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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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