Задание к практической работе № 2.

1. 2. Схема электроснабжения железных дорог

2. Вначале для высокоскоростных линий, была разработана система тягового электроснабжения по трехпроводной схеме с использованием автотрансформаторов (АТ), позволившая значительно увеличить расстояние между тяговыми подстанциями. Эта система была затем принята в качестве стандартной для всех железных дорог, электрифицированных на переменном токе. Для участков малой протяженности была специально разработана система электроснабжения с коаксиальным кабелем.

3. В таблице 1 приведены принципиальные схемы различных систем тягового электроснабжения, применяемых на железных дорогах.

4. Таблица 1

Система электроснабжения	Схема электроснабжения
Постоянного тока
Переменного тока с отсасывающими трансформаторами (ВТ)
Переменного тока с автотрансформаторами (АТ)
Переменного тока с коаксиальным кабелем

5. Схема системы тягового электроснабжения постоянного тока представлена на рисунке

1.

Рис. 1. Схема системы тягового электроснабжения постоянного тока HS CB — быстродействующие сетевые выключатели

Наиболее распространенными схемами электроснабжения систем централизации и блокировок СЦБ) предприятий железнодорожного транспорта являются схемы консольного и встречно-консольного питания. При схеме консольного питания (рис. 2) напряжение в линию СЦБ подается от одной из тяговых подстанций. В случае пропадания основного питания включается резервный выключатель на смежной тяговой подстанции. Если повреждение устойчивое и включение от смежной подстанции не даст успешного результата, резервирование устройств СЦБ производится по стороне 0,4 кВ от линии 6(10) кВ продольного электроснабжения. Расстояние между смежными подстанциями составляет порядка 15–25 км. Схема является основной для участков дорог с тягой на постоянном токе.

6.

Рис. 3. Консольная схема построения ВЛ СЦБ АВР – автоматический ввод резервного питания; АПВ – автоматическое повторное включение; ПЭ – продольное электроснабжение

7. При встречно-консольной схеме (рис. 3) в нормальном режиме питание осуществляется от шин двух тяговых подстанций. В центре фидера устанавливается разъединитель или выключатель с дистанционным управлением. При отключении любой из питающих подстанций выключатель (разъединитель) включается и запитывает обесточенную полузону. В этом случае расстояние между двумя смежными подстанциями составляет 40–50 км. Схема является основной для участков дорог с тягой на переменном токе 27,5 кВ.

Рис. 3. Встречно-консольная схема построения ВЛ СЦБ УР – управляемый разъединитель; ДПР – два провода – рельс

3. Система тока и напряжения в контактной сети

Структура системы электроснабжения электрифицированной железной дороги представлена на рис. 4.

Рис.4. Блок-схема системы электроснабжения электрифицированных железных дорог.

По линиям 110 – 220 кВ электроэнергия поступает в энергохозяйство электрифицированной железной дороги.

Далее электроэнергия к объектам электрифицированной железной дороги поступает различными путями в зависимости от рода тока. Если тяга на постоянном токе, то на тяговой выпрямительной подстанции напряжение воздушных линий 110 – 220 кВ снижается приблизительно до 2,5 кВ, выпрямляется, сглаживается и при постоянном напряжении 3,0 (3,3) кВ передается по контактной сети, откуда питается подвижной состав. При этом вторым полюсом системы электроснабжения являются рельсы.

Если тяга на переменном токе, то имеют место три способа электропитания подвижного состава:

- при напряжении 27,5 кВ (25 кВ) переменного тока частотой 50 Гц;

- при напряжении 2х25 кВ переменного тока (с отсасывающими автотрансформаторами) частотой 50 Гц;

- при напряжении 15 кВ переменного тока частотой 162/3 Гц или 25Гц.

Далее внутри электроподвижного состава напряжение 15,25 (27,5) кВ переменного тока снижается примерно до 2,5 кВ, выпрямляется и передается к тяговым электродвигателям.

Для получения 15 – 25 кВ напряжение энергосистем на тяговых подстанциях снижается с помощью соответствующих трансформаторов, имеющих неординарные системы вторичных обмоток, обеспечивающих симметрию в сети.

Тяговые подстанции на постоянном токе обслуживают участок дороги с протяженностью до 18-20 км, переменном токе 27,5 кВ до 40-50 км, переменном токе 2х25 кВ – до 80-100 км.

Передача электрической энергии по проводам связана с некоторым понижением напряжения у потребителя, тем большим, чем больше потребляемая их мощность и чем дальше от питающего центра он расположен. Вследствие этого поезда, удаляющиеся от подстанций, питаются электрической энергией при более низком напряжении, и если нельзя изменить режим ведения поезда, кроме тяговых двигателей, приводящих в движение поезда, располагаются также и другие, так называемые вспомогательные машины, выполняющие различные функции (обеспечение торможения, охлаждение двигателей и др.). Производительность связанных с ними устройств зависит от уровня напряжения на зажимах этих машин. Поэтому вопрос поддержания определенного значения напряжения в сети у поезда является весьма важным для обеспечения нормальной работы электрифицированных железных дорог.

Способы поддержания напряжения на необходимом уровне определяются техническими и экономическими соображениями.

Бесперебойность и экономичность работы электрифицированной дороги зависят от резервирования различных элементов устройства. Учитывая важность надежной работы электрифицированной железной дороги для обеспечения перевозочного процесса при всех условиях и особенно то, что электрическая тяга, как правило, работает на наиболее грузонапряженных магистралях, большое значение приобретает система резервирования.

Питание различных железнодорожных стационарных потребителей, а также потребителей прилегающих к железной дороге районов осуществляется от одной и той же системы электроснабжения. Поэтому при ее проектировании и сооружении вопросам надежности и экономичности питания этих потребителей также уделяют необходимое внимание. При этом питание железнодорожных потребителей в большинстве случаев прямо или косвенно связано с надежностью работы данной железнодорожной линии и должно, поэтому обеспечиваться с высокой надежностью. Систему резервирования в схемах питания не тяговых потребителей выбирают с учетом их характера и значимости

Контрольные вопросы к защите:

1. Какие системы тока и напряжения применяются на электрифицированных линиях?
2. Преимущества электрической тяги на переменном токе.
3. Устройство контактной сети?