Схемы питания тяговой сети

Надежность работы контактной сети зависит от схемы питания и разделения (секционирования) контактной сети на отдельные части (секции), что позволяет отключить при повреждении контактной сети или ее ремонте только небольшой участок. Рельсовый путь секционируется.

Схема секционирования контактной сети определяется эксплуатационными условиями. Контактная сеть на секции может быть разделена с помощью секционирующих устройств: изолирующих сопряжений или секционных изоляторов и нейтральных вставок (рис. 2.7). Из сравнения рис. 2.7, а и б видно, что нейтральная вставка представляет собой последовательное соединение двух изолирующих сопряжений и нормально не имеет напряжения. При проходе поезда под секционирующим устройством токоприемник локомотива соединяет между собой на короткое время секи 1 и 2 (см. рис. 2.7, а). При стыковании и участков одной системы тока, но разных напряжений или если смежные секции питаются от различных фаз трехфазной системы, необходимо применять секционирующие устройства с нейтральной вставкой.

Составляя схемы питания контактной сети, в первую очередь выбирают схему параллельной или раздельной работы подстанций на контактную сеть, т.е. схему одностороннего или двухстороннего питания сети. Затем определяют целесообразность поперечных соединений между проводами отдельных путей. Схемы питания при сравнении оценивают по технико-экономическим показателям. При этом принимают во внимание потери энергии, необходимые мощности подстанций и сечение проводов контактной сети, потери напряжения и длину участка, который приходится отключать при возникновении короткого замыкания.

Схемы одностороннего и двухстороннего питания. В случае раздельной работы подстанций, т.е. при одностороннем питании (рис. 2.8, а), провода контактной сети приблизительно в середине участка между подстанциями разделяют (изолирующим сопряжением или нейтральной вставкой) на две секции, и каждая секция питается от одной подстанции через свой питающий провод (фидер). При параллельной работе подстанций (рис. 2.8, б) т.е при схеме двустороннего питания, поезда, расположенные на участке между подстанциями, получают питание одновременно от двух подстанций. В этом случае каждая секция получает питание от двух фидеров соседних подстанций.

а) б)

Рис. 2.7. Схема разделения контактной сети на секции с помощью изолирую­щего сопряжения (а) и нейтральной вставки (б):

1 и 2 —разделяемые секции контактной сети; 3 — изолирующее сопряжение; 4 — нейтральная вставка; 5 — секционный разъединитель с электродвигательным приводом; 6 — то же с ручным приводом; 7 — токоприемник электровоза

а)

б)

Рис. 2.8. Схемы одностороннего (а) и двустороннего (б) питания контактной сети:

1 —тяговые подстанции: 2 — питающие линии (фидеры); 3 — отсасывающие линии; 4 — контактная сеть; 5 — рельсы; 6 — секционирующее устройство; 7 — фидерные зоны; 8 — подстанционные зоны; 9 — секционный разъединитель с электродвигательным приводом нор­мально отключенный; 10 — то же нормально включенный

Для той или другой схемы каждая часть участка получает питание либо от одного определенного фидера (см. рис. 2.8, а), либо от двух определенных фидеров (см. рис. 2.8, б).

Рассчитывая токораспределение в тяговой сети для определения нагрузок фидеров, подстанций, потерь напряжения и потерь энергии, приходится рассматривать только такую часть тяговой сети, все нагрузки которой входят в определение искомого значения. Выделяемая часть характеризуется тем, что она получает питание от определенного фидера или определенных фидеров. Поэтому часть схемы, которая получает питание от одного и того же фидера или от одних и тех же фидеров (на рис. 2.8, б – от двух фидеров), называется фидерной зоной. Часть же схемы, присоединяемая непосредственно к определенной подстанции, независимо от того, питают ли этот участок другие подстанции, называется подстанционной зоной. Подстанционная зона составляется из фидерных зон, питаемых фидерами данной подстанции.

При одностороннем питании (см. рис. 2.8, а) фидерная зона меньше, и повреждения, вызывающие короткие замыкания, приводят к отключению меньшей части участка. Однако при проходе поездов с одной фидерной зоны на другую во избежание соединения зон (что нарушит схему одностороннего питания) необходимо применять секционирование с нейтральной вставкой, которые усложняет сеть.

При двухстороннем питании при одном локомотиве между подстанциями ток к нему поступает с двух сторон в течение всего времени, пока он находится между данными подстанциями, т.е. подстанции и контактная сеть загружаются более равномерно по времени. Потери же энергии в линии, нагрев проводов и трансформаторов подстанций уменьшаются при уменьшении неравномерности нагрузки. Поэтому при двустороннем питании и равных напряжениях на подстанциях потери энергии и потери напряжения в сети будут меньше, а нагрузка подстанций более равномерна.

Но эти преимущества схемы двустороннего питания достигаются при одинаковом по уровню и фазе напряжении на шинах подстанций. В противном случае на нагрузку накладывается уравнительный ток, вызываемый неравенством напряжений подстанций, что ведет к увеличению потерь энергии и напряжения. В отдельных случаях это явление может уничтожить все преимущества двустороннего питания. В частности, уравнительный ток может возникнуть при питании смежных подстанций на дорогах переменного тока от различных энергосистем или от пунктов данной системы с большой разностью напряжения. Выбор схемы одностороннего или двустороннего питания для дорог переменного тока промышленной частоты зависит еще от принятой схемы соединения обмоток трансформаторов подстанции (см. п. 1.4).

На дорогах СССР, как правило, применяют схему двустороннего питания как на участках постоянного, так и переменного тока. Схему одностороннего питания используют в виде исключения и обычно только на концевых участках или небольших ответвлениях от основных магистралей.

Посты секционирования и пункты параллельного соединения контактных подвесок. На двухпутных или многопутных участках контактные подвески отдельных путей могут не иметь соединения между собой – схема раздельного питания путей (рис. 2.9, а) или могут быть соединены с помощью специальных устройств в одной точке – так называемая узловая схема (рис. 2.9, б), или в нескольких точках – схема параллельного соединения путей (рис. 2.9, в).

При узловой схеме (см. рис. 2.9, б) примерно в середине фидерной зоны устраивается так называемый пост секционирования, на котором через выключатели и разъединители электрически соединяются между собой контактные подвески обоих путей. В случае повреждения контактной сети выходит из работы не весь участок между подстанциями, а лишь поврежденная секция между подстанцией и постом.

При параллельном соединения путей (рис. 2.9, в) кроме поста секционирования, устраивают еще пункты параллельного соединения путей, которые электрически соединяют пути дополнительно в нескольких точках. Когда повреждается контактная сеть одного из путей, пункты параллельного соединения автоматически разъединяют контактные подвески, позволяя неповрежденному пути остаться в работе.

В рассматриваемых схемах примем следующие наименования участков контактной сети по признаку их питания. На рис. 2.9, а участки контактной сети между подстанциями – внизу (2) фидерная зона первого пути и наверху (3) фидерная зона второго пути. На рис. 2.9, б и в контактная сеть обоих путей составляет одну фидерную зону двух путей. При отключении выключателей поста секционирования эта фидерная зона распадается на несколько фидерных зон, при отключении, например, всех выключателей поста – на четыре зоны.

Поперечные соединения проводов контактной сети смежных путей многопутного и двухпутного участков выравнивают нагрузки в проводах, уменьшая потери энергии и потери напряжения в сети. Кроме того, такие соединения улучшают условия рекуперации энергии, облегчают передачу энергии от рекуперирующего локомотива к локомотиву, который следует в тяговом режиме по другому пути.

Рис. 2.9. Схемы питания контактной сети двухпутного участка:

а – раздельное питание путей; б – узловая схема; в – параллельное соединение путей; 1 – тяговые подстанции; 2 – контактная сеть пути I; 3 – контактная сеть пути II; 4 – секционирующие устройства; 5 – пост секционирования; 6 – пункт параллельного соединения контактной сети путей

Рис. 2.10. Схемы присоединения подстанции к контактной сети однопутного участка постоянного тока (а) и двухпутного участка однофазного тока (б):

1 – подстанция; 2 – контактная сеть перегона; 3 – изолирующее сопряжение; 4 – контактная сеть станции; 5 – нейтральная вставка; Ф1, Ф2, Ф4, Ф5 – разъединители фидеров перегона; Ф3 – разъединитель (фидера) станции; А, Б, В, Г – продольные разъединители; П – поперечный разъединитель

Степень уменьшения потерь энергии и напряжения при введении в схему поперечных соединений зависит от таких факторов, как: соотношение расходов энергии поездами на первом и втором путях (особенно при применении рекуперации), степень использования пропускной способности, разнотипность поездов, характер изменения тока поезда, число поперечных соединений, их расположение, соотношение сопротивлений проводов контактной сети на обоих путях.

Схемы постов секционирования и пунктов параллельного соединения будут рассмотрены в гл. 10, так как эти схемы непосредственно связаны со схемами защиты участка от токов короткого замыкания.

Схемы присоединения подстанций к контактной сети. У места расположения тяговой подстанции контактная сеть секционируется и каждая примыкающая секция сети питается через свой фидер, который на дорогах постоянного тока и метрополитенах присоединяется к шинам тяговой подстанции (рис. 2.10, а) через быстродействующий автоматический выключатель, установленный на подстанции, и через разъединитель, расположенный на опоре контактной сети. На участках переменного тока (рис. 2.10, б) сеть присоединяются посредством масляного выключателя на подстанции и разъединителя на опоре контактной сети. В схеме предусматривают еще продольные и поперечные разъединители, которые могут быть использованы при повреждении одного из фидеров. Если секции контактной сети (однофазного тока) питаются разными фазами (на рис. 2.10, б показаны две шины подстанции, имеющие разные по фазе напряжения), то около подстанции устраивают нейтральную вставку.

Тяговые подстанции обычно располагают на железнодорожных станциях. Для питания контактной сети станции, как правило, предусматривают особый фидер. Если на станции расположено электродепо, то специальный фидер выделяют и для сети дело. Изолирующие сопряжения, предназначенные для отделения станции от перегона, располагают между входным сигналом и первый стрелкой станции со стороны перегона, с тем чтобы в случае отключения станционных путей при аварии или ремонте контактной сети на станции подходящий с перегона поезд мог быть остановлен у входного сигнала.

Стыкование участков электрифицированных железных дорог с различными напряжением в тяговой сети или с различными системами тока. Стыкование участков одного рода тока, но с различным напряжением в тяговой сети осуществляется на одной из станций, питаемой от сети меньшего напряжения. Контактная сеть этой станции отделяется от перегонов с большим напряжением с помощью нейтральной вставки.

Стыкование электрифицированных участков, работающих на разных системах тока, осуществляется или с помощью специальных локомотивов двойного питания, или с помощью станции стыкования.

На дорогах СССР получили распространение станции стыкования. В схеме секционирования контактной сети на станции стыкования, представленной на рис. 1.14, 22 секции контактной сети могут получать питания как переменным, так и постоянным током в зависимости от того, какого рода тока электровозов находится на секции.

Рис. 2.11. Схема секционирования контактной сети на станции стыкования системы постоянного тока 3,3 кВ и однофазного тока 27,5 кВ, 50 Гц

Дата добавления: 2015-05-26