Стыкование электрифицированных участков с различными системами электрической тяги и системами электроснабжения

Схема электроснабжения тяги переменного тока 2х25 кВ.

Схема электроснабжения тяги переменного тока 1х25 кВ.

Для данной схемы электроснабжения ТП превращаются в простые трансформаторные понижающие подстанции (рис.3). Преобразовательный агрегат перемещается с подстанции на электровоз. Это усложняет электровоз, но при этом исключаются пусковые резисторы и коммутационная аппаратура для переключения двигателей при пуске. Двигатели включаются параллельно. Пуск ЭПС обеспечивается регулированием напряжения на трансформаторе электровоза.

КС имеет меньшее сечение. На тяговых подстанциях устанавливают трёх- обмоточные трансформаторы: обмотка 27,5 кВ выполняется для питания тяговых и нетяговых железнодорожных потребителей, а вторая напряжением 35(10) кВ для питания районных нетранспортных потребителей.

Основные преимущества системы тяги 1х25 кВ по сравнению с системой тяги 3 кВ:

1. Более высокое напряжение 25 кВ в КС уменьшает потребляемые токи. Это приводит к значительному уменьшению сечения КС (экономия меди) при больших расстояниях между подстанциями 40 – 60 км. При той же мощности S = UI с увеличением напряжения уменьшается ток и, следовательно, потери напряжения и активной мощности.

2. Значительно упростились тяговые подстанции.

3. Обеспечивается комплексное электроснабжение тяги и районных потребителей от одного трансформатора.

4. Величина потерь электроэнергии значительно меньше и составляет 5 - 6%.

Недостатки:

1. Однофазное потребление тягового тока от симметричной трёхфазной системы создаёт в трёхфазной сети внешнего электроснабжения, районных нетранспортных потребителей и нетяговых железнодорожных потребителей несимметрию токов и напряжений.

2. Нелинейность выпрямителя ЭПС создаёт несинусоидальный тяговый ток. Кроме тока основной частоты 50 Гц имеются токи высших частот 150, 250, 350, 450 и т.д. (высшие гармоники 3, 5, 7. 9 и т. д.). Соответственно и напряжение на всех элементах в трёхфазной сети внешнего электроснабжения, районных нетранспортных потребителей и нетяговых железнодорожных потребителей и системы электроснабжения тяги имеет несинусоидальный характер.

3. Выпрямительные ЭПС потребляют значительную реактивную мощность, которая по величине в режиме тяги примерно равна активной мощности Q = P, а в режиме рекуперации Q = 1,5 P.

4. Электромагнитное влияние на линии связи, смежные воздушные ЛЭП, на отключённую контактную сеть соседнего пути усложняет безопасные условия работы. Требуется каблирование проводной связи или переход на оптоволоконную связь,

Несимметрия, несинусоидальность и значительное потребление реактивной мощности снижает технико-экономическую эффективность электрической тяги на переменном токе. Однако более высокое напряжение тяговой сети переменного тока 25 кВ обеспечивает большую эффективность электрической тяги постоянного тока 25 кВ.

Схема электроснабжения однофазного тока промышленной частоты повышенного напряжения 2х25 кВ (автотрансформаторная трёхпроводная схема электроснабжения) сохраняет существующее электрооборудование 25 кВ (рис. 4). Электроэнергия к ЭПС передаётся напряжением 50 кВ на большей части межподстанционной зоны. ЭПС получает питание от автотрансформаторов (АТ) слева и справа напряжением 25 кВ от АТ.

Схема электроснабжения 2х25 кВ по сравнению со схемой 1х25 кВ позволяет увеличить расстояние между подстанциями до 70 - 90 км, значительно увеличивается пропускная способность, уменьшаются потери активной энергии и потери напряжения в тяговой сети, уменьшается электромагнитное влияние тяговой сети на смежные устройства. При равной потребляемой мощности ток в сети уменьшается в 2 раза так как S = UI.Схема электроснабжения 2х25 кВ является наиболее прогрессивной системой электрической тяги на современном этапе развития электрифицированных железных работ.

На тяговой подстанции устанавливается три однофазных тяговых трансформатора. Один питает левое плечо питания тяги поездов, другой питает левое плечо и третий используется в качестве резервного.

2.2.5. Система однофазного тока пониженной частоты 16²/₃ и 25 Гц напряжением 15 кВ.

Преимущество этой системы по сравнению с системой постоянного тока:

Более высокое напряжение в КС и, следовательно, допускается большее расстояние между подстанциями (40 –50 км) при одновременном уменьшении сечения проводов КС.

В качестве двигателей применяют коллекторные двигатели переменного тока, близкие к характеристикам постоянного тока. Напряжение на зажимах двигателя регулируется изменением коэффициента трансформации трансформатора ЭПС. Коллекторные двигатели потребляют значительную реактивную мощность (cos f = 0,8, при трогании 0,3 – 0,4). К недостаткам системы относятся значительное влияние на линии связи и воздушные ЛЭП, сложность рекуперации электроэнергии, усложнение питания районных и нетяговых ЖД потребителей.

Для электроснабжения используются две схемы: от электрических станций пониженной частоты или от отдельных агрегатов пониженной частоты, установленных на районных подстанциях.

Стыкование участков ЖД, работающих на разных системах тока, осуществляется с помощью специальных ЭПС двойного питания или с помощью станции стыкования по принципу секционирования КС. Станция стыкования делится на не переключаемые секции постоянного тока, на не переключаемые секции переменного тока и переключаемые секции. На переключаемые секции напряжение подаётся в зависимости от рода тока ЭПС. При этом обеспечивается прибытие поездов с ЭПС одного рода тока, проход любого ЭПС из одного парка в другой и на пути отстоя.

Коммутационным устройством, обеспечивающим подачу в переключаемую секцию КС напряжения постоянного или переменного тока, является переключатель. Переключатель имеет три фиксированных положения: постоянный ток, переменный ток, обесточено. Переключатели устанавливают в пунктах группировки. Пункт группировки имеет три шины: переменного и постоянного тока и резервную.

Для защиты устройств постоянного тока 3 кВ от повреждений при попадании напряжения переменного тока 25 кВ применена специальная защита станции стыкования на дуговом коммутаторе, работающая на принципе КЗ для тяговой сети переменного и постоянного тока станции стыкования. В настоящее время для защиты используется устройство защиты станции стыкования УЗСП-1-3,3, выполненное на силовых полупроводниковых приборах.

Переключатель снабжён приводом с электродвигателем. Управление приводом включено в автоматику задания маршрута поезду.

Принципиальные схемы секционирования контактной сети станции стыкования с последовательным расположением приемоотправочных парков (а) и с параллельным расположением парков (в) приведены в справочнике по электроснабжению железных дорог т.2 стр. 221, рис. 26.17.

Стыкование двух СТЭ 1х25 и 2х25 кВ производится на стыковой ТП, на которой одно плечо питается трёхфазным трансформатором «звезда / треугольник» по СТЭ 1х25 кВ, а другое плечо однофазным трансформатором по СТЭ 2х25 кВ.

Дата добавления: 2014-12-08