Устройства электроснабжения напряжение в контактной сети устройство цепной подвески кратко
Обновлено: 14.05.2024
Габариты устройств контактной сети. Нормальная высота контактного провода над уровнем головок рельсов на перегонах принята равной 6250 мм, на станциях — 6600 мм. Минимальная высота должна быть не меньше 5750 мм на перегонах и 6250 мм на станциях, максимальная — не более 6800 мм.
Расстояние от передней грани опор до оси пути принято на прямых участках пути перегона и станций 3100 мм, в выемках при расположении опор за кюветом — 4900 и 5700 мм, в стесненных условиях на перегонах габариты снижены до 2750 мм и на станциях — до 2450 мм.
Расстояние от усиливающих проводов, подвешенных на опорах контактной сети с полевой стороны, до земли в середине пролета должно быть не менее 6000 мм, а расстояние от них до склона выемки — не менее 4500 мм.
В искусственных сооружениях расстояние от элементов токоприемника и частей контактной сети, находящихся под напряжением, до заземленных частей сооружений и подвижного состава должно быть 200 мм на участках постоянного и 350 мм переменного тока.
Сопряжения анкерных участков. Контактная сеть состоит из отдельных анкерных участков длиной 1200—1600 м. Чтобы обеспечить переход полоза токоприемника с контактного провода одного анкерного участка на контактный провод следующего, применяют различные схемы сопряжений этих участков. Сопряжения должны обеспечивать плавный переход токоприемника и бесперебойный токосъем для принятых скоростей движения на участке. На перегонах применяют простые и эластичные сопряжения. В местах секционирования контактной подвески выполняют изолирующие сопряжения, а в местах, питаемых от различных фаз на дорогах переменного тока, где недопустимо замыкание токоприемником смежных секций, применяют изолирующие сопряжения с нейтральной вставкой (см. параграф 25).
При полукомпенсированной подвеске, когда скорость движения не превышает 70 км/ч, выполняют простые сопряжения по двухпролетной схеме (рис. 76, а). Между анкерными опорами 1 и 3 располагают переходную 2, на консоли которой в одном двойном седле подвешивают несущие тросы обоих анкерных участков. Контактные провода подвешивают на струнах к несущим тросам и анкеруют на опорах 1 и 3 на 0,5—0,6 м и выше нормальной высоты провода в пролете.
Электрическое соединение между проводами анкерных участков осуществляется с помощью продольных соединителей. В месте пересечения контактных проводов устанавливают ограничительную трубу длиной 1—1,5 м, чтобы при проходе полоза подъем любого провода в этом месте вызывал подъем другого. В месте пересечения контактных проводов наблюдается искрение и их усиленный износ, поэтому двухпролетное сопряжение применяют на второстепенных путях станций.
Рис. 76. Простое двухпролетное (а) и эластичное трехпролетное (б) сопряжения анкерных участков
На главных путях станций и перегонах при полукомпенсированных и компенсированных подвесках выполняют эластичные трехпролетные сопряжения анкерных участков (рис. 76, б). Между анкерными опорами 1 и 4 располагают две переходные 2 и 3. Анкеруемые ветви контактных проводов между этими опорами в плане располагают параллельно на расстоянии 100 мм с возвышением у переходных опор на 200 мм относительно рабочего контактного провода. Токоприемник с одного провода на другой переходит более спокойно в середине переходного пролета.
Воздушные стрелки. Переход токоприемника с контактного провода одного пути станции на другой обеспечивается воздушными стрелками, которые образуются при пересечении двух сходящихся контактных подвесок. В месте пересечения контактных проводов устанавливают на нижнем проводе ограничительную трубку длиной 1—1,5 м.
При высоких скоростях движения воздушные стрелки должны быть фиксированными, т. е. провода с помощью фиксаторов должны удерживаться в требуемом для надежной работы положении. Поэтому пересечения проводов осуществляют вблизи гибкой или жесткой поперечины или специально устанавливают опору (рис. 77).
Фиксирующие устройства располагают на расстоянии 1—2 м от места пересечения контактных проводов в сторону остряка стрелки; место пересечения контактных проводов должно находиться между осями сходящихся путей и отстоять от них на расстоянии 400 мм. В вертикальной плоскости это пересечение располагают там, где расстояние между внутренними гранями сходящихся рельсов крестовины равно 730—800 мм.
Нефиксированные стрелки применяют на второстепенных путях, где скорости движения невелики.
Фиксаторы. Для создания зигзагов контактного провода на прямых участках пути и выносов у опор на кривых служат фиксаторы. Фиксаторы должны быть легкими и легко перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Рис. 77. Схема расположения фиксированной воздушной стрелки на стрелочном переводе
Рис. 78. Схемы, поясняющие работу сжатого (а) и растянутого (б) фиксаторов
Фиксаторы выполняют изогнутыми, чтобы при отжатии контактного провода полоз токоприемника не задевал их. В зависимости от направления зигзага фиксаторы работают на растяжение или сжатие. При плюсовом зигзаге (см. рис. 76, б, опора 1) на фиксатор действует сжимающее усилие, а при минусовом (опора 4) — растягивающее. У сжатого фиксатора (рис. 78, а) вертикальная составляющая N усилия направлена вниз, что увеличивает сосредоточенную массу и жесткость, а у растянутого (рис. 78, б) — вверх, что уменьшает сосредоточенную массу и жесткость при проходе токоприемника под этим фиксатором. Условия токосъема в последнем случае будут лучше, а износ контактного провода меньше. Сжатые фиксаторы по возможности заменяют обратными сочлененными фиксаторами и консолями с обратными фиксаторными стойками (см. рис. 91, г).
По конструкции фиксаторы делят на жесткие, сочлененные, гибкие и обратные. Сочлененный фиксатор (рис. 79, а, б) состоит из основного 1 и дополнительного 2 стержней. Дополнительный стержень работает на растяжение. Его крепят к основному с помощью специальной стойки 3. Основной стержень подвешивают двумя струнами к несущему тросу на расстоянии 1,5—2 м по обе стороны от консоли. При этом на контактный провод передается только нагрузка от веса дополнительного стержня. На участках с двумя контактными проводами применяют фиксаторы для каждого контактного провода с дополнительными стержнями.
Рис. 79. Прямой сочлененный (а), обратный сочлененный (б) и гибкий (в) фиксаторы
Обратные фиксаторы устанавливают на прямых участках пути при плюсовых зигзагах и на опорах, располагаемых внутри кривых. При расположении опор на внешней стороне кривых малых радиусов применяют гибкие фиксаторы (рис. 79, в), которые состоят из изогнутого фиксатора 4 и проволоки 5 диаметром 5—6 мм, прикрепленной к изолятору 6 у опоры.
Струны и зажимы. Вертикальные струны выполняют гибкими или звеньевыми. Струны присоединяют к проводам цепной подвески струновыми зажимами безболтовой конструкции (ранее применяли болтовые зажимы). Безболтовые зажимы легче болтовых в 3—4 раза, что приводит к уменьшению затрат металла на их изготовление и упрощению монтажных работ. В полу компенсированной подвеске при перекосах струн применяют скользящие струны (рис. 80).
Контактная подвеска в искусственных сооружениях.
Из-за недостаточного габарита искусственного сооружения при устройстве в нем контактной подвески невозможно использовать типовые конструкции. Поэтому под мостами, путепроводами (рис. 81, а), если высота их достаточна, подвеску пропускают под сооружением и: устанавливают изолированные отбойники, исключающие поджатие ее к сооружению. Если высота сооружения недостаточна, в несущий трос врезают изолированную вставку и устраивают обвод с закреплением на контактном проводе или в стороне от пути (рис. 81, б). Возможны и другие решения.
Рис. 80. Скользящая струна:
1 — жесткий треугольник: 2 — кольцо
Рис. 81. Схемы прохода контактной подвески под пешеходным мостом и путепроводом:
I — щит ограждения; 2 и 5 — отбойники несущего троса; 3 — скользящая струна; 4 — изолированная вставка; 6 — обвод
Опоры контактной сети устанавливают так, чтобы сооружение находилось в середине пролёта.
На мостах с ездой понизу конструкция контактной подвески зависит от их габаритов. При недостаточной высоте моста несущий трос подвешивается на П-образных кронштейнах или специальных поворотных консолях выше ветровых связей моста (рис. 82, а), либо внутри их на поперечных тросах или других конструкциях рис. 82, б).
Наиболее сложно устройство контактной сети в тоннелях. Ее выполняют в виде цепной подвески с небольшой конструктивной высотой (400—500 мм) и малыми длинами пролета (15—25 м). Подвеску укрепляют на изолированной консоли, установленной в нише верхней части тоннеля, или на гибких изолированных связях.
Рис. 82. Схемы прохода контактной подвески на мостах с ездой понизу:
1 — отбойник; 2 — кронштейн; 3 — фиксатор; У ГР — уровень головки рельсов
Высота контактного провода в искусственных сооружениях и под ними обычно меньше, чем на соседних примыкающих участках. На подходах к сооружению предусматривается плавное снижение высоты контактного провода.
Система электроснабжения электрифицированной железнодорожной дороги состоит из внешней части системы электроснабжения, включающей в себя устройства выработки, распределения и передачи электрической энергии до тяговых подстанций (исключительно);
- тяговой части системы электроснабжения, состоящей из тяговых подстанций линейных устройств и тяговой сети. Тяговая сеть, в свою очередь, состоит из контактной сети, рельсового пути, питающих и отсасывающих линий (фидеров), а также других проводов и устройств, присоединяемых по длине линии и контактной подвески непосредственно или через специальные автотрансформаторы.
Основным потребителем электрической энергии в тяговой сети является локомотив. Вследствие случайного расположения поездов неизбежны случайные сочетания нагрузок (например, пропуск поездов с минимальным межпоездным интервалом), которые могут существенным образом повлиять на режимы работы системы тягового электроснабжения.
Наряду с этим поезда, удаляющиеся от тяговой подстанции, питаются электрической энергией при более низком напряжении, что влияет на скорость движения поезда и, как следствие, на пропускную способность участка.
Кроме тяговых двигателей, приводящих в движение поезд, на локомотивах имеются вспомогательные машины, выполняющие различные функции. Производительность этих машин также связана с уровнем напряжения на их зажимах. Отсюда следует, что в системах тягового электроснабжения весьма важным является поддержание заданного уровня напряжения в любой точке тяговой сети.
Питание электрифицированного участка железной дороги осуществляется от энергосистемы конкретного региона. Принципиальная схема электроснабжения электрифицированной железной дороги показана на рис. 1.3.
Внешняя система электроснабжения (I) включает в себя электрическую станцию 1, трансформаторную подстанцию 2, линию электропередачи 3. Тяговая система электроснабжения (II) содержит тяговую подстанцию 4, питающие фидеры 5, отсасывающий фидер 6, контактную сеть 7 и тяговый рельс 9 (см. рис. 1.3), а также линейные устройства.
Электроснабжение железных дорог осуществляется по линиям 35, 110, 220 кВ, 50 Гц. Система тягового электроснабжения может быть как постоянного, так и переменного тока.
Рис. 1.3. Принципиальная схема электроснабжения электрифицированной железной дороги: 1 – районная электрическая станция; 2 – повышающая трансформаторная подстанция; 3 – трехфазная линия электропередачи; 4 – тяговая подстанция; 5 – питающая линия (фидер); 6 – отсасывающая линия (фидер); 7 – контактная сеть; 8 – электрический локомотив; 9 – рельсы
На железных дорогах России распространение получили система электроснабжения постоянного тока с напряжением в контактной сети 3 кВ и система электроснабжения переменного тока с напряжением в контактной сети 25 кВ и 2 × 25 кВ, частотой 50 Гц.
Протяженность электрифицированных железных дорог России на 1 января 2005 г. составила 42,6 тыс. км.
Система тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ
Схема питания электрифицированного участка железной дороги постоянного тока показана на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Принципиальная схема питания электрифицированного участка железной дороги постоянного тока с напряжением в контактной сети 3 кВ
Принципиальный признак системы тягового электроснабжения постоянного тока – электрическая связь тягового двигателя с контактной сетью, т. е. имеется контактная система токосъема. Тяговые двигатели для электровозов и электропоездов постоянного тока предусмотрены на номинальное напряжение 1,5 кВ. Попарное последовательное соединение таких двигателей позволяет иметь в тяговой сети напряжение 3 кВ.
Достоинство системы постоянного тока определяются качеством сериесного двигателя постоянного тока, характеристика которого в большей мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к тяговым двигателям.
Недостатки системы тягового электроснабжения постоянного тока можно назвать следующие:
- вследствие низкого напряжения в тяговой сети токовыми нагрузками и большими потерями электроэнергии (полный коэффициент полезного действия (КПД) системы электрической тяги постоянного тока оценивается равным 22 %);
- при больших токовых нагрузках расстояние между тяговыми подстанциями равно 20 км и менее, что определяет высокую стоимость системы электроснабжения и большие эксплутационные расходы;
- большие токовые нагрузки определяют необходимость иметь контактную подвеску большего сечения, что вызывает значительный перерасход дефицитных цветных металлов, а также возрастание механических нагрузок на опоры контактной сети;
- система электрической тяги постоянного тока характеризуется большими потерями электрической энергии в пусковых реостатах электровозов при разгоне (для пригородного движения они составляют примерно 12 % от общего расхода электрической энергии на тягу поездов);
- при электрической тяге постоянного тока имеет место интенсивная коррозия подземных металлических сооружений, в том числе опор контакт- ной сети;
- применявшиеся до последнего времени на тяговых подстанциях шестипульсовые выпрямители имели низкий коэффициент мощности (0,88 ÷ 0,92) и вследствие несинусоидальности кривой потребляемого тока являлись причиной ухудшения показателей качества электрической энергии (особенно на шинах 10 кВ).
На дорогах постоянного тока различают централизованную и распределенную схемы питания. Основное различие этих схем заключается в числе выпрямительных агрегатов на подстанциях и методах резервирования мощности. При схеме централизованного питания агрегатов на подстанции должно быть не менее двух. В случае распределенного питания все подстанции одноагрегатные, а расстояние между тяговыми подстанциями сокращается.
Существует требование, чтобы в случаях выхода из работы одного агрегата обеспечивались нормальные размеры движения. В первой схеме для резервирования используются дополнительные (резервные) агрегаты, а во второй – сознательный отказ от резервирования оборудования подстанций по узлам и переход к резервированию подстанций целиком.
Протяженность электрических железных дорог, электрифицированных по системе постоянного тока с напряжением в тяговой сети 3 кВ, на 1 января 2005 г. составила 18,6 тыс. км.
Система тягового электроснабжения однофазного переменного тока напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц
На железных дорогах, электрифицированных на переменном токе, наибольшее распространение получила система электроснабжения напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц. Принципиальная схема питания электрифицированного участка показана на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Принципиальная схема питания электрифицированного участка железной дороги переменного тока напряжением в контактной сети 25 кВ, частотой 50 Гц
Питание тяговой сети осуществляется от шин 110 (220) кВ через понизительный (тяговый) трансформатор.
Он имеет три обмотки:
I – обмотка высокого напряжения 110 (220) кВ;
II – обмотка низкого (среднего) напряжения 27,5 кВ для питания контактной сети;
III – обмотка среднего (низкого) напряжения 35, 10 кВ для питания нетяговых потребителей.
К шинам 27,5 кВ подключены фидеры контактной сети. При этом фазы А и В питают разные плечи тяговой подстанции. Для разделения фаз на контактной сети устраивается нейтральная вставка. Фаза С подключается к рельсам.
Принципиальный признак системы тягового электроснабжения переменного тока – электромагнитная связь тягового двигателя с контактной сетью – обеспечивается посредством трансформатора электровоза.
Достоинства системы:
- установлены независимые режимы напряжения в контактной сети и на тяговом двигателе при сохранении тягового двигателя постоянного тока;
- повышено напряжение в контактной сети до 25 кВ переменного тока. Вследствие этого уменьшается ток нагрузки при одинаковой передаваемой мощности; уменьшаются потери напряжения и мощности;
- увеличено расстояние между тяговыми подстанциями и уменьшено их число (в два – три раза);
- уменьшен срок строительства и повышены темпы электрификации;
- сокращен расход цветных металлов.
Недостатки системы тягового электроснабжения переменного тока:
- несимметричный режим работы трехфазных трансформаторов (на двухплечевую нагрузку) и, как следствие, ухудшение показателей качества электрической энергии и значительное снижение их располагаемой мощности. Заметим, что под располагаемой мощностью трансформатора, работающего в несимметричном режиме, понимается мощность, соответствующая току прямой последовательности при такой нагрузке, когда ток в одной из фаз трансформатора принимает значение номинального;
- несинусоидальность системы потребляемых токов и также ухудшение качества электрической энергии в питающей системе электроснабжения (в кривой потребляемого электровозами тока при установленной на них двухпульсовой выпрямительной установке содержатся негативные высшие гармоники 3, 5, 7 с большим численным значением);
- низкий коэффициент мощности электровозов переменного тока. Коэффициент полезного действия системы электрической тяги в целом оценивается равным 26 %;
- тяговая сеть переменного тока является источником электромагнитного влияния на смежные устройства, в том числе на линии связи, что определяет необходимость применения специальных мер, направленных на снижение электромагнитного влияния;
- наличие при двухсторонней схеме питания тяговой сети переменного тока уравнительных токов, а следовательно, дополнительных больших потерь электрической энергии.
Протяженность электрических железных дорог, электрифицированных по системе переменного тока с напряжением в тяговой сети 25 кВ, частотой 50 Гц, на 1 января 2005 г. составила 24,0 тыс. км.
Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций для систем электрической тяги постоянного и переменного тока
Схемы питания электрифицированных железных дорог от энергосистемы весьма разнообразны. Они в большей мере зависят от применяемой системы электрической тяги, а также от конфигурации самой энергосистемы.
Рассмотрим принципиальные схемы питания при системах электрической тяги постоянного (рис. 1.6) и переменного (рис. 1.7) тока.
Обычно линия электропередачи частотой 50 Гц получает питание от энергосистемы и расположена вдоль железной дороги.
Под напряжением системы электрической тяги понимают номинальное напряжение, на которое изготавливается электроподвижной состав (ЭПС). Оно же является номинальным напряжением в контактной сети, напряжение на шинах подстанции обычно принимают на 10 % выше этого значения.
На рис. 1.6 и 1.7 обозначено: 1 – энергосистема; 2 – линия электропередачи; 3 – тяговые подстанции (с выпрямителями подстации постоянного тока и трансформаторные – переменного); 4 – контактная сеть; 5 – рельсы; 6 – электровоз.
Рис. 1.6. Принципиальная схема питания железной дороги постоянного тока
Рис. 1.7. Принципиальная схема питания железной дороги переменного тока
Электрифицированные железные дороги относятся к потребителям первой категории. Для таких потребителей предусмотрено питание от двух независимых источников электроэнергии. Таковыми считаются отдельные районные подстанции, разные секции шин одной и той же подстанции – районной или тяговой. Поэтому схема питания тяговых подстанций от энергосистемы должна быть такой, чтобы выход из работы одной из районных подстанций или линии передачи не мог бы быть причиной выхода из строя более одной тяговой подстанции. Достичь этого можно путем выбора рациональной схемы питания тяговых подстанций от энергосистемы.
Схемы присоединения тяговых подстанций к линиям электропередачи
Схема питания тяговых подстанций от ЛЭП показана на рис. 1.8.
Рис 1.8. Схема двустороннего питания тяговых подстанций от двухцепной линии электропередач
В общем случае схема питания тяговых подстанций зависит от конфигурации районной сети, резерва мощности электрических станций и подстанций, возможности их расширения и др. Во всех случаях для большей надежности стремятся иметь схему двухстороннего питания тяговых подстанций (см. рис. 1.8). На рис. 1.8. обозначено: 1 – опорная тяговая подстанция (не менее трех вводов высоковольтных линий). Оснащается комплексом высоковольтных коммутационных аппаратов и устройств автоматической защиты от повреждений; 2 – промежуточная отпаячная подстанция. Высоковольтные выключатели не устанавливаются, за счет чего удешевляется система электроснабжения; 3 – промежуточная транзитная подстанция, обеспечивается секционирование высоковольтных линий для ремонта или отключения при повреждениях.
Обеспечение надежности системы электроснабжения достигается: использованием двухцепной линии высокого напряжения, обеспечением двухстороннего питания каждой сети ЛЭП, секционированием ЛЭП на транзитных подстанциях, наличием быстродействующей автоматической защиты на опорных, транзитных тяговых и районных подстанциях.
Обеспечение экономичности системы электроснабжения достигается сокращением высоковольтной аппаратуры (выключателей) за счет промежуточных подстанций, не имеющих таких выключателей. При повреждениях на этих подстанциях быстродействующей защитой отключаются линии на опорных подстанциях, а в бестоковую паузу – на промежуточных. Неповрежденные подстанции включаются системой автоматического повторного включения.
При питании от одноцепной линии передачи присоединение подстанций на отпайках не допускается. Все подстанции включаются в разрез линии, причем на каждой подстанции промежуточные линии передачи секционируются выключателем.
Особенности схем питания тяговой сети однофазного тока промышленной частоты
На дорогах однофазного переменного тока питание тяговой сети осуществляется от трехфазной линии передачи электрической энергии через трансформаторы, обмотки которых соединены в ту или иную схему.
При питании тяговой нагрузки от трех фаз секции тяговой сети слева и справа от подстанции должны питаться от разных фаз. Следовательно, они имеют напряжения, не совпадающие по фазе друг с другом.
Токи в фазах можно получить непосредственно из уравнений Кирхгофа. Если в рассматриваемый момент времени слева от подстанции нагрузка л и справа п (см. рис. 1.9), то можно записать:
На железных дорогах России используют две системы электроснабжения: постоянного и однофазного переменного тока. Тяга на трехфазном переменном токе не получила распространения, поскольку технически сложно изолировать близко расположенные провода двух фаз контактной сети (третья фаза — рельсы).
Электрический подвижной состав обеспечивают тяговыми двигателями постоянного тока, так как предлагаемые модели двигателей переменного тока не отвечают предъявляемым требованиям по мощности и надежности. Поэтому железнодорожные линии снабжают системой однофазного переменного тока, а на локомотивах устанавливают специальное оборудование, преобразующее переменный ток в постоянный.
Правилами технической эксплуатации регламентированы номинальные уровни напряжения на токоприемниках электрического подвижного состава: 3 кВ — при постоянном токе и 25 кВ — при переменном. При этом определены допустимые с точки зрения обеспечения стабильности движения колебания напряжения: при постоянном токе — 2,7. 4 кВ, при переменном — 21 . 29 кВ. На отдельных участках железных дорог допускается уровень напряжения не менее 2,4 кВ при постоянном токе и 19 кВ — при переменном.
Основными параметрами, характеризующими систему электроснабжения электрифицированных железных дорог, являются мощность тяговых подстанций, расстояние между ними и площадь сечения контактной подвески.
На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный. Все оборудование, подающее переменный ток, размещается на открытых площадках, а выпрямители и вспомогательные агрега ты — в закрытых помещениях. От тяговых подстанций электроэнергия поступает в контактную сеть по питающей линии — фидеру.
Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его полярность, относительно низкое напряжение и отсутствие возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего. Рельсы, служащие проводниками тока разной полярности, и земляное полотно представляют собой систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов и искусственных сооружений. Для предотвращения этого применяют соответствующие защитные устройства (анодные заземлители, катодные станции и др.).
Из-за относительно низкого напряжения (11 = 3 кВ) в системе постоянного тока по контактной сети к электрическому подвижному составу подводится мощность (Ж= Ш) при большой силе тягового тока /. Для этого тяговые подстанции размещают недалеко друг от друга (10. 20 км) и увеличивают площадь сечения проводов контактной подвески.
При переменном токе повышается эффективность использования электрической тяги, поскольку по контактной сети передается требуемая мощность при меньшей силе тока по сравнению с системой постоянного тока. Тяговые подстанции в этом случае располагаются на расстоянии 40. 60 км друг от друга. Их задачей является только понижение напряжения со 110. 220 до 25 кВ, поэтому их техническое оснащение проще и дешевле, чем у тяговых подстанций постоянного тока. Кроме того, в системе однофазного переменного тока площадь сечения проводов контактной сети примерно в два раза меньше. Для размещения оборудования на тяговых подстанциях при переменном токе используют открытые площадки. Однако конструкция локомотивов и электропоездов при переменном токе сложнее, а их стоимость выше.
В результате воздействия электромагнитного поля переменного тока на металлические конструкции и коммуникации, расположенные вдоль железнодорожных путей, в них появляется опасное для людей напряжение, а в линиях связи и автоматики возникают помехи. Поэтому применяют особые меры защиты сооружений. Затраты на такие защитные меры, как улучшение электрической изоляции между рельсами и землей, замена воздушных линий кабельными или радиорелейными, составляют 20. 25 % общей стоимости работ по электрификации.
Стыкование контактных сетей линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют на специальных железнодорожных станциях. В ряде случаев, когда создание таких станций представляется нецелесообразным, применяют электровозы двойного питания, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.
Электрификация пришла на наши железные дороги давно. Современные Российские железные дороги уже невозможно представить без электровозов, быстрых пассажирских, тяжелых и длинных грузовых поездов, которые водят эти локомотивы. Безусловно электрификация совершила подлинную революцию на железных дорогах всего мира. Оставим пока анализ всех технических и экономических плюсов электротяги, посмотрим на контактную сеть.
Контактная сеть представляет из себя целый набор устройств: опоры, контактный провод, консоли, поддерживающие устройства, несущий трос, струны. Много всякого, а как оно работает?
Вдоль железной дороги, как правило, с правой стороны, на определенном расстоянии друг от друга (порядка 50 метров), в специальный фундамент в насыпи устанавливаются опоры, они могут быть бетонными или металлическими. На опоры устанавливаются консоли с изоляторами, между консолью и опорой, на консоль подвешивается сверху несущий трос, под ним подвешен непосредственно сам контактный провод.
Подвеска контактного провода к несущему тросу осуществляется, так называемыми, струнами, один конец струны закрепляется на несущем тросу, а к нижнему концу струны специальными хомутами крепится и закрепляется винтами контактный провод. Сам контактный провод не идеально круглый, а имеет специальное сечение, оно позволяет хомутам надежно закрепить его, не мешая токоприемникам электровозов свободно двигаться по нижней его части.
Контактный провод
На станциях все практически также, только контактная сеть располагается на жестких поперечинах или на гибких поперечинах, а поперечины устанавливаются сверху опор, которые находятся на больших расстояниях друг от друга, и между ними проложено много путей, это позволяет не устанавливать опоры контактной сети на каждом пути станции.
С целью обеспечения возможности снятия напряжения на отдельных путях перегонов и станций при сохранении питания электроэнергией других путей, что может оказаться необходимым не только при возникновении аварийных ситуаций, но и для обеспечения плановых работ на контактной сети, выполняемых со снятием напряжения, контактная сеть делится на отдельные участки (секции), электрически непосредственно не связанные между собой, не только на перегонах, но и на станциях. Это называется – секционированием.
Тяговая подстанция
Контактная сеть питается от тяговых подстанций, расположенных на определенном расстоянии на участках, в зависимости от рода тока. Железные дороги электрифицированы на постоянном токе, напряжением 3000 Вольт и на переменном токе, напряжением 25000 Вольт.
На границах между линиями, электрифицированными по системам постоянного и переменного тока, устраивают станции стыкования. Контактная сеть на таких станциях делится на три района: в одном контактная сеть всегда находится под напряжением постоянного тока, а в другом – всегда под напряжением переменного тока, а в третьем, называемом районом переключения, напряжение на каждом пути может быть тем или другим в зависимости от того, какого рода тока электровоз направляется на этот путь или находится на нем.
В настоящее время при электрификации предпочтение отдается переменному току, при этой системе благодаря высокому напряжению тяговые подстанции можно располагать на большем расстоянии одна от другой (через 40-60, а иногда и 80 километров), чем при постоянном токе (через 15-25 километров), общую площадь сечения проводов контактной сети можно существенно уменьшить (обычно 140 мм2, при постоянном токе она составляет 700 мм2 и даже протягивается второй провод).
Неоспоримыми положительными качествами системы переменного тока являются высокие тяговые свойства электровозов и отсутствие интенсивной коррозии подземных искусственных сооружений. Можно существенно увеличивать вес составов, а отсюда возрастает пропускная способность железных дорог, да и материальные затраты при электрификации переменным током ниже. Вообщем экономика двигает вперед научно-технический прогресс. Но есть у контактной сети переменного тока и существенный недостаток – она оказывает сильное индуктивное влияние на другие проводники электрического тока, находящиеся в зоне действия ее электромагнитного поля – воздушные и кабельные линии связи, телеуправления, радиовещания, силовые и осветительные, кабели питания автоблокировки и др. Приходится удалять их на большое расстояние или калибровать.
Контролирует и в оперативном порядке управляет устройствами контактной сети на дороге – энергодиспетчер.
Читайте также: