Занятие 10
Раздел 2.2 Устройства электроснабжения
Тема Система электроснабжения электрифицированных жд. Устройство контактной сети системы тока и напряжения контактной сети.
Общие сведения об электроснабжении железных дорог
Железнодорожный транспорт потребляет более 7 % энергии, вырабатываемой электростанциями Российской Федерации. В основном ее расходуют на тягу поездов и частично на питание нетяговых потребителей (депо, станций, мастерских, а также районных потребителей).
Устройства электроснабжения железных дорог должны обеспечивать: бесперебойное движение поездов (при требуемых размерах движения); надежное электропитание различных устройств железнодорожного транспорта; электроснабжение всех потребителей железнодорожного транспорта.
Подвижной состав электрифицированных железных дорог и система электроснабжения составляют единую электрическую цепь. В систему электроснабжения электрифицированных дорог входят устройства, составляющие ее внешнюю и тяговую части.
Первая представляет собой мощную энергетическую систему с крупными электрическими станциями, районными трансформаторными подстанциями, сетями и линиями электропередачи. Электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях, передается по линиям электропередачи к трансформаторным подстанциям энергосистемы трехфазного тока, от которых получают питание потребители промышленности, сельского хозяйства, железных дорог и др.
Система тягового электроснабжения состоит из тяговых подстанций и электротяговой сети, устройство которых определяется применяемой системой электрической тяги. Тяговое электроснабжение должно обеспечивать бесперебойное питание электроподвижного состава. Чтобы в случае прекращения подачи электроэнергии не останавливались электровозы и электропоезда на перегоне, не нарушался график движения, предусматривается резервирование отдельных элементов системы. Качество подаваемой системой электроснабжения электрической энергии оценивают уровнем напряжения, а на участках переменного тока, кроме того, — синусоидальностью напряжения, тока и частотой. Низкое качество энергии приводит к нарушению нормальной работы ЭПС: снижаются скорость движения и масса поезда, возникают боксование, броски тока, перегрев и пробой изоляции электрических машин и др.
Крупные электрические станции — тепловые, гидравлические и атомные — вырабатывают электрическую энергию трехфазного переменного тока напряжением 6—21 кВ. Этот род тока удобен в отношении производства и распределения электрической энергии и питания асинхронных двигателей, получивших наибольшее распространение в промышленности. Для передачи электрической энергии в энергосистемы напряжение на подстанциях повышают до 35—750 кВ в зависимости от длины линии электропередачи.
Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение на трансформаторных подстанциях понижают до 110—220 кВ и ток подают в районные сети высокого напряжения. К этим сетям наряду с другими потребителями подключены также тяговые подстанции электрифицированных железных дорог и трансформаторные подстанции дорог с тепловозной тягой. Чтобы обеспечить надежное питание электрической тяги и районных потребителей, как правило, стремятся иметь двустороннее питание тяговых потребителей от двух независимых источников — электростанций или районных подстанций.
В отдельных случаях тяговые подстанции питают от одного источника по двум параллельным линиям электропередачи или по одной двухцепной линии. Участки контактной сети присоединяют к соседним тяговым подстанциям так, что бы они тоже получали двустороннее питание. При этом подстанции и контактная сеть загружены равномернее и меньше, что способствует снижению потерь электроэнергии в контактной сети и мощности тяговых подстанций.
Конструкции контактной подвески и токоприемников с учетом взаимодействия ЭПС и пути должны обеспечивать надежную работу электрифицированных участков в любых климатических условиях.
1 — тепловая электростанция; 2 — гидроэлектростанция; 3 — атомная электростанция; 4 — районная трансформаторная подстанция; 5 — районная линия высокого напряжения; 6 — тяговая подстанция; 7 — питающая линия; 8 — контактная сеть; 9 — линия, связывающая энергосистемы
Рис. Принципиальная схема электроснабжения электрифицированной железной дороги.
Контактная сеть предназначена для подачи электрической энергии от тяговой подстанции к электроподвижному составу и представляет собой совокупность проводов, конструкций и оборудования,.обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электроподвижного состава.
1 - опора; 2 — тяга: 3 - консоль; i – изолятор 5 - несущий трос; 6 -контактный провод; 7- струны; 8 - фиксатор; 9 – изолятор
Рис. Контактная сеть.