Электроснабжение железной дороги Разработал: к. т. н. , доцент кафедры «ЛКРи. ПС» Желдак К. В.
Вопросы к рассмотрению n Структура системы электроснабжения n Системы электрической тяги n Контактная сеть n Рельсовая цепь
Список литературы n Технические средства железных дорог: Учебник / Гундорова Е. П. М. : Маршрут, 2003. 596 с.
Структура системы электроснабжения n Подвижной состав электрифицированных ж. д. и система электроснабжения составляют единую электрическую цепь. n Все источники электроэнергии (ГРЭС, ТЭС, АЭС и т. д. ) объединены линиями электропередач в единую энергосистему (ЕЭС). n Различают систему внешнего и тягового электроснабжения.
Структура системы электроснабжения n Системы внешнего электроснабжения представляет собой мощную энергетическую систему с крупными электрическими станциями, трансформаторными подстанциями и линиями передачи. n Электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях, передается по линиям электропередач (ЛЭП) к трансформаторным подстанциям энергосистемы трехфазного тока, от которых получают питание потребители промышленности, сельского хозяйства, железных дорог и др.
Структура системы электроснабжения n Система тягового электроснабжения состоит из тяговых подстанций и тяговой сети, устройство которых определяется применяемой системой электрической тяги. n Тяговое электроснабжение должно обеспечить бесперебойное питание ЭПС. Чтобы в случае прекращения подачи электроэнергии не останавливались электровозы и электропоезда на перегоне, не нарушался график движения, предусматривается резервирование отдельных элементов системы.
Схема электроснабжения электрических железных дорог
Схема электроснабжения электрических железных дорог 1 - линия электропередач; 2 - тяговая подстанция; 3 - питающая линия; 4 - токоотводящая линия, 5 - контактная сеть; 6 - рельсы; 7 – электровоз. В электротяговых сетях различают контактные сети, рельсовые цепи, питающие и токоотводящие провода тяговых подстанций.
Требования предъявляемые к системе электроснабжения n Тяговое электроснабжение должно обеспечить бесперебойное питание ЭПС. n Чтобы в случае прекращения подачи электроэнергии не останавливались электровозы и электропоезда на перегоне, не нарушался график движения, предусматривается резервирование отдельных элементов системы.
Требования предъявляемые к системе электроснабжения n Конструкция контактной подвески и токоприемников с учетом взаимодействия ЭПС и пути должны обеспечить надежную работу электрифицированных участков в любых климатических условиях. n Качество подаваемое системой электроснабжения электрической энергии оценивают уровнем напряжения (U), а на участках переменного тока, кроме того, - синусоидальностью напряжения, тока и частотой. n Низкое качество энергии приводит к нарушению нормальной работы ЭПС: снижаются скорость движения, возникают боксование, броски тока, перегрев и пробой изоляции и др.
Система электрической тяги на постоянном токе 1 – эл. станция; 2 – ЛЭП; 3 – тяговая подстанция 4 – трансформатор; 5 – выпрямитель; 6 – питающий провод; 7 – КС; 8 – ТП; 9 – пускорегулирующая аппаратура; 10 –ТД; 11 – рельс; 12 – токоотводящий провод. Достоинство использование на ЭПС тяговых двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, свойства которых в большей мере отвечают требованиям тяги. Недостатки: сравнительно низкое напряжение (U=3 к. В), которое лимитируется максимальным допустимым напряжением, подаваемым непосредственно из сети на тяговые двигатели без промежуточного преобразования его на локомотиве; значительный ток в контактной сети относительно системы переменного тока (при одинаковой мощности - Р л = const – мощность локомотива. Р л = U I) вызывает необходимость применения контактного провода большого сечения (500 мм 2), т. е. увеличения расхода цветного метала; при этой системе возникают значительные блуждающие токи, под действием которых происходит электрокоррозия подземных металлических конструкций (для снижения используют специальные защитные устройства).
Система электрической тяги на переменном токе 1 – эл. станция; 2 – ЛЭП; 3 – тяговая подстанция; 4, 8 – трансформатор; 5 – питающий провод; 6 – КС; 7 – ТП; 9 – выпрямительноинверторный преобразователь; 10 – ТД; 11 – рельс; 12 – токоотводящий провод. Достоинства: система значительно проще и экономичней; более высокое напряжение в контактной сети (U=25 к. В) и соответственно меньшие токи в ней позволяют в 2. 5 3 раза уменьшить площадь сечения проводов контактной сети (120 - 140 мм 2), увеличить расстояние между тяговыми подстанциями; установленные на ЭПС тяговые трансформаторы позволяют снизить напряжение на ТЭД (по сравнению с системой = I), вследствие чего можно уменьшить толщину изоляции и увеличить их мощность на 25 30 % (при тех же габаритных размерах) и включать тяговые двигатели параллельно. Такое соединение улучшает тяговые свойства ЭПС и снижает риск боксования; проще тяговые подстанции и автоматизация управления ими. Недостатки: сам электровоз усложняется (трансформатор и ВИП); влияние переменного тока на линии связи.
Система переменного тока 2 х25 к. В n Система переменного тока 2 х25 к. В позволяет повысить напряжение в контактной сети, т. е. снимает ограничения пропускной способности по устройствам электроснабжения грузонапряженных линий. n На участке, электрифицированном по системе 2 х25 к. В, линейные автотрансформаторы установлены на межподстанционной зоне через 8 — 15 км. Число их определяется расстоянием между тяговыми подстанциями, заданными тяговыми нагрузками и номинальной мощностью автотрансформаторов.
Система переменного тока 2 х25 к. В Достоинство. Система 2 х25 к. В имеет ряд преимуществ по сравнению с системой 25 к. В. Сопротивление тяговой сети снижается примерно в 2 раза, потери напряжения, электроэнергии в тяговой сети — в 2 -2, 5 раза, уменьшается индуктивное влияние на линии связи. Регулирование коэффициентов трансформации линейных автотрансформаторов позволяет поддерживать заданный уровень напряжения в контактной сети. Это дает возможность устойчиво реализовать на электровозах необходимую мощность и поднять скорость движения поездов. В свою очередь уменьшение потерь напряжения в тяговой сети способствует удлинению межподстанционных зон, а значит, снижению капитальных затрат на электрификацию железных дорог.
Контактная сеть
Подвеска контактного провода 1 -опора; 2 -консоль; 3 -фиксатор; 4 - контактный провод; 5 -несущий трос; 6 - струнка; 7 - зажим; 8 - питающий провод; 9 -изолятор.
Контактный провод изготавливают из твердотянутой электролитической меди. Он может иметь площадь сечения 85, 100 или 150 мм 2. Наиболее распространены медные фасонные (МФ) провода. Профиль контактного провода МФ М - медный Ф - Фасонный О - Овальный
Классификация контактной подвески n По способу подвешивания: Простая – для городского транспорта и малодеятельных участков ж. д. Расстояние между опорами 20 -30 м. Цепная одинарная– (КП подвешивается через несущий трос с помощью струнок) для магистральных ж. д. Расстояние между опорами до 80 м Цепная двойная - к несущему тросу на струнах подвешивают вспомогательный провод, к которому также струнами крепят контактный провод. Подвеска допускает наибольшие скорости движения.
Классификация контактной подвески n По способу натяжения проводов Полукомпенсированная – компенсатором натягивается КП. Применяется на магистральных ж. д. Компенсированная – грузом натягивается КП и несущий трос. Применяется на высокоскоростных участках магистральных ж. д. Обычно натяжение контактного провода устанавливают равным 1 тс. Тогда вес груза при одном подвижном блоке составляет 0, 5 тс.
Классификация контактной подвески n По расположению проводов в плане Для равномерного износа КП подвешивается зигзагообразно. Для уменьшения износа полозов токоприемников ЭПС контактный провод подвешивается зигзагообразно, отклонение от оси пути составляет 300 мм, а рабочая зона токоприемника соответственно 600 мм. а) Вертикальная – в кривых участках пути; б) Полукосая – на прямых участках пути; в) Косая (большая жесткость) – в зоне повышенных ветров.
Анкерный участок n Деление контактной подвески на анкерные участки необходимо для включения в провода устройств, поддерживающих неизменным натяжение проводов при изменении их температуры, и осуществления продольного секционирования контактной сети. Это деление уменьшает зону повреждения в случае обрыва проводов контактной подвески, облегчает монтаж, техническое обслуживание и ремонт контактной сети. Длина анкерного участка составляет около 1600 м на прямых отрезках пути.
Сопряжение анкерных участков n Чтобы обеспечить плавный переход полоза токоприемника с контактного провода одного анкерного участка на смежный без нарушения скользящего контакта и снижения установленной скорости движения, устраивают так называемые сопряжения анкерных участков. n Контактные подвески в сопряжениях электрически не связаны и образуют так называемый воздушный промежуток и контактные подвески сопрягаемых анкерных участков соединяются электрически только в момент прохода токоприемника через сопряжение.
Сопряжение анкерных участков n В тех случаях, когда анкерные участки даже на мгновение нельзя электрически соединять, например при сопряжении анкерных участков с различными по фазе напряжениями, применяют нейтральные вставки.
Опоры контактной сети
Рельсовые электрические цепи Рельсовый путь не только для направления движения подвижного состава но и передачи по нему тягового электрического тока и сигнального тока устройств СЦБ. Для этого предусмотрены следующие мероприятия: § Рельсы изолируют от шпал; § Для соединения рельс используют неизолированные стыки (обеспечивают прохождение тока по рельсам без потерь) и изолированные стыки (образуют блок участки).
Рельсовая сеть n На железных дорогах используют рельсы типов Р 50, Р 65 и Р 75 (цифры указывают массу в килограммах одного метра рельса). n Для уменьшения сопротивления рельсовой сети тяговому току устанавливают соединители в рельсовых стыках. Стыковые соединители представляют собой небольшие отрезки гибкого медного провода с двумя наконечниками, приваемыми к рельсам по обе стороны стыка. n На линиях, оборудованных автоблокировкой или электрической централизацией, устраивают изолированные стыки для разделения рельсов на блок-участки.
Рельсовая сеть
n Путь для тягового тока в обход изолированных стыков без нарушения работы устройств автоблокировки обеспечивают с помощью дроссель-трансформаторов, называемых также путевыми дросселями. Обмотки дроссель-трансформаторов обладают большим индуктивным сопротивлением, что практически делает невозможным прохождение через них сигнального переменного тока. В последнее время в устройствах автоблокировки на дорогах переменного тока применяют ток частотой 25 Гц, а на дорогах постоянного тока 50 Гц, что предупреждает ложное срабатывание сигналов автоблокировки.
Рельсовые электрические цепи
Скачать презентацию Электроснабжение железной дороги Разработал к т н
Электроснабжение.pptx