WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 22 | 23 || 25 | 26 |   ...   | 41 |

усиливающие провода – алюминиевые тросы 30 – через изоляторы 31 к траверсе 32 с полевой стороны опоры 33; на консоли 34 через изолятор несущий трос 35; фиксатор 36, укрепленный через изолятор 31, удерживает два контактных провода 37, не позволяя им перемещаться поперек пути.

Соединенные между собой во многих точках усиливающий провод 30, несущий трос 35 и контактные провода 37 и образуют собственно контактную сеть перегона 22 (см. рис. 5.1,а).

С полевой стороны другой опоры 33 контактной сети на специальных кронштейнах и штыревых изоляторах 38 крепится продольная трехфазная ВЛ 17 напряжением 10 кВ, о назначении которой сказано выше. Все светофоры 39 получают питание через путевой шкаф СЦБ 21 и кабель от однофазного понижающего трансформатора 20, присоединенного к линии передачи СЦБ 10 кВ 16, проходящей вдоль железной дороги на собственных опорах 40. Провода ЛЭП СЦБ укреплены на штыревых изоляторах 41.

По системе постоянного тока напряжением 3 кВ в границах РФ электрифицировано свыше 19 тыс. км железных дорог и среди них самые грузонапряженные. В последние годы при электрификации железных дорог предпочтение отдавалось более совершенным системам 25 кВ или кВ переменного тока промышленной частоты.

Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе переменного тока 25 кВ (рис. 5.2,а).

На схеме приведен участок электрифицированной железной дороги длиной 40-50 км с двумя тяговыми подстанциями / и //, расположенными вблизи станций А и В. К линии электропередачи 12 трехфазного переменного тока 110 кВ подключен понижающий трехобмоточный трансформатор 10 тяговой подстанции. Этим трансформатором первичное напряжение 110 кВ понижается до 25 кВ, а также до 35 или 10 кВ.

Напряжение 25 кВ подается на шины 7, 8 и 9 (соответственно фазы b, а и с) и используется для питания тяговой сети, а напряжение 35 (или 10) кВ - на шины 11 и используется для питания прилегающего к подстанции района.

Для равномерной загрузки всех трех фаз системы внешнего электроснабжения (ей принадлежит ЛЭП 110 кВ) в тяговую сеть станции А и перегона слева от нее подается напряжение, отличающееся по фазе от напряжения, подаваемого в тяговую сеть перегона справа. Для этого участки контактной сети указанных перегонов и станции, а также рельсы, присоединены к разным фазам шин 27,5 кВ: контактная сеть перегона через фидер контактной сети 4 и выключатель 5 подключена к шине фазы b, контактная сеть станции 1 и перегона слева от нее – к шине фазы а, а рельсы через рельсовый фидер 6 – к шине фазы с. При таком подключении к шинам 27,5 кВ соединение контактной сети слева от станции А с контактной сетью станции токоприемниками движущегося э.п.с. 27 возможно, так как они присоединены к одной и той же фазе а.

Соединение же контактной сети 1 станции и контактной сети 26 перегона справа от подстанции недопустимо, так как они присоединены к двум разным фазам а и b. Такое соединение приведет к короткому замыканию фаз а и b понижающего трансформатора 10. Поэтому участки контактной сети 1 станции и перегона слева от нее разделены воздушным промежутком 2, а станции и перегона справа - двумя воздушными промежутками 2 и нейтральной вставкой между ними 3. Наличие нейтральной вставки 3 исключает даже кратковременное замыкание фаз а и b трансформатора 10 токоприемниками э.п.с. при проходе ими этого участка тяговой сети.

Подача напряжения в тяговую сеть перегона происходит при включении выключателя 5 фидера контактной сети. После этого машинист э.п.с. может, подняв токоприемник 27 и включив выключатель 28, подать переменное напряжение на первичную обмотку понижающего тягового трансформатора 31. Напряжение на вторичной обмотке тягового трансформатора выпрямляется выпрямителем 32 и через сглаживающий реактор 29 подводится к тяговым двигателям 30. Через электродвигатели начинает протекать ток, который приводит их и э.п.с. в движение.

В тяговую сеть перегона между подстанциями напряжение подается от двух подстанций / и //. При этом обеспечивается двусторонний подвод энергии к э.п.с. Заметим, что для обеспечения двустороннего питания э.п.с.

и равномерной загрузки фаз ЛЭП 110 кВ понижающие трансформаторы двух соседних подстанции / и // присоединены к ЛЭП 110 кВ неодинаково, а следуя специально разработанному правилу.

Рассмотрим другие вспомогательные линии электроснабжения участка. От шин тягового напряжения 27,5 кВ получают питание также нетяговые потребители. Для этого через выключатель 20 к шинам 7 и подключают два провода, размещаемые на опорах контактной сети с полевой стороны. Понижающие трансформаторы потребителей подключаются к этим проводам и рельсу. Такая система питания получила название ДПР (два провода - рельс). В середине линии ДПР установлен разъединитель 23. Нормально левая половина линии ДПР питается от подстанции /, а правая - от подстанции //, разъединитель 23 разомкнут. В случае необходимости (например, при отключении одной из подстанций) вся линия ДПР может получать питание от одной подстанции. При этом разъединитель 23 включается.

Энергию для собственных нужд тяговой подстанции (питание цепей управления, сигнализации, освещения, отопления, моторной нагрузки) получают от трансформатора собственных нужд (ТСН) 13 через шины собственных нужд 14 (на рис. 5.2,а нагрузки собственных нужд обозначены стрелками). От шин собственных нужд 14 через трансформатор напряжение подается в линию 16, предназначенную для питания устройств СЦБ и связи. От этой линии через маломощные понижающие трансформаторы 18 и релейные шкафы СЦБ 19 питаются светофоры. В середине линии 16 установлен разъединитель 17. Это дает возможность питать линию от любой из двух подстанций / или // (при замкнутом разъединителе 17) или же каждую половину линии питать от своей подстанции (при разомкнутом разъединителе). Так как от работы устройств СЦБ непосредственно зависит выполнение графика движения поездов на участке, они должны иметь резервный источник питания. Устройства СЦБ получают резервное питание по линии 24 через понижающие однофазные трансформаторы 25 от линии ДПР 21.

Рассмотрим разрез по двухпутному участку дороги (рис. 5.2,б).

Трехфазная комплектная трансформаторная подстанция (КТП) 34, состоящая из трансформатора 22 и сопутствующего оборудования, получает питание от линии ДПР 21 через провода 36. Один провод линии ДПР 21 через изоляторы 37 подвешивается к консоли 38 с полевой стороны опоры контактной сети 39, а другой - с полевой стороны опоры второго пути. Третий вывод КТП присоединяется проводом 35 к рельсам 33. На изолированной консоли 41, закрепленной на опоре через изоляторы 40, подвешен несущий трос 42. Одиночный контактный провод 44, удерживаемый фиксатором 43, занимает заданное положение относительно оси пути. Электрически соединенные во многих точках несущий трос 42 и контактный провод 44 и составляют контактную сеть (см. рис. 5.2,а). Светофор 46 получает напряжение от маломощного понижающего однофазного трансформатора 18 через кабель 24 и релейный шкаф СЦБ 19. Трансформатор 18 подключен к трехфазной линии передачи 10 кВ 16. Провода этой линии крепятся на штыревых Рис. 5.2. Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе переменного тока 25 кВ (а), разрез его по друхпутному участку дороги (б) и схема, поясняющая процесс прохода поездом воздушного промежутка нейтральной вставки (в) изоляторах 48 опор 47, которые установлены параллельно железной дороге специально для линии СЦБ.

Рассмотрим проход воздушного промежутка 2 перед нейтральной вставкой 3 поездом, идущим со станции А в сторону станции В. Дело в том, что по правилам этот воздушный промежуток, как и нейтральную вставку, поезд должен проходить при отключенных тяговых электродвигателях или, как говорят, без тока. В противном случае возможен пережог ветви контактного провода 1 промежутка 2, принадлежащей ст. А. Покажем, как это происходит. Для этого посмотрим на воздушный промежуток 2 сбоку (рис. 5.2,в). Как видим, высота подвеса контактных проводов ветвей 1 и 3 в пределах воздушного промежутка постепнно изменяется. В направлении слева направо контактный провод ветви 1 поднимается, а ветви опускается. В точке а высоты подвеса обоих проводов равны. Поэтому, двигаясь по воздушному промежутку в направлении, указанном стрелкой, токоприемник э.п.с. до точки а скользит по проводу ветви 1 (позиция к), а после точки а - по проводу ветви 3 (позиция к+1). На провод 1 подано напряжение фазы А (см. рис. 5.2,а), на провод же 3, принадлежащий нейтральной вставке, напряжение не подано. По этой причине, двигаясь по воздушному промежутку, э.п.с. может потреблять ток только до точки а.

После ее прохода контакт между контактным проводом 1 и токоприемником 27 прекращается, и ток через двигатели э.п.с. должен прерваться. Однако при большом токе (несколько сотен ампер) этого сразу не происходит, между контактным проводом и токоприемником загорается электрическая дуга 49, которая за несколько долей секунды пережигает провод 1. Поэтому машинист и обязан отключать электродвигатели, или, как говорят, отключать ток, подъезжая к нейтральной вставке. Однако преждевременное отключение тока может вызвать остановку поезда на нейтральной вставке, следовательно, проезд нейтральной вставки требует от машиниста большого внимания.

Главными достоинствами системы переменного тока напряжением кВ является более высокое напряжение в контактной сети и возможность легко понизить это напряжение трансформатором электровоза.

Электровоз мощностью 6000 кВт на постоянном токе потребляет из контактной сети ток 2000 А, а на переменном лишь 300 А. Поэтому контактная сеть постоянного тока тяжелая, имеет большое число проводов. Это обычно два медных контактных провода сечением 100 ммкаждый, медный несущий трос сечением 120 мм2 и еще один или два усиливающих алюминиевых провода сечением 185 мм2 каждый. На переменном токе контактная сеть более легкая и состоит из одного медного контактного провода сечением 100 мм2 и биметаллического несущего троса сечением 95 мм2. Конструкция подстанции переменного тока по сравнению с подстанцией на постоянном токе более проста благодаря отсутствию выпрямительных агрегатов. Количество подстанций на линиях при системе переменного тока меньше, ибо располагаются они на больших расстояниях. Один из недостатков системы переменного тока заключается в ее значительном влиянии на линии связи, так как переменный ток создает вокруг проводов переменное электромагнитное поле. Приходится линии связи, проходящие вдоль железных дорог, непременно выполнять кабельными, а не воздушными, как на постоянном токе, что приводит к увеличению стоимости электрификации железных дорог. Кроме того, возникают проблемы несимметрии токов и напряжений из-за того, что электровозы потребляют однофазный ток, а линии передачи трехфазные. Появляется необходимость монтажа нейтральных вставок у каждой подстанции. Наличие таких вставок увеличивает вероятность пережога контактного провода.

В некоторых странах (Канада, США, ЮАР) появилась новая система тягового электроснабжения - система переменного тока напряжением 50 кВ частоты 50 или 60 Гц. Эта система аналогична системе переменного тока 25 кВ, но более высокое напряжение дает возможность существенно увеличить передаваемую по тяговой сети электрическую мощность. Однако при этом приходится усиливать изоляцию контактной сети, увеличивать габариты между устройствами, находящимися под напряжением, и заземленными частями, и, конечно, требуется новый электроподвижной состав, рассчитанный на напряжение 50 кВ.

Стремление повысить мощность, передаваемую по тяговой сети, путем увеличения напряжения при одновременном желании использовать стандартный электроподвижной состав на напряжение 25 кВ привело к возникновению системы переменного тока 225 кВ. При этой системе электрическая энергия от тяговой подстанции к э.п.с. передается в два этапа: сначала при напряжении 50 кВ, а затем 25 кВ. Для этого на опорах контактной сети с полевой стороны приходится подвешивать еще один так называемый питающий провод (напряжение между ним и проводами контактной сети и составляет 50 кВ), и устанавливать на перегоне между подстанциями автотрансформаторы 50/25 кВ.

Система 225 кВ широко применяется как в нашей стране, так и в других странах (Франция, Япония), имеющих электрифицированные линии напряжением 25 кВ. Она рассматривается как средство усиления этих линий.

Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе переменного тока 15 кВ пониженной частоты 162/3 Гц с вращающимися преобразователями (рис.5.3).

В некоторых странах широкое распространение получила система переменного тока пониженной частоты. По этой системе работают с первых лет электрификации железные дороги стран центральной и северной Европы: Германии, Швейцарии, Швеции, Австрии, Норвегии.

Понижение частоты объясняется стремлением использовать на переменном токе тяговый электродвигатель последовательного возбуждения, широко применяемый в электрической тяге на постоянном токе. Вращающий момент на валу электродвигателя пропорционален произведению тока и магнитного потока, поэтому электродвигатель последовательного возбуждения способен работать и на переменном токе, поскольку направления тока и магнитного потока меняются одновременно.

Однако переменный магнитный поток электродвигателя приводит к возникновению так называемой трансформаторной э.д.с. в обмотке якоря двигателя. При значительной э.д.с. появляется сильное искрение под щетками, вплоть до кругового огня по коллектору при коммутации. Чтобы избежать этого, необходимо снизить частоту тока. Технически проще всего снизить частоту ровно в 3 раза: с 50 до 162/3 Гц. Этим и объясняется появление электрифицированных участков 15 кВ частоты 162/3 Гц.

Рассмотрим такой участок длиной 35-40 км с двумя соседними тяговыми подстанциями / и //, расположенными вблизи ст. А и В (рис. 5.3).

К линии электропередачи (ЛЭП) трехфазного переменного тока 110 кВ 14 подключен трансформатор тяговой подстанции 13, понижающий напряжение до 6,0 кВ. Это напряжение подается на синхронный трехфазный электродвигатель 12, на валу 11 которого установлен синхронный однофазный генератор 10 с выходным напряжением 5,7 кВ частотой 162/3 Гц. Полученное напряжение повышается трансформатором 9 до 15 кВ и подается на шины 8 и 7 тяговой подстанции. Одна из шин рельсовым фидером 6 соединена с рельсами, а другая через фидерные выключатели 5 и, фидер контактной сети 4 - с контактной сетью перегона 3.

Pages:     | 1 |   ...   | 22 | 23 || 25 | 26 |   ...   | 41 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.