Файл: Общий курс и правила технической эксплуатации железных дорог учебник..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 189
Скачиваний: 4
66. Система энергоснабжения
электрифицированных железных дорог
Электрифицированные железные дороги снабжаются элект рической энергией от объединенных энергетических систем Совет ского Союза (ОЭС), включающих в себя тепло- и гидроэлектро станции, а за последние годы построено и включено в ОЭС не сколько атомных электрических станций (АЭС).
Электрическая энергия от ОЭС передается по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) к понизительным тяговым под
станциям электрических |
железных дорог. В ряде случаев |
для же |
|
лезных дорог |
строятся |
специальные ЛЭП. Линии электропереда |
|
чи делятся на |
воздушные, и кабельные. Для снабжения |
электри |
|
фицированных |
железных |
дорог применяются, как правило, |
воздуш |
ные ЛЭП трехфазного тока, напряжением ПО и 220 кв. Кабельные высоковольтные линии электропередачи прокладывают в горо дах или при пересечении водных поверхностей, где невозможна подвеска воздушной линии.
В систему энергоснабжения электрифицированных дорог вхо
дят: ОЭС с электрическими |
станциями, районные трансформатор |
||
ные подстанции и линии |
электропередачи к потребителям. Это |
||
так называемое внешнее энергоснабжение. К внутреннему |
или тя |
||
говому энергоснабжению относят — тяговые подстанции |
и элек |
||
тротяговую сеть. Электротяговая сеть включает в себя |
контакт |
||
ную сеть, рельсовую цепь, |
питающие |
и отсасывающие линии. |
|
Тепловая электрическая |
станция, |
или теплоцентраль |
(ТЭЦ), |
вырабатывает электрическую энергию, используя твердое, жидкое
или газообразное |
топливо, |
которое служит источником тепла для |
|
образования пара |
под давлением |
130 — 300 кПсм2 и температурой |
|
565—650°С. |
|
|
|
Пар вращает турбогенератор, |
вырабатывающий ток напряже |
||
нием 6 или 105 кв. Прежде |
чем направить ток в ЛЭП, повышают |
||
его напряжение в трансформаторах до 110—220 кв. |
|||
Современные тепловые электростанции строятся в вэде само |
|||
стоятельных энергетических |
блоков, в каждый из которых входят: |
котел, турбогенератор, повышающий трансформатор, распредели тельные устройства и система управления. ТЭЦ имеют высокую
степень |
механизации и |
автоматизации. Мощность энергетическо |
|||
го блока |
современных |
тепловых |
электростанций |
доходит до |
|
300—500 тыс. кет, а мощность самой электростанции |
до |
1,5—2 |
|||
млн. кет. Коэффициент |
полезного |
действия такой станции |
состав |
ляет 35—40%. В качестве твердого топлива на ТЭЦ применяется
угольная пыль, приготовляемая в специальных мельницах |
на са |
|||||
мой ТЭЦ, в качестве жидкого топлива — топочный |
мазут, |
а га |
||||
зообразным топливом является природный газ- |
|
|
|
|||
Гидравлическая |
электростанция |
(ГЭС) вырабатывает |
элек |
|||
трическую |
энергию |
с помощью турбогенераторов, |
приводимых |
|||
в действие |
силой падающей воды. |
Мощность |
современных |
водя |
||
ных турбин |
доходит до 500 тыс. кет и зависит |
от перепада |
уров- |
173
ней воды, т. е. от напора воды. Коэффициент полезного действия современной гидроэлектростанции достигает 90%.
Система тока и величина напряжения. На железных дорогах
СССР применяются две системы: постоянного тока с номинальным напряжением в контактной сети 3 кв и однофазного переменного тока частотой 50 гц (промышленная частота), с номинальным на пряжением 25 кв. На Закавказской дороге с 1969 г. проводятся испытания опытного участка, электрифицированного на постоян ном токе напряжением 6 кв.
67. Тяговые подстанции
На тяговой подстанции размещаются устройства, преобразую
щие электроэнергию, получаемую |
от электрических систем, для |
|||
нужд тяги и других потребителей. |
Устройства |
тяговых |
подстанций |
|
и контактной сети должны быть |
защищены |
от |
токов |
короткого |
замыкания, перенапряжений и перегрузок сверх |
установленных |
|||
норм. |
|
|
|
|
Тяговые подстанции линий, электрифицированных на постоян ном токе, должны, кроме того, иметь защиту от проникновения в контактную сеть токов, нарушающих нормальное действие уст
ройств СЦБ и связи (ПТЭ, § 115). |
|
|
По роду тока тяговые подстанции |
разделяются |
на подстанции |
постоянного и переменного тока- |
|
|
Тяговая подстанция постоянного тока понижает |
поступивший |
|
трехфазный ток высокого напряжения |
до 3,3 кв, затем выпрямля |
|
ет его в полупроводниковых выпрямителях и уже постоянный ток |
||
напряжением 3,3 кв направляет в контактную сеть. |
Таким обра |
зом, на тяговой подстанции выполняются две основные функции —
понижение напряжения и преобразование трехфазного |
перемен |
||||||
ного тока в постоянный. |
Уровень напряжения на |
токоприемнике |
|||||
электроподвижного |
состава на любом |
блок-участке |
должен быть |
||||
при постоянном токе не менее 2,7 кв, а на отдельных |
малодеятель |
||||||
ных участках, с разрешения МПС, не менее 2,4 кв |
|
(ПТЭ, § 114). |
|||||
С учетом этих |
требований размещают |
тяговые |
подстанции. |
||||
На грузонапряженных |
направлениях |
расстояние |
между |
тяговы |
|||
ми подстанциями постоянного тока составляет 15—20 км. |
|
||||||
Тяговая подстанция переменного тока |
служит |
только |
для по |
нижения напряжения (трансформации) переменного тока, полу чаемого от энергосистемы. Трехфазный ток высокого напряже ния понижается в трансформаторах до 27,5 кв. Однофазным то ком такого напряжения питается контактная сеть. На направле ниях, электрифицированных на переменном токе с номинальным
напряжением 25 кв, |
расстояние между тяговыми |
подстанциями |
|
составляет в зависимости от грузонапряженности |
участка, |
при |
|
мерно 40—60 км. |
|
|
|
На линиях, электрифицированных на переменном токе, |
уро |
||
вень напряжения на |
токоприемнике электроподвижного состава |
174
на любом блок-участке должен быть не менее 21 кв, а на отдель ных малодеятельных участках с разрешения Министерства путей сообщения — не менее 19 кв (ПТЭ, § 114).
По месту расположения оборудования тяговые подстанции делятся на открытые, закрытые и смешанные. Открытыми обычно строят подстанции переменного тока, у которых все оборудование
размещено |
на |
открытом |
воздухе. Подстанции постоянного тока, |
|
у которых |
все |
или часть оборудования |
находится в помещении, |
|
относятся |
к закрытым |
или смешанным |
подстанциям. |
Железнодорожные тяговые подстанции снабжают электриче ской энергией линейных нетяговых потребителей. К ним относят ся: устройства СЦБ и связи, промышленные предприятия, депо, поселки, а также колхозы, совхозы и др. За последние годы удельный вес нетяговых потребителей значительно возрос и составляет почти половину нагрузки некоторых тяговых под станций.
Преимущества электрической тяги на переменном токе. При электротяге на переменном токе уменьшаются примерно в 2 раза затраты меди на контактную сеть. Если при постоянном токе на двухпутном участке средней грузонапряженности расход меди для контактной сети на 1 км равен около 8 т, то при переменном то ке он составляет 4,5 т. Тяговые подстанции переменного тока про
ще по оборудованию и количество их |
примерно в 2 раза меньше |
|
при одинаковой длине электрифицированного |
участка постоянно |
|
го тока. Поэтому эксплуатационные |
расходы |
по содержанию уст |
ройств энергоснабжения при переменном токе ниже, чем при по
стоянном. |
Значительно проще и электроснабжение нетяговых по |
|
требителей, |
например механизмы для |
путевых работ на перего |
нах, насосные станции водоснабжения |
и др. |
68.Контактная сеть, габариты подвески
иустановки опор
Электроподвижной состав получает электрическую энергию от контактной сети, которая должна обеспечивать бесперебойное токоснимание при наибольших скоростях движения в любых ат мосферных условиях. Контактная сеть (рис. 98) включает в себя следующие устройства: металлические или железобетонные опо ры, располагаемые по обеим сторонам пути, консоли, изоляторы, несущий трос, контактный провод, фиксаторы и стрункиРасстоя ние между опорами принимается 65—80 м. Консоли крепятся на опорах, а к ним на изоляторах подвешивается медный или оцин кованный стальной несущий трос. К тросу на струнках подвеши
вается контактный провод специального профиля (рис. 99). |
Кон |
||||
тактный |
провод изготовлен из холоднокатаной |
красной |
меди |
||
с присадкой кадмия, повышающего износоустойчивость. |
Расстоя |
||||
ние |
между струнками определяется расчетом и |
лежит |
в |
преде |
|
лах |
6—12 |
м. |
|
|
|
175
|
|
Подвеска |
контактного |
прово |
|||||||||
|
да |
к несущему |
тросу |
с |
помощью |
||||||||
|
струнок |
обеспечивает |
стабильное |
||||||||||
|
положение |
его |
по отношению |
к |
|||||||||
|
головкам рельсов |
как |
в верти |
||||||||||
|
кальной, так и в горизонтальной |
||||||||||||
|
плоскостях. Этим создаются |
бла |
|||||||||||
|
гоприятные |
условия |
|
к |
обеспече |
||||||||
|
нию |
нормальной |
(безотрывной) |
||||||||||
|
работы |
токоприемника |
при |
уста |
|||||||||
|
новленном |
нажатии |
|
его |
на |
про |
|||||||
|
вод. Фиксаторы |
крепятся |
к опо |
||||||||||
|
рам |
через |
изоляторы |
|
и |
служат |
|||||||
|
для |
|
удержания |
контактного |
про |
||||||||
|
вода |
в |
стабильном |
|
горизонталь |
||||||||
|
ном |
положении |
по отношению |
к |
|||||||||
|
оси |
|
пути. |
Они |
же |
препятствуют |
|||||||
|
раскачиванию |
контактной |
сети |
от |
|||||||||
|
ветра. |
Такой |
|
способ |
подвески |
||||||||
|
контактного |
провода |
называется |
||||||||||
|
цепным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 98. Устройство контактной |
се- |
Цепные |
контактные |
подвески |
|||||||||
ти на двухпутном перегоне: |
разделяются |
на |
одинарные |
или |
I - |
металлическая опора; |
2 - консоль; |
простые И |
ДВОЙНЫе. При ДВОЙНОЙ |
|||||
3 — несущий трос; 4 |
— контактный про- |
г |
|
|
„ |
||||
вод; |
5 |
- |
фиксатор; |
6 - |
усиливающий |
П О Д В е С К е |
К О Н Т Э К Т Н Ы И |
П р О В О Д |
|
провод; |
7 |
• - струнка |
|
|
крепится струнками к вспомога- |
||||
|
|
|
|
|
|
тельному |
проводу, |
а |
последний |
подвешивается на струнках к несущему тросу. Двойная |
(двуступен- |
||||||||
чатая) |
|
подвеска |
применяется, |
как правило, на |
пригородных |
участках с большой густотой движения, а также на участках с вы сокой скоростью движения.
Существует способ простой подвески контактного провода, когда провод крепится между опорами, без несущего троса, попе речными растяжками. Простая подвеска применяется на электри
фицированных участках промышленного |
транспорта |
|
(карьеры, |
||||||
8,05 |
шахты). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для создания |
постоянного |
натяжения |
|||||||
|
|||||||||
|
контактных проводов |
при колебании |
на |
||||||
|
ружной температуры подвеска делится на |
||||||||
|
анкерные |
зоны |
(участки). По. концам |
этих |
|||||
|
зон (рис. |
100) |
устанавливаются |
|
анкерные |
||||
|
опоры, на |
которые |
в сторону |
от |
оси |
пуги |
|||
|
отводится контактный провод. Через изоля |
||||||||
|
торы и систему блоков провода |
укрепляют |
|||||||
|
ся (анкеруются) на опорах с помощью на |
||||||||
|
борных грузовых |
компенсаторов, |
обычно |
||||||
|
изготовленных из бетона. Такое устройство |
||||||||
Рис. 99. Профиль кон- поддерживает постоянное натяжение |
кон |
||||||||
тактного провода |
гактного |
провода |
в |
любое время |
года. |
176
Н е й т р а л ь н о й |
в с т а в к о й |
называется |
участок |
контакт |
|
ного провода, в котором постоянно |
отсутствует |
ток. |
Она |
служит |
|
сопряжением смежных |
участков контактной сети, |
при |
котором |
||
во всех случаях при |
прохождении |
электраподвижного |
состава |
обеспечивается электрическая изоляция сопрягаемых (смежных) участков.
Нейтральными вставками обычно разделяют контактную сеть, питаемую от двух соседних тяговых подстанций. Длина нейтраль ных вставок рассчитывается в зависимости от профиля пути, на этой длине в контактном проводе ток отсутствует и электроподвижной состав проходит его по инерции. Устройство и расположе ние нейтральных вставок должны обеспечивать возможность безостановочного проследования их поездами при скорости прохо да сигнального знака, ограждающего нейтральную вставку, не более 20 км/ч.
Это требование Правил технической эксплуатации (§ 121) вве
дено для того, чтобы избежать |
возникающих |
иногда |
затруднений |
в пропуске поездов в пределах |
нейтральной |
вставки |
в тех случа |
ях, когда поезд следует с ограниченной скоростью |
(под красный |
||
сигнал проходного светофора после остановки перед |
ним или под |
пригласительный сигнал входного или выходного светофоров — ПТЭ — §§ 232 и 251, пункт «в»)- В соответствии с этими требова
ниями, а также для удобства обслуживания |
и обеспечения |
надеж |
||
ности в работе контактную |
сеть |
делят на |
отдельные изолирован |
|
ные друг от друга секции. |
При |
нормальном положении |
секции |
соединяются через секционные разъединители и посты секциони рования.
В секции выделяются: контактная сеть путей на каждом пере гоне, группы путей в станционных парках, приемо-отправочных пу тей, деповских и др. Управление секционными разъединителями и постами секционирования может быть как ручное, так и дистан ционное автоматическое с диспетчерского пункта.
Высота подвески контактного провода над уровнем верха го ловки рельса должна быть не ниже 6250 мм на станциях и 5750 мм на перегонах (ПТЭ, § 117). В исключительных случаях на суще ствующих линиях это расстояние в пределах искусственных со оружений, расположенных на путях станций, на которых не пре
дусматривается стоянка подвижного состава, |
а |
также на перего |
|||
нах с разрешения МПС может быть уменьшено |
до |
5675 мм при |
|||
электрификации на переменном |
и до 5550 мм на постоянном токе. |
||||
Высота |
подвески контактного |
провода не |
должна |
превышать |
|
6800 мм. |
|
|
|
|
|
Для |
возвращения тока от электротяговой |
сети на тяговую под |
станцию используют рельсовые нити, которые соединены с тяго
выми |
подстанциями отсасывающими линиями |
(фидерами). |
||
Расположение опор по отношению к оси на |
прямых |
участках |
||
пути |
строго регламентировано. Расстояние |
от оси крайнего пути |
||
до внутреннего края опор на перегонах и |
на |
станциях |
должно |
|
быть не менее 3100 мм. На существующих |
электрифицированных |
178