грунтом, должен вносить минимальное искажение в измеряемую величину (стальные электроды) или быть заранее известным постоянным значением, на которое можно ввести поправку при обработке результатов измерений (неполяризующиеся электроды). Практически стальные электроды можно использовать при изменении напряжения более 1 В. Стальной электрод сравнения изготавливают из стальной проволоки диаметром 10 — 12 мм длиной 30 — 35 см с винтом на конце для присоединения измерительных приборов.
Медно-сульфатные неполяризующиеся электроды сравнения состоят (рис. 7.16) из корпуса (эбонит, оргстекло), в нижней части которого прикреплена пористая диафрагма из дуба, предохраняемая от повреждения в нерабочем состоянии колпачком из латуни. В верхней части посредством резиновой пробки внутрь корпуса введен медный электрод, имеющий на наружном конце зажим для подключения электрического провода. Внутрь корпуса заливают насыщенный полный раствор медного купороса CuSO4 с добавлением еще нескольких кристаллов его. Раствор, приготовленный на основе химически чистого купороса и дистиллированной воды, заливают за сутки до измерений. При измерениях электрод устанавливают на увлажненный грунт пористой диафрагмой.
Пластинчатый свинцовый электрод применяют при измерениях на голых освинцованных кабелях, проложенных в канализации. Электрод изготавливают из куска свинцовой оболочки кабеля или специально отливают из кабельного свинца.
8. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ
8.1. При производстве электрических измерений и эксплуатации защитных устройств вблизи электрифицированных путей следует руководствоваться «Правилами безопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных линиях».
8.2. В целях обеспечения безопасности работающих электрические измерения вблизи путей необходимо проводить бригадой не менее чем из двух человек (один производит измерения, другой наблюдает за движением поездов) с квалификационной группой не ниже третьей.
Расположение прибора и производящего измерения не должно быть ближе чем 5 м (на участках скоростного движения — 10 м) от крайней нити железнодорожного пути.
Во время длительных измерений выполняющий их должен находиться лицом встречно направлению движения поездов по ближайшему пути. В случае необходимости производства измерений в междупутье следует, как правило, выносить измерительные цепи на обочину пути изолированными проводами под рельсами. На участках скоростного движения выполнять измерения и располагать измерительную аппаратуру в междупутье запрещается.
8.3. Воспрещается производить все измерения как на защитных установках, так и на подземных сооружениях во время дождя, мокрого снега и тумана, а также в темное время суток.
8.4. Во избежание электротравматизма при пробое, перекрытии изоляторов контактной сети, коротком замыкании на рельсы следует принимать во время измерений следующие меры безопасности:
все переключения внутри ящика дренажной установки должны выполняться инструментом с изолированными рукоятками; запрещается производить монтажные работы при неотключенном положении автоматического выключателя дренажа (при снятом предохранителе);
подключение измерительных приборов и приборов в контрольных пунктах высоковольтных кабелей (ТП и т.п.) производится инструментом с изолированными рукоятками;
при проверке искровых промежутков, диодных заземлителей, защитных устройств, установленных в цепях заземления конструкций (опоры контактной сети, светофорные мачты и т.п.) необходимо до отсоединения заземляющего проводника от рельса дополнительно заземлить конструкцию на рельсы перемычкой из провода МГГ — 50 мм2. Для присоединения последней к рельсу применяется специальный резиновый башмак, а к основному заземляющему проводнику (спуску) опоры — соединительный зажим; отсоединять от рельса основной заземляющий проводник допускается после установки дополнительного заземления. При производстве измерений сопротивления заземления конструкций в цепь перемычки включается искровой промежуток.
С утверждением настоящей Инструкции «Инструкция по защите железнодорожных подземных сооружений от коррозии блуждающими токами», утвержденная МПС СССР 04.07.1978 № ЦЭ-3551, признается недействующей в системе МПС России.
Приложение к Инструкции от 9 октября 1997 г. № ЦЭ-518
ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИТЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ КОРРОЗИИ БЛУЖДАЮЩИМИ ТОКАМИ
1. Проект защиты железнодорожных подземных сооружений от электрокоррозии разрабатывается для вновь электрифицируемых участков постоянного тока (а также при проектировании усиления электроснабжения электрифицированных участков, электрификации вторых путей, веток вставок) в составе комплексного проекта электрификации этого участка в виде специального раздела; для действующих электрифицированных участков — самостоятельным проектом по отдельному договору между проектной организацией и дорогой.
2. Защита от электрокоррозии вновь прокладываемых подземных сооружений на действующих электрифицированных участках должна быть предусмотрена проектом прокладки этого сооружения. Если проектируемое сооружение прокладывают вблизи существующих подземных сооружений, то проект его защиты должен быть увязан с действующей защитой от блуждающих токов в этом районе и исключать вредные влияния на рядом расположенные коммуникации.
3. При совместной прокладке в одной траншее или при взаимном сближении и пересечении подземных сооружений разных служб должна осуществляться совместная защита сооружений по единому проекту.
4. Мероприятия по ограничению утечки тяговых токов разрабатываются в соответствующих разделах комплексного проекта электрификации участка в соответствии с требованиями настоящей Инструкции (глава 3).
5. Раздел защиты должен содержать:
пояснительную записку с общей характеристикой всего участка и обобщением мер по ограничению тяговых токов и пассивной защиты, принятых по другим разделам, обоснованием выбора типа активной защиты и очередности ее строительства;
совмещенный план вновь проектируемых и с ним связанных существующих подземных и надземных сооружений с указанием ориентировочного размещения электрозащитных устройств контрольно-измерительных пунктов, расположения тяговых подстанций и мест подключения их отрицательных питающих линий (отсосов).
Заявочные спецификации на оборудование и материалы, а также смета на строительство защиты входят в состав соответствующих частей комплексного проекта электрификации.
6. На стадии рабочих чертежей разрабатывают мероприятия по защите первой очереди, выполнение которых возможно до пуска электрифицированного участка.
Места расположения электрозащитных устройств второй очереди указываются ориентировочно. Разработку рабочих чертежей на строительство электрозащитных устройств второй очереди осуществляют после электрификации участка железной дороги и производства электрометрических исследований, выполняемых с целью выявления мест установки защиты. Производство измерений, составление технической документации и выполнение строительных работ осуществляется в порядке, установленном для действующих электрифицированных участков.
7. Разработка проекта защиты подземных сооружений от электрокоррозии на действующих электрифицированных участках выполняется, как правило, одностадийно — в технорабочем проекте.
8. В материалы обследования при разработке проекта должны входить:
совмещенные планы подземных сооружений с указанием их назначения и параметров (типа силовых кабелей, связи и СЦБ, их площади сечения, диаметра трубопроводов, состояния изоляционных покрытий), годов укладки металлических сооружений, наличия коррозионных разрушений и их характера;
схемы рельсовых цепей с указанием расположения тяговых подстанций, мест подключения отрицательных питающих линий и мест установки дроссель-трансформаторов;
сведения об осуществленных мероприятиях по защите подземных сооружений от коррозии (места расположения существующих защитных установок, их характеристики, эффективность работы, наличие контрольно-измерительных пунктов);
результаты синхронных измерений разности потенциалов «сооружение — земля» и «рельс — земля»;
результаты опытного опробования электрозащиты с целью определения ее эффективности и влияния на смежные сооружения;
данные по коррозионной активности грунтов по трассам подземных сооружений на глубине их укладки.
9. Для электрифицированных участков переменного тока утечка тягового тока не нормируется. В проектах специальные меры по ограничению утечки тяговых токов по условиям защиты подземных сооружений от электрокоррозии и сама их защита не предусматриваются. Многолетний опыт эксплуатации электрифицированных ж.д. переменного тока показал отсутствие электрокоррозионной опасности блуждающих токов для железнодорожных подземных сооружений и конструкций.