Сооружения и устройства электроснабжения железных дорог

Практическая работа № 5

В систему электрифицированных железных дорог России (рис. 5.1) входят сооружения и устройства, составляющие ее внешнюю часть (тепловые, гидравлические и атомные электростанции, линии электропередачи) и тяговую часть (тяговые подстанции, контактная сеть, рельсовая цепь, питающая и отсасывающая линии).

Электростанции вырабатывают трехфазный ток напряжением 220-380 В, который затем повышают на подстанциях для передачи на большие расстояния.

Тяговые подстанции постоянного тока высокое напряжение трехфазного тока понижают до 3.3 кВ и преобразуют его в постоянный с помощью кремниевых выпрямителей. Уровень напряжений на токоприемнике электроподвижного состава должен быть не менее не менее 2.7 кВ и не более 4 кВ при постоянном токе.

Относительно низкое напряжение является основным недостатком системы постоянного тока. Для поддержания нужного уровня напряжения на токоприемниках локомотивов тяговые подстанции размещают на расстоянии 10-25 км. С уменьшением расстояния между подстанциями увеличивается неравномерность их нагрузи и растет влияние пиковых нагрузок, использование подстанций ухудшаются, стоимость оборудования возрастает.

Рис. 5.1. Общий вид электрифицированной железной дороги постоянного тока и питающих ее устройств: 1 – электростанция; 2 – повышающий трансформатор; 3 – высоковольтный выключатель; 4 – линия электропередачи; 5 – тяговая подстанция; 6 – блок быстродействующих выключателей и разъединителей; 7 – отсасывающая линия; 8 – питающая линия; 9 – выпрямитель; 10 – тяговый трансформатор; 11 – высоковольтный выключатель; 12 – разрядник

Электроэнергия к электроподвижному составу переменного однофазного тока промышленной частоты подводится от простых трансформаторных подстанций, понижающие высокое напряжение переменного тока, получаемое от энергосистем общего пользования, до 27.5кВ. Такое высокое напряжение позволяет максимально уменьшить площадь сечения проводов. На направлениях железных дорог, работающих на переменном токе, подстанции размещают в зависимости от грузонапряженности участка на расстоянии 40-60 км, а контактная сеть может быть примерно в 2 раза меньшего сечения, чем при постоянном токе.

Дальнейший рост грузонапряженности железных дорог, повышение массы поездов создают определенные трудности в электроснабжении и при переменном токе напряжением 25 кВ. Наиболее эффективным способом усиления электрифицированных линий в таких условиях было бы повышение напряжения в контактной сети, но это связано с большими капитальными затратами на увеличение прочности изоляции, постройку принципиально новых электровозов и реконструкцию некоторых устройств электроснабжения.

Эти проблемы решаются путем внедрения новой более экономной системы электроснабжения переменного тока напряжением 2 х 25 кВ с промежуточными автотрансформаторами, размещаемыми на расстоянии 8-15 км. Электроэнергия от тяговых подстанций к автотрансформаторам подводится с напряжением 50 кВ по контактной подвеске и дополнительному питающему проводу.

От автотрансформаторов к электроподвижному составу электроэнергия подается с напряжением 25 кВ. В результате, потери напряжения становятся значительно меньше, а расстояние между смежными подстанциями можно увеличить до 70-80 км.

Контактная сеть предназначена для передачи электрической энергии, получаемой от тяговых подстанций к электроподвижному составу и должна обеспечивать надежный токосъем при наибольших скоростях движения в любых атмосферных условиях.

Существуют различные конструкции контактной сети для наземного электрического транспорта и метрополитенов. На наших железных дорогах принята конструкция, основными элементами которой являются опоры; контактная подвеска, состоящая из несущего троса, контактных и усиливающих проводов; консоли, фиксаторы и т.д.

На железных дорогах поезда движутся с большими скоростями, поэтому провесы контактного провода должны быть незначительными. С этой целью применяют так называемые цепные подвески.

В цепных подвесках (рис. 5.2) контактный провод между опорами подвешен не свободно, а на струнах, прикрепленных к несущему тросу.

Для уменьшения стрел провеса контактного провода при сезонном изменении температуры его оттягивают к опорам, которые называются анкерными, и через систему блоков и изоляторов к ним подвешивают грузовые компенсаторы. Наибольшая длина участка между анкерными опорами устанавливается с учетом допустимого натяжения изношенного контактного провода и на прямых участках пути достигает 800 м. Высота подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса должна быть не менее 5750 мм и не превышать 6800 мм.

Рис. 5.2. Цепная одинарная подвеска: 1 – консоль; 2 – несущий трос; 3 – струны; 4 – изолятор; 5 – контактный провод; 6 – фиксатор

Опоры железобетонные или металлические располагаются вдоль железнодорожного пути на расстоянии 65-80 м друг от друга.

Контактный провод изготовлен из меди и с помощью струн подвешен к биметаллическому или медному несущему тросу. Расстояние между струнами обычно составляет 6-12 м. На прямых участках пути контактные провода расположены в плане зигзагообразно относительно оси пути на 300 мм в каждую сторону. Это необходимо для обеспечения равномерного износа накладок токоприемников электроподвижного состава.

Такое расположение контактного провода осуществляется с помощью фиксаторов, размещенных на каждой опоре. Фиксаторы также препятствуют раскачиванию контактной сети от бокового ветра.

Задание к практической работе № 5.

1. Контактная сеть, вычертить схему контактной подвески.

Контрольные вопросы к защите:

1. Какие системы тока и напряжения применяются на электрифицированных линиях?

2. Преимущества электрической тяги на переменном токе.

3. Устройство контактной сети?

Дата добавления: 2014-12-24