Энергия, потребляемая железнодорожным транспортом, расходуется на обеспечение тяги поездов и питания нетяговых потребителей: станций, депо, мастерских, устройств регулирования движения поездов.
В систему электроснабжения электрифицированных железных дорог входят электростанции, районные трансформаторные подстанции, сети и линии электропередач, которые называют внешним электроснабжением. К внутреннему или тяговому электроснабжению относят тяговые подстанции и электротяговую сеть.
На электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток напряжением 6…21 кВ частотой 50 ГЦ. На трансформаторных подстанциях напряжение тока повышают до 750 кВ, в зависимости от дальности передачи электрической энергии потребителям. Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение понижают до 110…220 кВ и подают в районные сети, к которым подключены тяговые подстанции электрифицированных железных дорог и трансформаторные подстанции дорог с тепловозной тягой.
Тяговая сеть состоит из контактных и рельсовых проводов, которые представляют соответственно питающую и отсасывающую линии. Участки контактной сети подсоединяют к соседним тяговым подстанциям.
На железных дорогах используют системы постоянного тока номинальным напряжением 3000 В и однофазного переменного тока номинальным напряжением 25 кВ частотой 50 Гц.
Основными параметрами, характеризующими систему электроснабжения электрифицированных железных дорог, являются мощность тяговых подстанций, расстояние между ними и площадь контактной подвески.
Тяговые подстанции постоянного тока выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный. Уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава при постоянном токе на любом блок-участке должен быть не более 4 кВ и не менее 2,7 кВ, а на отдельных участках допускается не менее 2,4 В. С учетом этих требований тяговые подстанции постоянного тока размещают недалеко друг от друга (10…20 км) при максимально допустимом сечении контактного провода.
Тяговые подстанции переменного тока служат только для понижения напряжения переменного тока (до 27, 5 кВ), получаемого от энергетических систем. На направлениях, электрифицированных на переменном токе с номинальным напряжением 25 кВ, расстояние между тяговыми подстанциями составляет 40…60 км. Площадь сечения проводов контактной сети в системе однофазного переменного тока примерно в два раза меньше, чем при постоянном токе. Однако конструкция локомотивов и электропоездов при переменном токе сложнее, а их стоимость выше.
Стыкование контактных сетей линий электрифицированных на разных системах тока осуществляется на специальных железнодорожных станциях.
Контактная сеть – это совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электрического подвижного состава.
Контактная сеть состоит из консолей, изоляторов, несущего троса, контактного провода, фиксаторов и струн и монтируется на металлических или железобетонных опорах (рис. 22.1).
Применяются простые (на второстепенных станционных и деповских путях) и цепные воздушные контактные сети. Простая контактная подвеска представляет собой свободно висящий провод, который закреплен на опорах. В цепной подвеске (рис. 22.1) контактный провод подвешен между опорами не свободно, а прикреплен к несущему тросу с помощью проволочных струн. Благодаря этому расстояние меду поверхностью головки и контактным проводом остается практически постоянным. Расстояние между опорами при цепной подвеске составляет 70…75 м.
Высота контактного провода над поверхностью головки рельса на перегонах и станциях должна составлять не менее 5750 мм, а на переездах – 6000…6800 мм.
Контактный провод изготавливают из твердотянутой электролитической меди специального профиля (рис. 22.2). Он может иметь площадь сечения 85, 100 или 150 мм2.
Опоры контактной сети применяют железобетонные (высотой до 15,6 м) и металлические (15 м и более). Расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор на перегонах и станциях должно составлять не менее 3100 мм. На существующих электрифицированных линиях и в трудных условиях допускается сокращение указанного расстояния до 2450 мм – на станциях и до 2750 мм – на перегонах.
Для защиты контактной сети от повреждений ее секционируют (разделяют на отдельные участки – секции) с помощью воздушных промежутков (изолирующих сопряжений), нейтральных вставок, секционных и врезных изоляторов.
Воздушные промежутки устраивают для электрической изоляции смежных участков друг от друга. Воздушный промежуток выполняют таким образом, чтобы при проходе токоприемника электроподвижного состава сопрягаемые участки электрически соединялись. На границах воздушных промежутков устанавливают опоры контактной сети, имеющие отличительную окраску.
Нейтральной вставкой называется участок контактной сети, в котором постоянно отсутствует ток. Нейтральная вставка представляет собой несколько последовательно включенных воздушных промежутков и при прохождении электроподвижного состава обеспечивает электрическую изоляцию сопрягаемых участков.
Перегоны, промежуточные станции, группы путей в станционных парках выделяют в отдельные секции. Соединение или разъединение секций осуществляется посредством секционных разъединителей, размещаемых на опорах контактной сети или с помощью постов секционирования. Посты секционирования оборудуют защитной аппаратурой – автоматическими выключателями от коротких замыканий.
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и других лиц все металлические конструкции (мосты, путепроводы, светофоры, гидроколонки и др.), непосредственно взаимодействующие с элементами контактной сети или находящиеся в радиусе 5 м от них, заземляют или оборудуют устройствами отключения. Также в зоне влияния контактной сети все подземные металлические сооружения изолируют от земли для предохранения их от повреждения блуждающими токами.
Устройство контактной сети: 1 – опора; 2 – тяга; 3 – консоль; 4, 9 – изоляторы; 5 – несущий трос: 6 – контактный провод; 7 – струна; 8 – фиксатор
Железнодорожный транспорт на электрической тяге является наиболее производительным, экономичным и экологически безопасным. Поэтому с середины XX века и по настоящее время ведется активная работа по переводу железнодорожных магистралей на электрическую тягу. В настоящее время более 50 % железных дорог России являются электрифицированными. Кроме того, даже неэлектрифицированные участки железных дорог испытывают потребность в электрической энергии: она используется для целей обеспечения функционирования систем сигнализации, централизации, связи, освещения, работы вычислительной техники и т.д.
Электрическая энергия в России вырабатывается, являющимися предприятиями энергетической отрасли. Железнодорожный транспорт потребляет около 7% электроэнергии, производимой в нашей стране. Она расходуется на обеспечение тяги поездов и питание нетяговых потребителей, к которым относятся железнодорожные станции с их инфраструктурой, устройства локомотивного, вагонного и путевого хозяйства, а также устройтсва регулирования движения поездов. К системе электроснабжения железной дороги могут быть подключены расположенные вблизи нее небольшие предприятия и населенные пункты.
Согласно п. 1 Приложения № 4 к ПТЭ на железнодорожном транспорте должно быть обеспечено надежное электроснабжение электрического подвижного состава, устройств СЦБ, связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии I категории , а также других потребителей в соответствии с установленной для них категорией.
состоит из внешней сети (электростанции , трансформаторные подстанции , линии электропередачи ) и внутренних сетей (тяговая сеть , линии электроснабжения устройств СЦБ и связи , осветительная сеть и др.).
На вырабатывается трехфазный переменный электрический ток напряжением 6...21 кВ частотой 50 Гц. Для передачи электрической энергии к потребителям напряжение на повышают до 250…750 кВ и передают на большие расстояния с помщью (ЛЭП ). Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение понижают до 110 кВ с помощью и подают в районные сети, к которым наряду с другими потребителями подключены электрифицированных железных дорог и, питающие нетяговые потребители, ток которым поступает по напряжением 6...10 кВ.
Назначение и виды тяговых сетей
предназначена для обеспечения электрической энергией электрического подвижного состава. Она состоит из контактных и рельсовых проводов , представляющих собой соответственно питающую и отсасывающую линии . Участки тяговой сети делят на секции (секционируют ) и подсоединяют к соседним. Это позволяет более равномерно загружать подстанции и контактную сеть, что в целом способствует снижению потерь электроэнергии в тяговой сети.
На железных дорогах России используют две системы тягового тока: постоянного и однофазного переменного .
На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе , выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока с помощью и преобразуют его в постоянный с помощью. От тяговой подстанции электричество через защитный быстродействующий выключатель подается в контактную сеть по - фидеру , а из рельсов возвращается обратно на тяговую подстанцию по.
Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его постоянная полярность, относительно низкое напряжение в контактном проводе и утечки тока из-за отсутствия возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего (""). Рельсы, служащие проводниками тока одной полярности, и земляное полотно представляют собой систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов и металлических конструкций, расположенных возле железнодорожного полотна. Для снижения этого эффекта применяют специальные защитные устройства - катодные станции и анодные заземлители .
Из-за относительно низкого напряжения в системе постоянного тока для получения необходимой мощности тягового подвижного состава (W=UI ) по тяговой сети должен протекать ток большой силы. Для этого тяговые подстанции размещают недалеко друг от друга (через каждые 10...20 км) и увеличивают площадь сечения, иногда применяя двойной и даже тройной контактный провод.
При электрификации на переменном токе по контактной сети передается требуемая мощность при бóльшем напряжении (25 кВ ) и, соответственно, меньшей силе тока по сравнению с системой постоянного тока. Тяговые подстанции в этом случае располагаются на расстоянии 50...70 км друг от друга. Их техническое оснащение проще и дешевле, чем у тяговых подстанций постоянного тока (отсутстсвуют выпрямители). Кроме того, сечение проводов контактной сети примерно в два раза меньше, что позволяет существенно экономить дорогостящую медь. Однако конструкция локомотивов и электропоездов переменного тока сложнее, а их стоимость выше.
Стыкование контактных сетей линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют на специальных железнодорожных станциях - . На таких станциях имеется электрическое оборудование - , позволяющие на одни и те же участки станционных путей подавать как постоянный, так и переменный ток. Работа таких устройств взаимоувязывается с работой устройств централизации и сигнализации. Устройство станций стыкования требует больших капиталовложений. Когда создание таких станций представляется нецелесообразным, применяют двухсистемные и, работающие на обоих родах тока. При использовании такого ЭПС переход с одного рода тока на другой может происходить во время движения поезда по перегону.
Устройство контактной сети
Контактная сеть - это совокупность проводов, поддерживающих конструкций и другого оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к электрического подвижного состава. Основным требованием к конструкции контактной сети является обеспечение надежного постоянного контакта провода с токоприемником независимо от скорости движения поездов, климатических и атмосферных условий. В контактной сети нет дублируемых элементов, поэтому ее повреждение может повлечь за собой серьезное нарушение установленного графика движения поездов.
В соответствии с назначением электрифицированных путей используют простые и цепные воздушные контактные подвески . На второстепенных станционных и деповских путях при сравнительно небольшой скорости движения может применяться ("трамвайного " типа), представляющая собой свободно висящий натянутый провод, который закреплен с помощью изоляторов на опорах, расположенных на расстоянии 50…55 м друг от друга.
При высоких скоростях движения провисание контактного провода должно быть минимальным. Это обеспечивается конструкцией, в которой контактный провод между опорами прикреплен к несущему тросу с помощью часто расположенных проволочных струн . Благодаря этому расстояние между поверхностью головки рельса и контактным проводом остается практически постоянным. Для цепной подвески в отличие от простой требуется меньше опор: они располагаются на расстоянии 65...70 м друг от друга. На скоростных участках применяют, в которой к несущему тросу на струнах подвешивают вспомогательный провод , к которому также струнами крепят контактный провод. В горизонтальной плоскости контактный провод расположен относительно оси пути с отклонением у каждой опоры на ±300 мм. Благодаря этому обеспечиваются его ветроустойчивость и равномерное изнашивание контактных пластин токоприемников. Для уменьшения провисания контактного провода при сезонном изменении температуры его оттягивают к опорам, которые называются, и через систему к ним подвешивают. Наибольшая длина участка между анкерными опорами (анкерного участка ) устанавливается с учетом допустимого натяжения изношенного контактного провода и на прямых участках пути достигает 800 м.
Контактный провод изготавливают из твердотянутой электролитической меди сечением 85 , 100 или 150 мм 2 . Для удобства крепления проводов с помощью зажимов используют МФ .
Для надежной работы контактной сети и удобства обслуживания ее делят на отдельные участки - секции с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок , а также.
При проходе токоприемника электроподвижного состава по он своим полозом кратковременно электрически соединяет обе секции контактной сети. Если по условиям питания секций это недопустимо, то их разделяют, которая состоит из нескольких расположенных последовательно воздушных промежутков. Применение нейтральных вставок обязательно на линиях, электрифицированных на переменном токе, т.к. соседние секции контактной сети могут питаться от разных фаз, приходящих с электростанции, электрическое соединение которых друг с другом недопустимо. Проследовать ЭПС должен в режиме выбега и с выключенными вспомогательными машинами. Для ограждения мест секционирования контактной сети применяются специальные сигнальные знаки "", устанавливаемые на опорах контактной сети.
Соединение или разъединение секций осуществляется посредством, размещаемых на опорах контактной сети. Управление разъединителями может осуществляться как дистанционно с помощью установленного на опоре электропривода , связанного с пультом энергодиспетчера, так и вручную с помощью ручного привода , .
Схема оснащения контактными проводами станционных путей зависит от их назначения и типа станции. Над стрелочными переводами контактная сеть имеет так называемые, образуемые пересечением двух контактных подвесок.
На магистральных железных дорогах применяют и опоры контактной сети . Расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор на прямых участках должно быть не менее 3100 мм . В особых случаях на электрифицируемых линиях допускается сокращение указанного расстояния до 2450 мм - на станциях и до 2750 мм - на перегонах. На перегонах в основном применяют индивидуальную консольную подвеску контактного провода . На станциях (а в некоторых случаях и на перегонах) применяется групповая подвеска контактных проводов на и поперечинах .
Для защиты контактной сети от короткого замыкания между соседними тяговыми подстанциями располагают, оборудованные защитными выключателями . Все металлические конструкции, непосредственно взаимодействующие с элементами контактной сети или находящиеся в радиусе 5 м от них, заземляют (соединяют с рельсами). На линиях, электрифицированных на постоянном токе, применяют специальные диодные и искровые. Для защиты элементов и оборудования контактной сети от перенапряжений (например, вследствие удара молнии) на некоторых опорах устанавливают, имеющие дугогасительные рога .
Для электрической изоляции элементов контактной сети, находящихся под напряжением (контактного провода, несущего троса, струн, фиксаторов), от заземленных элементов (опор, консолей, поперечин и пр.) применяются. По выполняемым функциям изоляторы бывают подвесные , натяжные , фиксаторные , консольные , по конструкции - тарельчатые и стержневые , а по материалу, из которого они изготовлены - , и.
На электрифицированных железных дорогах по рельсам проходит обратный тяговый ток . Для сокращения потерь электроэнергии и обеспечения нормального режима работы устройств автоматики и телемеханики на таких линиях предусматривают следующие особенности устройства верхнего строения пути:
- к головкам рельсов с наружной стороны колеи приваривают (шунты), снижающие электрическое сопротивление рельсовых стыков;
- рельсы изолируют от шпал с помощью резиновых прокладок в случае применения железобетонных шпал и пропиткой деревянных шпал креозотом;
- используют щебеночный балласт, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, а между подошвой рельса и балластом обеспечивают зазор не менее 3 см;
- на линиях, оборудованных автоблокировкой и электрической централизацией, применяют изолирующие стыки, а для того чтобы пропускать тяговый ток в обход них, устанавливают или частотные фильтры .
Станции стыкования переменного и постоянного тока
Один из способов стыкования линий, электрифицированных на разных родах тока - это секционирование контактной сети с переключением отдельных секций на питание от фидеров постоянного или переменного тока. Контактная сеть станций стыкования имеет группы изолированных секций: постоянного тока, переменного тока и переключаемые. В переключаемые секции подается электроэнергия через. Контактную сеть с одного рода тока на другой переключают специальными с моторными приводами, устанавливаемыми на пунктах группировки. К каждому пункту подведены две питающие линии: переменного и постоянного тока от тяговой подстанции постоянно-переменного тока. Фидеры соответствующего рода тока этой подстанции подключают также к контактной сети горловин станции стыкования и прилегающих перегонов.
Для исключения возможности подачи на отдельные секции контактной сети тока, не соответствующего находящемуся там подвижному составу, а также выезда ЭПС на секции контактной сети с другой системой тока переключатели блокируют друг с другом и с устройствами электрической централизации . Управление переключателями включают в единую систему маршрутно-релейной централизации управления стрелками и сигналами станции. Дежурный по станции, собирая какой-либо маршрут, одновременно с установкой стрелок и сигналов в требуемое положение производит соответствующие переключения в контактной сети.
Маршрутная централизация на станциях стыкования имеет систему счета заезда и выезда электроподвижного состава на участки пути переключаемых секций контактной сети , что предотвращает попадание его под напряжение другого рода тока. Для защиты оборудования устройств электроснабжения и электроподвижного состава постоянного тока при попадании на них в результате каких-либо нарушений напряжения переменного тока имеется специальная аппаратура.
Требования к устройствам электроснабжения
Устройства электроснабжения должны обеспечивать надежное электроснабжение:
- электроподвижного состава для движения поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между ними при требуемых размерах движения;
- устройств СЦБ, связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии I категории;
- всех остальных потребителей железнодорожного транспорта в соответствии с установленной категорией.
К устройствам электроснабжения тягового подвижного состава предъявляются описанные выше требования в отношеннии и .
Резервные источники электроснабжения усройств СЦБ должны быть в постоянной готовности и обеспечивать бесперебойную работу устройств СЦБ и переездной сигнализации в течение не менее 8 ч при условии, что питание не отключалось в предыдущие 36 ч. Время перехода с основной системы электроснабжения на резервную или наоборот не должно превышать 1,3 с.
Для обеспечения надежного электроснабжения должны проводиться периодический контроль состояния сооружений и устройств электроснабжения, измерение их параметров, приборами диагностики и осуществляться плановые ремонтные работы.
Устройства электроснабжения должны защищаться от токов короткого замыкания, перенапряжений и перегрузок сверх установленных норм.
Металлические подземные сооружения (трубопроводы, кабели и т.п.), а также металлические и железобетонные конструкции, находящиеся в районе линий, электрифицированных на постоянном токе, должны быть защищены от электрической коррозии.
В пределах искусственных сооружений расстояние от токонесущих элементов токоприемника и частей контактной сети, находящихся под напряжением, до заземленных частей сооружений и подвижного состава должно быть не менее 200 мм на линиях, электрифицированных на постоянном токе, и не менее 270 мм - на переменном токе.
С целью безопасности обслуживающего персонала и других лиц, а также для улучшения защиты от токов короткого замыкания заземляют или оборудуют устройствами защитного отключения металлические опоры и элементы, к которым подвешена контактная сеть, а также все металлические конструкции, расположенные ближе 5 м от частей контактной сети, находящихся под напряжением.
Карелин Денис Игоревич ® Орехово-Зуевский железнодорожный техникум имени В.И.Бондаренко "2017
Инфраструктура электроподвижных составов в обязательном порядке включает в состав контактные сети. Благодаря такому обеспечению реализуется снабжение целевых токоприемников, которые, в свою очередь, приводят в движение транспортные средства. Существует множество разновидностей таких сетей, но все они представляют собой совокупность кабелей, фиксирующих и арматурных элементов, обеспечивающих питание от Также контактная сеть применяется и для обслуживания неподвижных объектов, среди которых различные переезды и станции освещения.
Общие сведения о контактных сетях
Это часть технического сооружения, которое входит в комплекс электрифицированных путей и дорог. Основной задачей данной инфраструктуры является передача энергии от до электрического подвижного состава. В целях обеспечения возможности снабжения техники энергией от нескольких подстанций контактная сеть разбивается на несколько участков. Таким образом, происходит формирование секций, каждую из которых питают отдельным фидером от конкретного источника.
Секционирование также используется для облегчения ремонтных операций. Например, в случае повреждения линии будет прекращена передача энергии только на одном участке. Неисправную проводку при необходимости можно подключить к работающей подстанции, что сократит время простоя. Кроме того, контактная сеть железных дорог обеспечивается специальными изоляторами. Такое решение обусловлено тем, что случайное образование дуги в момент прохождения токосъемников может нарушить основную оболочку проводов.
Устройство контактных сетей
Сети такого типа представляют собой целый комплекс из компонентов электрической инфраструктуры. В частности, типовое устройство данного сооружения включает силовые кабели, специальные подвески, арматуру и специальные ее части, а также опорные конструкции. На сегодняшний день применяется инструкция, в соответствии с которой детали, арматура контактной сети и провода проходят специальную процедуру термодиффузионной оцинковки. Элементы из низкоуглеродистой и подвергаются защитной обработке для повышения прочности и долговечности коммуникаций.
Особенности воздушных контактных сетей
Воздушные сети наиболее распространены благодаря экономии пространства и более эффективной организации электрических линий. Правда, есть и недостатки такого устройства, которые выражаются в более высоких затратах на монтаж и техобслуживание. Итак, воздушная контактная сеть включает в себя несущий трос, арматуру, провода, стрелки с пересечениями, а также изоляторы.
Основные конструкционные особенности сетей такого типа сводятся к способу размещения. Коммуникации подвешивают на специальные опоры. При этом между точками установки могут отмечаться провисания проводов. Полностью устранить этот изъян невозможно, но его наличие может наносить вред К примеру, если опора контактной сети допускает сильное провисание, то движущийся вдоль кабеля токоприемник в местах подвески может терять связь со своей линией.
Контактные сети железных дорог
В данном случае речь идет о классическом исполнении контактной сети. Именно железные дороги задействуют наибольшие объемы материалов для электрификации подвижных составов. Сам провод для таких целей производится из электролитической твердотянутой меди с площадью сечения до 150 мм 2 . Что касается опорных элементов, то контактная сеть железных дорог обеспечивается железобетонными или металлическими установками, высота которых может достигать 15 м. Промежутки от оси крайних путей до наружных сторон опор на станциях и перегонах составляют не более 310 см. Правда, бывают исключения - например, в трудных условиях технология допускает сокращение промежутка до 245 см. Методы защиты проводов такого типа используются традиционные - разделение на отдельные участки, применение изоляторов и нейтральных вставок.
Контактная сеть троллейбуса
По сравнению с рельсовым транспортом, движение троллейбуса не предполагает постоянной электрической связи с поверхностью. Также повышаются требования к маневренности, что обусловливает изменения в организации инфраструктуры электрификации. Эти отличия и определили главную особенность электросетей для троллейбусов - наличие двупроводных линий. При этом каждый провод фиксируется с небольшими промежутками и снабжается надежной изоляцией. В результате контактная сеть усложняется и на прямых участках, и в зонах разветвлений и пересечений. К особенностям можно отнести и широкое применение секционирования с соответствующими изоляторами. Но в данном случае оболочка не только защищает провода от контактов между собой, но и оберегают материал в местах пересечения. Помимо этого, в инфраструктуре троллейбусных сетей не допускается применение дуговых токоприёмников и пантографов.
Контактные сети трамваев
В трамвайных контактных сетях обычно используются провода из меди и схожих по характеристикам сплавов. Также не исключается возможность использования сталеалюминиевых проводов. Сопряжение секций с разной высотой подвески выполняется с уклоном проводки по отношению к продольному профилю пути. При этом отклонение может варьироваться от 20 до 40 % в зависимости от сложности и условий участка прокладки линии. На прямых участках контактная сеть трамвая располагается зигзагообразно. При этом шаг зигзага - независимо от типа подвески - не превышает четырех пролетов. Необходимо отметить и величину отклонения контактных кабелей от оси токоприемника - эта величина, как правило, составляет не больше 25 см.
Заключение
Несмотря на технологическое развитие систем электрификации, контактные сети в основных конструкционных вариантах сохраняют традиционное устройство. Изменения в плане улучшения технико-эксплуатационных параметров затрагивают лишь некоторые аспекты применения деталей. В частности, контактная сеть все чаще снабжается элементами, прошедшими термодиффузионную оцинковку. Дополнительная обработка несомненно, повышает надежность и долговечность линий, но радикальному техническому совершенствованию способствует в минимальной степени. Это же относится к трамвайным и троллейбусным электрическим сетям, в которых, правда, за последнее время существенно усовершенствовались фиксирующие устройства, прочность арматуры и деталей подвесных конструкций.
УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
В систему электрифицированных железных дорог России (рис.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).
Рис.1 «Общий вид электрифицированной ж.д.постоянного тока и питающих её 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.
Электростанции вырабатывают трехфазный ток напряжением 220-380 В, который затем повышают на подстанциях для передачи на большие расстояния.
Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение понижают на трансформаторных подстанциях до 220 кВ и подают в районные сети высокого напряжения, к которым подключены потребители электроэнергии, в том числе и тяговые подстанции электрифицированных железных дорог, питающие контактную сеть.
Электрифицированные железные дороги России работают на постоянном или однофазном переменном 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. На линиях с большой грузонапряженностью и интенсивным пассажирским движением приходится не только уменьшать расстояние между подстанциями, но и увеличивать сечение контактной сети (подвешивают дополнительный контактный провод).
Тяговые подстанции переменного тока служат только для понижения напряжения переменного тока, получаемого от электросетей, до 27,5 кВ.
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 (рис.2), основными элементами которой являются опоры; контактная подвеска, состоящая из несущего троса, контактных и усиливающих проводов; консоли, фиксаторы и т.д.
Рис.2 Устройство контактной сети на двухпутном перегоне: 1 – несущий трос; 2 – контактный провод; 3 – усиливающий провод; 4 – струна; 5 – фиксатор; 6 – консоль; 7 – опора.
Рис.3 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.
Консоли укреплены в верхней части опор. К ним на изоляторах подвешен медный или биметаллический несущий трос.
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 (рис.4). Это необходимо для обеспечения равномерного износа накладок токоприемников электроподвижного состава.
Рис.4 Расположение контактного провода на прямых участках
Такое расположение контактного провода осуществляется с помощью фиксаторов, размещенных на каждой опоре. Фиксаторы также препятствуют раскачиванию контактной сети от бокового ветра.
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 (рис.5.).
Рис.5 Сопряжение анкерных участков: 1,4 – анкерные опоры; 2,3 – переходные опоры; I, II – контактные подвески сопрягаемых анкерных участков
Высота подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса должна быть не менее 5750 мм и не превышать 6800 мм.
Для надежной работы контактной сети и удобства обслуживания ее делят на отдельные участки (секции) с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок (изолирующих сопряжений), а также секционных и врезных изоляторов.
При проходе токоприемника электроподвижного состава по воздушному промежутку он кратковременно электрически соединяет обе секции контактной сети. Если по условиям питания секций это недопустимо, то их разделяют нейтральной вставкой, которая состоит из нескольких последовательно включенных промежутков (рис.6).
Рис.6 Нейтральная вставка: 1 – дополнительная контактная подвеска; 2,3 – секционные разъединители; 4,5 – предупредительные сигналы; I,II – контактные подвески сопрягаемых анкерных участков.
Применение таких вставок необходимо на участках переменного тока, когда смежные секции питаются от разных фаз трехфазного тока. Длина нейтральной вставки устанавливается с таким расчетом, чтобы при любых положениях поднятых токоприемников электроподвижного состава полностью исключалось одновременное замыкание контактных проводов нейтральной вставки с проводами прилегающих к ней секций контактной сети.
3.2 ХОЗЯЙСТВО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.ОРГАНИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ И ПРЕДПРИЯТИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Руководство отраслью электроснабжения всех железных дорог и промышленных предприятий железнодорожного транспорта осуществляет Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» . Главными задачами Департамента являются обеспечение бесперебойной работы устройств электроснабжения, развитие базы электроснабжения, разработка планов электрификации железных дорог.
Департамент осуществляет оперативное и техническое руководство службами электроснабжения железных дорог, важнейшей задачей которых является бесперебойное снабжение электрической энергией электрифицированных участков дороги и потребителей электрической энергии во всех отраслях хозяйства дороги, а также всех других потребителей, подключенных к электросетям дороги.
Свою деятельность службы осуществляют через линейные предприятия - дистанции электроснабжения.
В функции дистанций электроснабжения входят:
· прием электрической энергии от единой электрической сети страны и подача ее в контактную сеть;