СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГОЛОЛЕДА С КОНТАКТНОГО ПРОВОДА ЭЛЕКТРОТЯГОВОЙ СЕТИ Российский патент 2025 года по МПК B60L5/02 H02G7/16 

Изобретение относится к области электроэнергетики.

Одним из негативных воздействий окружающей среды на работоспособность электрифицированных железных дорог является образование льда на проводах и деталях контактной сети, опорных и поддерживающих конструкциях. Гололед образуется при определенных метеорологических условиях - температуре окружающего воздуха от 0 до -5°С и высокой влажности.

При проходе токоприемника электровоза по проводу, покрытому льдом, возникает искрение, приводящее к ускоренному износу контактного провода и накладок токоприемника. При образовании гололеда со значительной толщиной стенки возможны: снижение качества токосъема, вплоть до остановки электроподвижного состава; обрыв проводов контактной сети; падение опор. Гололед нарушает правильную форму сечения проводов и, в совокупности с воздействием ветра сравнительно небольшой скорости, может привести к автоколебаниям контактной сети. При сильных автоколебаниях затрудняется токосъем, возрастает вероятность повреждения проводов, токоприемников и поддерживающих устройств.

Для удаления гололеда с контактного провода применяют механические, термические или химические способы.

Для механического удаления гололеда предназначены устройства с пантографом и вибробарабаном - МОГ-6 и МОГ-7, устройство для механической очистки гололеда с контактного провода (RU 2747060 C1, МПК B60L 5/02 (2006.01), H02G 7/16 (2006.01), СПК B60L 5/02 (2021.02), H02G 7/16 (2021.02), В.А. Татаринцев. Устройство для механической очистки гололеда с контактного провода. - Опубл. 23.04.2021).

Недостатками механического удаления гололеда являются возможность повреждения и деформации проводов.

Известен способ очистки от гололеда проводов контактной сети путем подачи переменного тока или импульсов тока с частотой, близкой к механическому резонансу, и амплитудой, достаточной для преодоления сил трения (RU 2166826 C2, МПК7 H02G 7/16, А.В. Ефимов, А.Г. Галкин. Способ удаления гололеда с проводов контактной сети и линий электропередачи. - Опубл. 27.05.2001). Недостатком данного способа является невозможность применения на участках дорог, электрифицированных на переменном токе (более 50% полигона), а также неработоспособность вблизи точек фиксации провода.

Известны электрические способы удаления гололеда путем термического воздействия на него. К ним относятся плавка гололеда и профилактический подогрев (Марквардт К.Г. Контактная сеть. - М.: Транспорт, 1994. - 335 с.). Недостатком данного способа является вероятность отжига проводов с последующим их обрывом. Профилактический подогрев неэффективен при борьбе с уже образовавшимся гололедом.

Известно устройство для удаления гололеда с проводов контактной сети путем их нагрева индукционными токами (RU 2476966 C1, МПК H02G 7/16 (2006.01), Н05В 6/02 (2006.01), Р.Я. Сулейманов. Устройство для удаления гололеда с проводов контактной сети. - Опубл. 27.02.2013). Недостатками данного устройства являются низкая эффективность разомкнутого индуктора, наличие механических подвижных элементов (каретки), возможность перегрева провода.

Рассмотрим описание предлагаемого способа удаления гололеда с помощью перегретого пара, исключающего возникновение приведенных выше недостатков. Способ реализуется применительно к контактной сети не находящейся под напряжением. Описание способа поясняется чертежом. Комплекс технических средств, реализующий предлагаемый способ, размещается на базовой платформе (12), устанавливаемой, при необходимости, на грузовую платформу автомотрисы (9). В состав комплекса входят: промышленный пароперегреватель (7); емкость для воды (8); рама токоприемника (10), установленная на крепежной конструкции (11); блок форсунок подачи пара (5), закрепленный на полозе токоприемника (3); шланги подачи пара (6) от пароперегревателя на форсунки подачи пара. Пароперегреватель может быть использован, при необходимости, для подогрева воды в емкости.

Форсунки подачи пара крепятся к полозу токоприемника с помощью болтового соединения в соответствии с чертежом. По два болта диаметром 10 мм на одну форсунку. Фиксированный зазор в А (зазор в вертикальной плоскости) между форсунками подачи пара и контактным проводом (1), покрытым гололедом, реализуется за счет углеграфитовой контактной вставки токоприемника (2), уровня крепления в вертикальной плоскости блока форсунок подачи пара на полозе токоприемника, а также за счет механизма подъема токоприемника с регулятором давления (4), обеспечивающего его кинематику в вертикальной плоскости при движении автомотрисы.

С целью обеспечения равномерного износа графитовой вставки контактный провод подвешивается зигзагом в горизонтальной плоскости. Значение зигзага нормируется техническими требованиями к контактной подвеске. Токоприемник предназначен для обеспечения токосъема (контакта с контактным проводом) при любом, допустимом при эксплуатации, значении зигзага контактного провода. Форсунки подачи пара устанавливаются по всей длине полоза токоприемника. Таким образом, обеспечивается подача перегретого пара на контактный провод на всем диапазоне зигзага в горизонтальной плоскости.

Способ допускает возможность удаления гололеда с деталей контактной сети, опорных и поддерживающих конструкций подачей пара вручную, с помощью дополнительных, выносных шлангов и форсунок.

Наиболее близким к заявляемому способу удаления гололеда с проводов и деталей контактной сети является техническое решение, описанное в патенте на изобретение «Способ удаления гололеда с проводов контактной сети железнодорожного и трамвайного транспорта посредством СВЧ электромагнитного излучения антенной решетки» (RU 2643184 C1, МПК H02G 7/16 (2006.01), СПК H02G 7/16 (2006.01), В.И. Каганов. Способ удаления гололеда с проводов контактной сети железнодорожного и трамвайного транспорта посредством СВЧ электромагнитного излучения антенной решетки. - Опубл. 31.01.2018).

Принципиальное отличие предлагаемого способа от изложенного в указанном патенте заключается в том, что в прототипе очистка от гололеда контактного провода осуществляется с помощью СВЧ электромагнитного облучения. Прототипу присущи следующие недостатки: значительное время удаления гололеда, невозможность удаления гололеда с толщиной стенки более 40 мм, возможность перегрева контактного провода.

В заявляемом способе предлагается удаление гололеда за счет воздействия острого перегретого пара. Следствиями данного отличия являются, сокращение времени удаления гололеда, возможность удаления гололеда со значительной (более 40 мм) толщиной стенки, уменьшение вероятности локального перегрева, получение сухой очищенной поверхности.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа проводилась путем подачи перегретого пара температурой 250°С через форсунку, расположенную на расстоянии 50 мм от контактного провода, покрытого льдом толщиной 2 мм. Плавка льда происходила через 3-5 с. Плавка цилиндрического гололеда с толщиной стенки 45 мм происходила через 25-30 с. Таким образом, предлагаемый способ удаления гололеда с контактного провода электротяговой сети прошел экспериментальную проверку.

Изобретение относится к области электроэнергетики. Способ удаления гололеда с контактного провода электротяговой сети заключается в воздействии на него перегретым паром высокого давления. Подача пара осуществляется непосредственно на контактный провод форсунками, прикрепленными к полозу токоприемника с фиксированным зазором в вертикальной плоскости между форсунками и контактным проводом, реализуемым за счет углеграфитовой контактной вставки токоприемника, уровня крепления в вертикальной плоскости блока форсунок подачи пара на полозе токоприемника, а также за счет механизма подъема токоприемника с регулятором давления. Техническими результатами являются сокращение времени удаления гололеда, возможность удаления гололеда с толщиной стенки более 40 мм, уменьшение вероятности локального перегрева и повреждения контактной подвески, получение сухой очищенной поверхности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ удаления гололеда с контактного провода электротяговой сети, заключающийся в воздействии на него перегретым паром высокого давления, при этом подача пара осуществляется непосредственно на контактный провод форсунками, прикрепленными к полозу токоприемника с фиксированным зазором в вертикальной плоскости между форсунками и контактным проводом, реализуемым за счет углеграфитовой контактной вставки токоприемника, уровня крепления в вертикальной плоскости блока форсунок подачи пара на полозе токоприемника, а также за счет механизма подъема токоприемника с регулятором давления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что за счет применения дополнительных форсунок подачи пара возможно удаление гололеда с деталей, проводов, опорных и поддерживающих конструкций контактной сети.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что возможно получение сухой, очищенной от гололеда поверхности.