Системы тока и величина напряжения в контактовой сети.

На российских электрифицированных дорогах применяют две системы электроснабжения:

1. постоянного тока напряжением 3 кВ и

2. однофазного переменного тока напряжением 25 кВ с стандартной частотой 50 Гц.

Причем в обоих случаях на ЭПС (электроподвижном составе) используются тяговые двигатели только постоянного тока, поскольку до сих пор не создан надёжный и экономичный тяговый двигатель переменного тока. (см.гл.12).

В зависимости от рода тока и величины напряжения различают и способы (схемы) питания ЭПС.

Общим является использование в цепи питания рельсов. При постоянном токе они служат одним из полюсов (+ и -), а при переменном – одной из фаз питающей системы.

При эксплуатации всегда стремятся обеспечить необходимый уровень напряжения на токоприёмниках ЭПС и возможно меньшие потери энергии в тяговой сети, так как от этого зависит скорость движения поездов. (рис. 11.2 Этапы преобразования энергии и характер её потерь – нарисовать).

Напряжение на токоприёмниках в обычных условиях должно быть не ниже 21 кВ и не более 29 кВ при переменном токе напряжением 25 кВ, и не ниже 2,7 кВ и не более 4 кВ при постоянном токе напряжением 3кВ. И только на отдельных участках с разрешения МПС допускается уровень напряжения не менее 19 кВ при переменном токе и 2,4 кВ при постоянном токе.

Недостатком системы электроснабжения постоянного тока является его полярность, т.е. рельсы практически невозможно полностью изолировать от земли. Поэтому часть тягового тока проходит по земле в различных направлениях, что влияет на скорость движения. Это явление получило название блуждающего. В результате разности потенциалов между рельсами и землёй возникает электролиз который приводит к электрохимической коррозии металлов. А это приводит к уменьшению срока службы рельсов и сооружений. Поэтому надо применять защитные меры (анодные заземлители, катодные станции и т.д.).

ТЯГОВАЯ СЕТЬ

Тяговая сеть состоит из контактной и рельсовой сети и питающих проводов. Рельсовая сеть – это ходовые рельсы, которые имеют стыковые электрические соединения. Контактная сеть магистральных и пригородных электрических дорог представляет собой совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электроэнергии от тяговых подстанций к токоприёмникам ЭПС. Большие провесы провода могут нарушить токосъём и возможен пережог провода. Контактная сеть не имеет резерва, и при повреждении – движение остановиться. (рис. 11.3)

Простая контактная подвеска (рис. 11.3.а.) представляет собой провод свободно висячий между местами подвеса на опорах. Применяется при небольших скоростях.

Цепная контактная подвеска (рис. 11.3.б) представляет провод висящий между опорами на часто расположенных проводах-струнах, которые соединены с несущим тросом. При сезонных изменениях температуры величину провеса иногда подтягивают к опорам, и через систему блоков подвешивают груз. Цепные контактные подвески имеют ряд разновидностей по способу подвешивания провода к несущему тросу.

(рис. 11. 4. а, б, в – схемы цепных подвесок нарисовать).

В соответствии с ПТЭ, высота подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса должна быть на перегонах и станциях не ниже 5750 мм, на переездах – не ниже 6000 мм. Максимальная высота подвески – 6800 мм.

Материалом для контактных проводов служит твердотянутая электролитная медь. Наиболее распространены медные провода с сечением 100 и 150 квадратных мм, которые применяются на главных путях станций и перегонов, на остальных путях где нагрузка меньше - провод сечением 85 мм. кВ.

Опоры контактной сети бывают железобетонные и металлические. Чаще применяют более дешевые железобетонные (высота до 15,6 м), но установка их сложнее из-за более хрупкого верхнего слоя бетона, но они тяжелее металлических. Опоры из металла (высота 15 м и более) делают в виде четырёхгранных ферм пирамидальной формы. Расстояние контактной сети на прямых участках перегонов и станций должно быть не менее 3100 мм, а в особо трудных условиях – допускается не менее 2450 мм – на станциях, и 2750 мм – на перегонах.

На крупных станциях контактные провода подвешиваются только на путях, предназначенных для приёма и отправления поездов на перегоны с электротягой, а также на путях электровозных моторвагонных депо.

Для надёжной работы и удобства обслуживания контактную сеть делят на отдельные участки (секции) с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок (изолирующих сопряжений), а также секционных и врезных изоляторов. Соединяют или разъединяют секции с помощью секционных разъединителей, установленных на опорах контактной сети. Для снабжения электроэнергией линейных ж\д потребителей на опорах контактной сети подвешивают специальную трёхфазную линию напряжением 10 кВ.

На электрифицированных ж\д линиях ходовые рельсы используют для пропуска тяговых токов, поэтому верхнее строение пути (ВСП) на таких линиях имеет следующие особенности:

1. к головкам рельсов с наружной стороны колеи приваривают стыковые соединители из медного троса, вследствие чего уменьшается электрическое сопротивление рельсовых стыков (рис. 11.7)

2. применяют щебеночный балласт, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, зазор между подошвой рельса и балластом делают не менее 3 см,

3. железобетонные шпалы изолируют от рельсов резиновыми прокладками, а деревянные – пропитываются креозотом, который защищает шпалы от гниения и одновременно является хорошим изолятором,

4. линии оборудованные автоблокировкой и электрической централизацией, имеют изолирующие стыки, с помощью которых образуются отдельные блок-участки.

Чтобы пропустить тяговые токи в обход изолирующих стыков, устанавливают дроссель-трансформаторы или частотные фильтры.

Для предохранения подземных металлических сооружений от повреждения блуждающими токами улучшают их изоляцию от земли, а также применяют специальные меры защиты.

 

СОДЕРЖАНИЕ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

Производственным предприятием осуществляющим содержание и эксплуатацию устройств электроснабжения на железной дороге является дистанция электроснабжения.

Различают основные и вспомогательные подразделения.

Основные – это тяговые подстанции, районы контактной сети, и электростанции мощностью до 500 кВт.

К вспомогательным относятся ремонтно-ревизионный участок, механические мастерские и складское хозяйство.

Дистанциями руководит служба электрификации и электроснабжения дороги. Службе подчиняются дорожные электротехнические лаборатории, которые выполняют наладку энергооборудования, сложные ремонтные работы, а также контролируют качество работ. Оперативное руководство осуществляет энергетический аппарат. Сменный (дежурный) энергодиспетчер выполняет свои функции с помощью специального табло со схемой электроснабжения. Он имеет прямую. связь с персоналом обслуживающих устройств электроснабжения и с поездным диспетчером, с которым согласовывает переключения в сети.

Подразделение дистанции обслуживает примерно до 150 км. развёрнутой длины контактной сети.

Персонал, мастерские, гаражи и склады размещаются в дежурных пунктах контактной сети, и в них же имеются дрезина, оборудование, запас конструкций, проводов и материалов для ремонта.

В зимнее время на проводах контактной сети может образовываться гололёд, что значительно осложняет токосъём и создаёт условия для электрической дуги. Удаление льда с проводов производится электрическим нагреванием проводов, механическим – с помощью вибромеханизмов, и химическим – при нанесении специальных незамерзающих смазок на движущиеся части (в шарниры токоприёмников и секционных разделителей контактной сети. Штат работников – зависит от протяжённости участка и составляет 20-35 человек.

Устройства телемеханики обеспечивают высокую скорость передачи команд, телесигнализацию по передаче результатов измерений напряжения, регистрацию аварийных отключений оборудования, информацию о положении поездов на обслуживаемом участке.