Меню

Тяговый ток в рельсовой линии



Рельсовая сеть в системе тягового электроснабжения

Для всех видов электрифицированного рельсового транспорта характерно единообразное построение системы тягового электроснабжения:

• внешнее электроснабжение (электрические станции и линии электропередачи);

• питающие и отсасывающие фидеры;

• тяговая есть, включающая в себя контактную сеть, подводящую тяговые токи к потребителю (ЭПС), и обратную тяговую (рельсовую) сеть (ОТС), обеспечивающую их возврат на тяговую подстанцию (рис. 4.6).

Под термином «рельсовая сеть» понимается вся цепь протекания тяговых токов по рельсам от поезда до тяговых подстанций в отличие от понятия «рельсовая цепь», которым определяется ограниченный изолирующими или электрическими стыками участок рельсовой линии, по которому замыкается цепь сигнальных токов железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ).

Рельсовые сети различных систем электрической тяги отличаются друг от друга. На рисунке 4.6 приведены схемы рельсовых сетей для различных систем электрической тяги.

Для системы электроснабжения переменного тока характерным является наличие значительного электромагнитного влияния на смежные системы (линии связи и энергетики, трубопроводы и т. п.), что влечет за собой дополнительные затраты по их переустройству и защите. Это влияние вызывается большой несимметрией протекания прямой и обратной составляющих тока в контуре контактный провод — рельс — земля, поскольку из-за значительной индуктивной составляющей сопротивления рельсов большая часть тягового переменного тока протекает по земле. Поэтому появилась система тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ с отсасывающими трансформаторами (рис. 4.6,в). Применение отсасывающих трансформаторов снижает уровень электромагнитного влияния в 4 — 6 раз.

Дальнейшим развитием системы с отсасывающими трансформаторами (ОТ) является система тягового электроснабжения 25 кВ с экранирующим и усиливающим проводами (рис. 1.1, г). Такая система имеет пониженное общее сопротивление тяговой сети, что делает ее более эффективной, чем обычная система 25 кВ или 25 кВ с отсасывающими трансформаторами.

При этом во всех системах электрической тяги рельсовая сеть используется в качестве обратного провода. Такое техническое решение, принятое на электрифицированном рельсовом транспорте, связано с определенными преимуществами: экономия цветных металлов и других материальных ресурсов, снижение потерь электроэнергии, уменьшение падения напряжения в тяговой сети систем электроснабжения.

При этом ходовые рельсы соединяют с минусовой шиной (или фазой «С» при электротяге переменного тока) тяговой подстанции отсасывающими фидерами (см. рис. 4.6). Одновременно эти рельсы служат проводниками сигнального переменного тока рельсовых цепей СЦБ и АЛС, обеспечивающих безопасность движения поездов. Ходовые рельсы секционируют, разделяя их изолирующими стыками на электрически не соединенные друг с другом рельсовые цепи или блокучастки. При двухниточных рельсовых цепях для пропуска тягового тока используются обе рельсовые нити, а при однониточной — одна (рис. 4.7, а, б).

Рис. №4.6 Рельсовая сеть систем электрической тяги 25 кВ (а); 2×25 кВ (б); 25 кВ с отсасывающими проводами (в); 25 кВ с экранирующими и усиливающими проводами (г): 1 — тяговая подстанция; 2 — контактная сеть; 3 — тяговая рельсовая сеть; 4 — питающие линии; 5 — отсасывающие линии; 6— пункт присоединения отсасывающей линии к рельсовой сети; 7— секционный изолятор; 8 — тяговая нагрузка; 9- контур заземления подстанции; 10 — автотрансформаторным пункт; 11 — дополнительный провод; 12 — отсасывающий трансформатор; 13— отсасывающий провод; 14— присоединение отсасывающего провода к рельсовой сети; 15— усиливающий провод; 16 — экранирующий провод; 17— присоединение экранирующего провода к рельсовой сети; 18— соединение усиливающего провода с контактной сетью.

Рис. №4.7 Схема распределения тяговых токов в двухниточных (а) и однониточных (б) рельсовых цепях: ДТ— дроссель-трансформатор; РЦ — рельсовая цепь; СТ — изолирующий стык; ТН — тяговая нить; СН — сигнальная нить; ТС— электротяговый соединитель; Р, П — аппаратура соответственно релейного и питающего концов; , — обратный тяговый ток соответственно в 1-м и 2-мрельсах; — обратный тяговый ток; — сигнальный ток

При этом сигнальный ток установленной частоты (25 и 50 Гц. 420 — 780 Гц и 4,5 — 5,5 кГц) для каждой рельсовой цепи протекает по рельсам в пределах каждого изолированного участка пути. Чтобы обеспечить сквозное протекание тягового тока в обход изолирующих стыков, устанавливаются при двухниточных рельсовых цепях специальные дроссель-трансформаторы, имеющие малое сопротивление для постоянного тока (омическое) и сравнительно высокое для переменного (индуктивное).

На участках с однониточными рельсовыми цепями ходовые рельсы, используемые для пропуска тягового тока, оборудуются специальными электротяговыми соединителями (ЭТС). В настоящее время широко применяются бесстыковые рельсовые цепи (БРЦ) или тональные (ТРЦ). Это позволяет отказаться в большинстве случаев от использования дроссель-трансформаторов (ДТ), их применение обусловливается исключительно необходимостью подключения заземляющих устройств (ЗУ), а также отсасывающих фидеров тяговых подстанций (ТП) и автотрансформаторных пунктов (АТП). Для увеличения электропроводности рельсовой сети на многопутных участках осуществляется параллельное соединение путей на станциях и перегонах путем установки междупутных перемычек (МП). На сборных неизолированных стыках для улучшения их проводимости устанавливаются стыковые электротяговые соединители (СЭТС), а на стрелках — стрелочные ЭТС (рис. 3).

Таким образом, в систему цепи обратного тягового тока при ЭРТ постоянного и переменного тока входят ходовые рельсы, дроссельные стыки (дроссель-трансформаторы, междроссельные и дроссельные перемычки), стыковые и стрелочные ЭТС, междупутные перемычки и отсасывающие фидеры ТП, составляющие комплекс элементов обратной тяговой (рельсовой) сети (ОТС) при электрической тяге постоянного и переменного тока. От выбора определенных и строго нормируемых параметров этих элементов зависит и качество и целом системы тягового электроснабжения, которая должна обеспечивать:

• непрерывную цепь канализации тяговых токов, токов электрообогрева и сигнального тока рельсовых цепей СЦБ в пределах фидерной зоны и устойчивое электроснабжение тягового подвижного состава;

• надежную работу устройств защиты от токов короткого замыкания в системе тягового электроснабжения и защиту от атмосферных (грозовых) перенапряжений;

• нормальное функционирование устройств СЦБ и АЛС;

• выполнение требований электробезопасности;

• выполнение нормативных требований по ограничению утечки тяговых токов и защиту от электрокоррозии подземных металлических сооружений и конструкций;

• нормируемые параметры электромагнитной совместимости электротяги и смежных устройств (волноводных, кабельных и воздушных линий связи и специальных цепей в виде усиливающих и экранирующих подвесных проводов на опорах контактной сети).

Путевой дроссель-трансформатор имеет вывод от середины обмотки для пропуска тягового тока в соседнюю РЦ в обход изолирующих стыков (ИС). Вследствие этого магнитные потоки, возникающие в сердечнике ДТ от тягового тока в каждой рельсовой нити, противоположны по направлению.

Рис. №4.8 Схемы установки рельсовых соединителей на переходах рельсовых цепей двухниточных (а), от двухниточной к однониточной (б), однониточных (в), на двухпутных участках с автоблокировкой (г), без автоблокировки (д), на стрелочных переводах при двухниточных (е) и однониточных (ж) рельсовых цепях: 1 — дроссельный электрический соединитель; 2- междроссельный соединитель; 3 — стыковой соединитель; 4 и 5 — междроссельный и междурельсовый соединители в однониточных рельсовых цепях; 6 — межпутный соединитель на участке с автоблокировкой; 7и 8— междурельсовый и междупутный соединители на участке без автоблокировки; 9 — стрелочный электротяговый со­единитель; 10— стрелочный стальной штепсельный соединитель; 11— путевой дроссель-трансформатор; 12 — изолирующий стык; 13— тяговая рельсовая нить; 14— сигнальная (нетяговая) рельсовая нить

Источник

Особенности работы рельсовых цепей

Однониточные рельсовые цепи. Асимметрия в двухниточных рельсовых цепях. Защита аппаратуры двухниточных и однониточных рельсовых цепей от влияния обратного тягового тока. Поиск неисправностей в однониточных рельсовых цепях и способы их устранения.

Рубрика Транспорт
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 04.04.2009

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ

ПРИ ПРОТЕКАНИИ В РЕЛЬСАХ ОБРАТНОГО ТЯГОВОГО ТОКА

Содержание

1. Асимметрия в двухниточных рельсовых цепях 3

  • 2. Защита аппаратуры двухниточных рельсовых цепей от влияния обратного тягового тока 5
  • 3. Однониточные рельсовые цепи 7
  • 4. Защита аппаратуры однониточных рельсовых цепей от влияния обратного тягового тока 9
  • 5. Поиск неисправностей в однониточных рельсовых цепях и способы их устранения 10

1. Асимметрия в двухниточных рельсовых цепях

Ходовые рельсы в условиях метрополитена являются проводниками обратного тягового тока, достигающего больших. значений (несколько тысяч ампер). В большинстве случаев сопротивления рельсовых нитей в пределах РЦ не равны между собой. Это обуславливается многими факторами и, прежде всего, разностью длин дроссельных перемычек и переходных сопротивлений в местах их крепления к рельсам, нестабильностью сопротивлений стыковых токопроводящих соединителей и т.д.

На линиях метрополитена встречаются и заведомо несимметричные РЦ, в которых сопротивления электрическому току рельсовых нитей не равны между собой. К таким РЦ можно отнести двухниточную РЦ, в которой одна нить на всем протяжении или на большой длине имеет контррельс, что значительно снижает ее сопротивление. Для выравнивания сопротивлений в таких рельсовых цепях может применяться метод транспозиции, когда внутри рельсовой цепи устанавливаются изолирующие стыки, а первая и вторая нити с одной стороны стыков с помощью тяговых соединителей подключаются соответственно ко второй и первой из указанных нитей с другой стороны стыков.

Из-за различного сопротивления нитей по ним протекают неравные между собой части обратного тягового тока (I1 не равно I2). Различие значений тягового тока в нитях одной РЦ получило название асимметрии тягового тока.

Для оценки разности значений тягового тока применяется коэффициент асимметрии,% I1 — I2

Ka = — ——- — 100 I1+ I2

В условиях метрополитена из-за малой длины рельсовых цепей можно пренебречь утечкой тока через балласт и считать, что тяговый ток распределяется пропорционально суммарным сопротивлениям рельсовых нитей, в которые входят сопротивления рельсов, дроссельных перемычек и обмоток самих дросселей.

Режимы работы рельсовой цепи обеспечиваются при определенных значениях входных сопротивлений питающего и релейного концов и при стабильности этих значений. Сопротивления концов РЦ определяются в том числе и параметрами путевых дроссель-трансформаторов, которые в условиях эксплуатации должны быть стабильными. Проход тягового тока через дроссель-трансформаторы в обход изолирующих стыков и симметричное распределение тягового тока по рельсовой линии или в рамках допустимой асимметрии (400 А для РЦ с ДТМ-0,17) на режимы работы РЦ не влияют. Постоянство параметров дроссель-трансформатора достигается наличием воздушного зазора сердечника.

Из-за значительного поперечного сечения шин основная обмотка дроссель-трансформатора (дросселя) представляет для постоянного тягового тока ничтожно малое сопротивление и, будучи расположена на массивном железном сердечнике, оказывает переменному сигнальному току рельсовой цепи большое индуктивное сопротивление. Это сопротивление может резко уменьшиться при неравномерном распределении тяговых токов в рельсовых нитях.

При равенстве тяговых токов в обеих полуобмотках дроссельтраисформатора сердечник не намагничивается, поскольку суммарный магнитный поток равен нулю из-за встречного протекания токов.

При неравномерности распределения токов одна из полуобмоток основной обмотки дроссель-трансформатора вызывает преобладание намагничивающего поля и намагничивание сердечника. В результате этого снижается индуктивность дросселя, и его сопротивление переменному току уменьшается, что может привести к обесточиванию путевого реле и ложной занятости рельсовой цепи.

В двухниточных РЦ асимметрию измеряют милливольтметрами постоянного тока или вольтамперметрами, например Ц4380. Напряжение постоянного тягового тока измеряется на полуобмотках дроссель-трансформатора. Коэффициент асимметрии и тяговый ток соответственно,%

U1 — U2 2(U1 + U2) Ka = — ——— — 100; Iт = — ———— — 100 U1 + U2 R

где U1, U2 — напряжения постоянного тока на полуобмотках; R — сопротивление основной обмотки постоянному току.

Коэффициент асимметрии не должен превышать 10% при тяговом токе 4000 А.

На линиях метрополитена встречаются также однониточные рельсовые цепи, в которых тяговый ток протекает лишь по одной из ниток, называемой тяговой. В таких РЦ коэффициент асимметрии близок к 100%, поскольку значительно меньшая часть тягового тока протекает и по другой нити, называемой сигнальной.

2. Защита аппаратуры двухниточных рельсовых цепей от влияния обратного тягового тока

Для защиты аппаратуры РЦ от воздействия тягового тока, который значительно превышает сигнальный ток, частота последнего должна отличаться от частоты тягового тока и его гармоник. Поскольку на линиях метрополитена в качестве тягового используется постоянный ток, то в качестве сигнального тока РЦ выбран переменный ток частотой 50 Гц и выше.

Постоянный тяговый ток получается в результате выпрямления трехфазного переменного тока промышленной частоты мощными выпрямителями, включаемыми по двухполупериодной схеме. Кроме постоянной составляющей, кривая выпрямленного напряжения содержит составляющую переменного тока частотой 300 Гц и кратные ей гармоники (600, 900, 1200 Гц и т.д.). Для подавления этих гармоник на подстанциях применяют сглаживающие фильтры. Гармонические составляющие в основном замыкаются через фильтр и не выходят за пределы подстанции в тяговую сеть.

При некоторых неисправностях на тяговых подстанциях в выпрямленном напряжении появляются гармоники, кратные частоте 50 Гц (50, 100, 150 Гц и т.д.).

Рельсовая цепь должна быть защищена от опасных и мешающих воздействий тягового тока. Опасным считается такое влияние, которое может привести к ложному возбуждению путевого приемника при фактической занятости РЦ. Мешающее влияние проявляется в том, что при свободности РЦ путевой приемник фиксирует ее занятость.

В РЦ с путевыми дросселями ДОМБ-1000 аппаратура подключается к рельсовой линии непосредственно или с помощью согласующих путевых трансформаторов. В этом случае на аппаратуру влияют переменная и постоянная составляющие тягового тока. Однако влияние оказывает только ток асимметрии, так как при равенстве токов в обеих нитях напряжение, получаемое как разность потенциалов между рельсами и приложенное на питающем и приемном концах, равно 0. Следовательно, для уменьшения влияния тягового тока на работу рельсовой цепи необходимо уменьшить асимметрию тягового тока, возникающую из-за неравенства сопротивлений рельсовых нитей.

В рельсовых цепях с путевыми дроссель-трансформаторами ДТМ-0,17 влияние постоянного тока непосредственно на аппаратуру РЦ отсутствует, поскольку она подключается к дополнительной обмотке дроссель-трансфбрматора. При большом коэффициенте асимметрии постоянный ток может намагнитить сердечник дроссель-трансформатора и этим снизить его сопротивление сигнальному току РЦ, что может привести к ложной занятости контролируемого участка.

Переменная составляющая тягового тока трансформируется в дополнительную обмотку дроссель-трансформатора и непосредственно воздействует на работу аппаратуры РЦ. Для защиты аппаратуры приемного и питающего концов в их цепи устанавливаются предохранители.

3. Однониточные рельсовые цепи

Читайте также:  Пусковой ток светильника жку 150

Смежные рельсовые цепи разграничиваются между собой изолирующими стыками, однако путевые дроссели или дроссель-трансформаторы для пропуска тягового тока не используются. Для обеспечения непрерывности цепи протекания обратного тягового тока используется соединитель, устанавливаемый на изолирующих стыках и соединяющий тяговые нити смежных РЦ. В том случае, когда стыкуются между собой двух — и однониточная РЦ (рис.5.1), средний вывод основной обмотки дросселя на двухниточной РЦ тяговой перемычкой соединяется с тяговой нитью однониточной РЦ.

Рис.5.1. Схема однониточной рельсовой цепи

Питание РЦ осуществляется от вторичной обмотки трансформатора ПТ типа ПОБС-2А. На питающем конце РЦ устанавливается резисторный ограничитель тока R1 и предохранитель FU1 на ток 15 А.

На приемном конце РЦ сигнальный ток промышленной частоты протекает через предохранитель FU2, защитный резистор R2 и первичную обмотку согласующего трансформатора СТ типа РТЭ-1А. Путевое реле подключается к вторичной обмотке СТ через защитный фильтр Ф. В качестве путевого реле используются электромагнитные реле НРВ 1-1000, НВШ 1-800, НМВШ 2-900(1000) /900(1000), АНВШ 2 — 2400 с выпрямителями.

Однониточные РЦ проще по устройству и дешевле двухниточных РЦ с дроссель-трансформаторами. Они применяются на деповских путях, стрелочных переводах, а также на станционных путях, где используются в качестве датчиков скорости уходящего поезда.

Так как тяговый ток пропускается лишь по одной рельсовой нити, однониточные РЦ менее надежны с точки зрения обеспечения целостности цепи протекания тягового тока. Для повышения надежности цепи возврата тягового тока, а также уменьшения сопротивления тяговые нити однониточных РЦ соединяются между собой медными тросами. Если вблизи однониточной РЦ нет другой однониточной РЦ, то параллельно тяговой нити укладывается кабель большого сечения.

Параллельное соединение рельсовых нитей исключает выполнение рельсовой цепью контрольного режима, т.е. обрыв тяговой нити не контролируется.

Регулировка однониточных РЦ сводится к установке нормативного напряжения на путевом реле и настройке защитного фильтра. Нормативные значения напряжения для различного типа реле при однополупериодной схеме включения выпрямителей следующие:

Реле НРВ 1-1000 НВШ 1-800 НМВШ2-900(1000) /900(1000) АНВШ2-2400

Напряжение, В 65-85 32-40 40-70 40-70

Путевое реле включается без защитного фильтра и на нем устанавливается напряжение, близкое к нормативному, изменением коэффициента трансформации на питающем трансформаторе. Затем подключается защитный фильтр. Если он настроен правильно, то напряжение на реле должно увеличиться на 20-30%. Настройку выполняют изменением емкости фильтра до получения максимального напряжения на реле. После настройки фильтра на реле устанавливается нормативное напряжение и проверяется шунтовая чувствительность РЦ. При наложении типового шунта сопротивлением 0,06 Ом напряжение на путевом реле не должно превышать следующих значений:

Реле НРВ1-1000 НВШ1-800 НМВШ2-900(1000) /900(1000) АНВШ2-2400

Напряжение, В 30 12 17 17

Чередование полярности сигнальных токов на изолирующих стыках в этих РЦ не проверяют, поскольку замыкание (пробой) хотя бы одного из них приводит к шунтированию одной из смежных РЦ.

4. Защита аппаратуры однониточных рельсовых цепей от влияния обратного тягового тока

Основная часть тягового тока в однониточных РЦ протекает по тяговой нити, однако некоторая часть его ответвляется и в сигнальную нить, протекая через приборы РЦ. Тяговый ток, ответвляющийся в сигнальную нить при свободной РЦ, зависит от соотношения сопротивлений тяговой и сигнальной нитей. При объединении тяговых нитей нескольких однониточных РЦ эквивалентное сопротивление тяговой нити уменьшается, поэтому чем больше число параллельно соединенных тяговых нитей, тем меньше часть тягового тока, протекающая по сигнальной нити.

Постоянный тяговый ток, протекает по обмоткам трансформаторов на питающем и релейном концах, вызывает подмагничивание стали магнитопроводов, что может привести к снижению напряжения на реле ниже допустимого значения.

Для снижения влияния тягового тока на работу однониточной РЦ применяются ограничивающие (защитные) резисторы R1 и R2. Таким образом, резистор R1 не только ограничивает сигнальный ток РЦ, но и является защитным резистором. Сопротивление 2,2 Ом переменного резистора регулируется в зависимости от числа параллельно включенных тяговых нитей. Включение защитных сопротивлений увеличивает мощность питания однониточной РЦ.

Для защиты аппаратуры РЦ применяются предохранители на ток 10-15 А, устанавливаемые на питающем и релейном концах рельсовой цепи. На приемном конце РЦ включается защитный фильтр РЗФШ-2 (РЗФ-2), который обеспечивает защиту путевого реле от воздействий гармонических составляющих тягового тока. Дроссель фильтра, обладающий высоким сопротивлением для гармоник тягового тока, включается последовательно с путевым реле, а конденсатор, обладающий низким сопротивлением для повышенных частот, — параллельно путевому реле.

Путевое реле однониточных РЦ имеет выпрямитель, который может быть включен по одно — и двухполупериодной схемам выпрямления. При однополупериодной схеме путевое реле менее чувствительно, поэтому оно лучше защищено от помех, создаваемых гармониками тягового тока, а рельсовая цепь обладает более высокой шунтовой чувствительностью, чем при двухполупериодной схеме выпрямления. Однако в этом случае РЦ потребляет большую мощность. На линиях метрополитена в большинстве случаев применяется однополупериодная схема выпрямления сигнального тока.

5. Поиск неисправностей в однониточных рельсовых цепях и способы их устранения

Если рельсовая цепь оказалась занятой при фактической ее свободности, то делается вывод о неисправности этой РЦ. Для устранения повреждения и восстановления нормальной работы РЦ выявляют и заменяют отказавший элемент.

Поиск начинают с путевого реле. Если его параметры равны нормативным, то проверяется контакт в штепсельной розетке или заменяется путевое реле. Следует также помнить, что при включении выпрямителей по двухполупериодной схеме и пробое одного или нескольких из них, напряжение на реле падает до 0. Если напряжение на реле ниже нормативного, то отключается защитный фильтр, поскольку он может снижать напряжение на путевом реле из-за пробоя конденсатора Сф или обрыва дросселя Lф. Если после отключения фильтра напряжение на реле выросло почти до нормативного, то необходимо заменить фильтр на исправный.

Если напряжение на реле при отключении защитного фильтра не изменяется и остается меньше нормативного, то цепь фильтра восстанавливается и проверяется цепь питающего конца. Измеряется напряжение питания, проверяется исправность предохранителей в цепи первичной обмотки ПТ.

Когда неисправность на питающем и релейном концах не выявлена, то поиск переносится на рельсовую линию, где прежде всего проверяется исправность предохранителей в путевых ящиках. Затем проверяется исправность изолирующих стыков, поскольку пробой стыка ведет к занятию одной из двух однониточных РЦ из-за шунтирования ее тяговым соединителем. Если состояние изолирующих стыков не вызывает сомнений, то измеряется напряжение на рельсах по пути следования от питающего конца к релейному или наоборот. Скачок напряжения указывает на место обрыва сигнальной нити, поскольку тяговая нить не контролируется аппаратурой РЦ.

Подобные документы

Сфера применения бесстыковых рельсовых цепей на линиях, где рельсовые нити пути составлены из цельносварных рельсовых плетей большой длины. Структурная схема бесстыковой рельсовой цепи. Зоны дополнительного шунтирования. Регулировка и кабельная сеть.

реферат [729,3 K], добавлен 04.04.2009

История развития рельсовых цепей, усовершенствование и модернизация. Путевая автоматическая блокировка. Назначение рельсовой цепи: информация о состояниях рельсовой линии в пределах контролируемого участка пути, занятости или нарушении целостности.

реферат [1,8 M], добавлен 04.04.2009

Рельсовые цепи и их техобслуживание: осмотр элементов и оборудования, измерение напряжения на путевых реле, шунтовой чувствительности, контроль чередования полярности мгновенных значений сигнального тока и замена аппаратуры для ремонта в мастерских.

реферат [54,5 K], добавлен 04.04.2009

Разветвленные рельсовые цепи для контроля свободности стрелочных участков (секций) при установке маршрутов в системе электрической централизации. Разделение на изолированные участки станции. Изоляция рельсовых цепей на стрелках и на перекрестном съезде.

реферат [1,2 M], добавлен 04.04.2009

Порядок расстановки светофоров и расчет ординат стрелок и сигналов. Канализация обратного тягового тока. Кодирование рельсовых цепей на станции. Построение кабельных сетей для соединения поста электрической централизации с объектами управления и контроля.

курсовая работа [44,6 K], добавлен 14.03.2014

Специфика работы рельсовых цепей как наиболее малонадежных элементов железнодорожной автоматики и телемеханики. Расчет питающего реле фазочувствительной рельсовой цепи в нормальном режиме. Расчёт шунтового режима эксплуатации, режима короткого замыкания.

дипломная работа [355,3 K], добавлен 10.11.2013

Порядок осмотра состояния светофоров. Проверка состояния электропривода и стрелочной гарнитуры, электрических рельсовых цепей, автоматических переездной сигнализации и шлагбаумов, предохранителей. Поиск и устранение отказов централизованных стрелок.

отчет по практике [44,1 K], добавлен 06.02.2015

Обоснование системы автоблокировки и устройств ограждения на переезде. Принципиальные схемы перегона. Принципиальные схемы увязки автоблокировки со станционными устройствами. Проверка чередования мгновенных полярностей в рельсовых цепях переменного тока.

курсовая работа [43,7 K], добавлен 20.01.2016

Система регулирования движения поездов на перегоне. Правила включения проходного светофора. Принципиальная схема перегонных устройств автоблокировки. Схема переездной сигнализации типа ПАШ-1. Техника безопасности при обслуживании рельсовых цепей.

курсовая работа [58,9 K], добавлен 19.01.2016

Нераздельные, смешанные и раздельные типы промежуточных скреплений рельсовых путей. Обеспечение возможности некоторого перемещения концов рельсов в стыках. Действие сил, которые возникают при движении поездов. Способы предотвращения угона пути.

презентация [251,4 K], добавлен 30.04.2014

Источник

Тяговая сеть

Тяговая сеть — часть системы тягового электроснабжения, состоящая из фидеров, контактной сети, рельсовой сети и отсасывающих линий (рис. 1). В ряде случаев в тяговую сеть входят дополнительные провода и устройства, присоединённые к контактной и (или) рельсовой сетям.

Тяговая сеть-1.jpg

Тяговая сеть-2.jpg

Тяговая сеть-3.jpg

Тяговая сеть является сложной электрической цепью и содержит контуры, образованные проводами, рельсовой сетью и землёй (рис. 2). Ток, протекающий от тяговой подстанции к ЭПС, распределяется между проводами контактной сети. Возврат тока на подстанцию осуществляется через рельсовую сеть и землю и далее по отсасывающей линии. Под действием взаимной индуктивной связи, проявляющейся между контурами тяговой сети при протекании переменного тока, в цепи рельсовая сеть — земля наводится индуцированный ток, который направлен противоположно вызвавшему его току в контактной сети.

Основными параметрами тяговой сети являются удельное активное сопротивление r, индуктивность L и и ёмкость C (на 1 км длины). Значения r и L зависят в основном от числа и характеристик проводов контактной сети, рельсовых нитей и других элементов, входящих в тяговую сеть, а также от электрической проводимости земли. Вследствие утечки тока из рельсов, интенсивность изменения которой вдоль пути определяется переходным сопротивлением цепи рельсы — земля, параметры R и L не являются постоянными вдоль тяговой сети: вблизи подстанций и ЭПС их значения выше, чем в середине участка. При электрификации на переменном токе указанные параметры зависят также от силы протекающего по рельсам тока, как как электромагнитные свойства рельсовой стали нелинейны. Удельная ёмкость C определяется геометрическими размерами и взаимным расположением элементов контактной сети относительно поверхности земли и характеристиками изоляционного материала. От параметров тяговой сети зависят основные показатели системы тягового электроснабжения. При различном числе и марках проводов контактной сети удельное активное сопротивление тяговой сети при постоянном токе составляет 0,04—0,07 Ом/км, при переменном токе промышленной частоты 50 Гц — 0,14—0,20 Ом/км. Значение L при промышленной частоте равно 0,9—1,5 мГн/км. Для составляющих тока ЭПС, имеющих частоту от 300 до 3000 Гц и определяющих в наибольшей мере мешающее влияние на линии связи, значение R несколько выше, а L немного ниже, чем при промышленной частоте. Удельная ёмкость тяговой сети составляет около 20 нФ/км.

Возможность системы тягового электроснабжения по пропуску поездов характеризуется нагрузочной способностью тяговой сети, которая определяется наибольшей допустимой силой тока (длительного или кратковременного). С увеличением площади сечения или числа проводов нагрузочная способность тяговой сети растёт. Повышение размеров движения и массы поездов вызывает необходимость усиления тяговой сети, то есть повышения её нагрузочной способности, выполняемого обычно подвешиванием усиливающего провода. Это позволяет повысить допустимую силу тока в 1,5—2 раза, уменьшить значения R и L (чем больше расстояние между усиливающим и контактным проводами, тем меньше значение L).

На некоторых участках железных дорог переменного тока иногда требуется существенно (до 15 раз) снизить магнитное влияние на смежные коммуникации. В этом случае в тяговой сети устанавливают отсасывающие трансформаторы с обратным проводом (рис. 3, а). Такая тяговая сеть отличается более частым расположением изолирующих сопряжений анкерных участков и повышенными значениями R, L. Улучшение характеристик таких тяговых сетей достигается выбором определённого коэффициента трансформации, так называемым расщеплением обратного провода, рациональным размещением его на опорах. Для снижения магнитного влияния тяговой сети переменного тока с повышенной нагрузочной способностью используют экранирующий провод, имеющий в межподстанционной зоне соединения с рельсовой сетью или со специальными заземлителями (рис. 3, б). Экранирующий провод применяют, как правило, совместно с усиливающим проводом и подвешивают на опорах контактной сети. Под действием токов контактной сети и усиливающего провода в контуре экранирующий провод — земля наводится ток, имеющий встречное направление по отношению к вызвавшему его току. Чем ближе расположен экранирующий провод к усиливающему, тем в большей степени снижаются L и магнитное влияние. Для улучшения параметров тяговой сети повышают напряжение в ней. Наиболее экономично, без изменения конструкции ЭПС и усиления изоляции контактной сети это осуществляется с помощью питающего провода, находящегося под повышенным напряжением по отношению к контактной сети. Высокое напряжение, подаваемое от подстанции к питающему проводу, понижается статическими преобразователями (при постоянном токе) или автотрансформаторами (при переменном токе) до необходимого ЭПС уровня и передаётся в контактную сеть (рис. 3, в).

Обычно используется тяговая сеть переменного тока с питающим проводом и автотрансформаторами.

На отечественных железных дорогах в таких тяговых сетях напряжение между питающим проводом и рельсовой сетью составляет 25 кВ, а между контактной сетью и питающим проводом — 50 кВ (система 2×25 кВ).

Благодаря передаче большей части электроэнергии по питающему проводу нагрузка проводов контактной сети снижается в 1,5—1,8 раза, а значения Rи L — в 2,2—2,6 раза. В отличие от обычной тяговой сети, при системе 2×25 кВ возврат тока осуществляется в основном не по рельсовой сети и земле, а по питающему проводу. Вследствие этого магнитное влияние тяговой сети на линии связи меньше почти в 10 раз.

Читайте также:  Допустимый ток аввг 3х95

Для усиления тяговой сети действующих участков и выбора элементов тяговой сети для вновь электрифицируемых линий проводят сравнение технико-экономических показателей.

  • «Энциклопедия железнодорожного транспорта», научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1995 год.

Источник

Рельсовые цепи на участках с электротягой постоянного тока

На электрифицированных участках рельсовые нити одновременно используют для пропуска обратного тягового тока от движущихся электровозов к тяговой подстанции и сигнального тока рельсовых цепей. Для защиты рельсовой цепи от воздействия тягового тока, уровень которого на два-три порядка больше уровня сигнального тока, их питание осуществляется переменным током частотой, отличной от частоты тягового тока и его гармонических составляющих. Постоянный тяговый ток получается на тяговых подстанциях выпрямлением переменного тока 50 Гц с помощью мощных выпрямителей, имеющих шестифазную схему выпрямления. Напряжение в контактной сети относительно рельсов и земли 3 кВ. Кривая выпрямленного тока, кроме постоянной составляющей, содержит также гармоники, кратные частоте 300 Гц /300; 600; 900 Гц и более высокие). Эти гармоники оказывают мешающее влияние на работу рельсовых цепей. Для снижения уровня гармоник на тяговых подстанциях устанавливают сглаживающие фильтры. Кроме того, из-за неисправностей выпрямительных установок в тяговом токе могут появиться гармоники, кратные 50 Гц (50; 100; 150; 200 Гц и более высокие). Во всех случаях рельсовые цепи должны быть защищены от опасных влияний тягового тока, т. е. воздействие тягового тока не должно вызывать ложного возбуждения путевого реле при фактической занятости рельсовой цепи. При электротяге постоянного тока на перегонах в качестве сигнальной частоты используют частоту 50 Гц, а на станциях — 25 и 50 Гц. Кодирование осуществляется на частоте 50 Гц.

Перегонные кодовые рельсовые цепи частотой 50 Гц (рис. 3.13). На питающем и релейном концах рельсовой цепи устанавливают дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,6 и ДТ-0,2, обеспечивающие пропуск обратного тягового тока. Аппаратуру питающего и релейного концов подключают к дополнительным обмоткам дроссель-трансформаторов. Для защиты обслуживающего персонала и аппаратуры от перенапряжений к дополнительным обмоткам дроссель-трансформаторов подключают защитные элементы ЭЗ (разрядники, выравниватели). Рельсовая цепь получает питание от путевого трансформатора ПТр типа ПОБС-ЗА, напряжение на вторичной обмотке которого выставляют в зависимости от длины рельсовой цепи. Конденсаторы СІ, С2, СЗ, включенные на питающем конце, суммарной емкостью 24 мкФ обеспечивают резонанс токов, необходимый для снижения мощности, потребляемой рельсовой цепью. Одновременно конденсаторы уменьшают искрообразование на контактах трансмиттерного реле Т. Реактор типа РОБС-ЗА ограничивает ток в цепи дополнительной обмотки дроссель-трансформатора при нахождении поезда на питающем конце и обеспечивает необходимую шунтовую чувствительность. В зависимости от показания путевого светофора 1 в рельсовую цепь навстречу поезду контактом трансмиттерного реле Т, обмотка которого включена в цепь контактов кодового трансмиттера, посылаются кодовые сигналы КЖ, Ж и 3 (см. рис. 1.22). При свободности и исправности рельсовой цепи на релейном конце коды воспринимает импульсное путевое реле И, подключенное к дополнительной обмотке дроссель-трансформатора через защитный блок-фильтр ЗБФ. Реле И, переключая контакт на входе дешифраторной ячейки ДШ, в зависимости от принимаемого кода возбуждает сигнальные реле Ж и 3, которые управляют огнями путевого светофора 3 и используются в других цепях контроля и управления.

Кодовая рельсовая цепь защищена от опасного и мешающего действий гармоник тягового тока. Гармоники, кратные 300 Гц, устра

Схема кодовой рельсовой цепи частотой 50 Гц

няются последовательным контуром /.фСф защитного блок-фильтра, который представляет собой полосовой фильтр, настроенный на сигнальную частоту 50 Гц. При этом этот контур, включенный последовательно с реле И, на повышенных частотах имеет высокое сопротивление. Так, если на частоте 50 Гц его сопротивление равно 60 Ом, то на частоте 300 Гц — около 5000 Ом. Опасное воздействие, которое может иметь место при -повреждении устройств выпрямления и появления в тяговом токе значительного уровня частотой 50 Гц, исключается за счет прекращения импульсной работы реле И, притягивающего якорь. Затем обесточиваются сигнальные реле Ж и 3 и на светофоре загорается красный огонь. Гармоники тягового тока могут оказывать влияние на работу реле И только в случае асимметрии (неравенства) тяговых токов в рельсовых нитях. При равенстве этих токов гармоники, протекая через полуобмотки дроссель-трансформаторов, создают встречные потоки, которые взаимно компенсируются. Практически коэффициент асимметрии тягового тока Ка, определяемый как отношение полуразности тяговых токов в рельсах (см. рис. 3.5, а) к суммарному тяговому току Аа= <(/т1 — /т2) / [2Х X (/Т1 + /тг) ]> Ю0%, может достигать 10%, что при реальных тяговых токах /т 1 + /т2= 2000 А означает, что абсолютный уровень асимметрии (/Т1- /т2) = 400 А. Асимметрия имеет место в рельсовой цепи за счет различных сопротивлений рельсовых нитей из-за неисправных стыковых соединителей, разных сопротивлений рельсовых нитей ПО отношению к земле и т. д. Повышенная асимметрия тягового тока оказывает вредное воздействие на работу рельсовой цепи и автоматической локомотивной сигнализации. Поэтому вопросам поддержания симметрии рельсовых нитей следует уделять особое внимание.

В защитном блок-фильтре находится дроссель ДрЗ, защищающий реле И от перенапряжений при замыкании изолирующих стыков, когда обмотка реле И получает питание от источника питания смежной рельсовой цепи, в результате чего возможно повреждение выпрямителя реле И. Этот дроссель обладает нелинейной характеристикой и при нормальном уровне напряжения на нем (до 5 В) сопротивление дросселя велико (около 5000 Ом), поэтому он не оказывает влияние на работу рельсовой цепи. С повышением напряжения до 12 В резко падает его сопротивление (до 20 Ом), обмотка реле И шунтируется и избыточное напряжение распределяется между защитным резистором /?3 и обмоткой реле И. При замыкании изолирующих стыков реле И срабатывает от источника смежной рельсовой цепи. Для исключения ложного срабатывания сигнальных реле Ж и 3 в этом случае применена схемно-временная защита (см. п. 6.4). Предельная длина кодовой рельсовой цепи 2600 м.

Станционные фазочувствительные двухниточные рельсовые цепи 50 Гц (рис. 3.14). Эти рельсовые цепи применяются на всех путях и стрелочных путевых участках станций. Они кодируются с питающего и релейного концов. Вся аппаратура расположена на посту электрической централизации. Дополнительные обмотки дроссель-трансформаторов, размещаемых на пути, подключают к аппаратуре кабелем. Дублирование жил кабеля не требуется при расстоянии рельсовой линии от поста не более 2 км. Рельсовую цепь регулируют подбором напряжения на вторичной обмотке путевого трансформатора ПТр типа ПОБС-ЗА. Особенностью этих рельсовых цепей является использование путевых фазочувствительных реле Я типа ДСШ-12, срабатывание которых зависит от значения и фазы сигнала. Эту особенность используют для защиты путевого реле от ложного срабатывания от источника питания смежной рельсовой цепи при замыкании изолирующих стыков. Для решения этой задачи в смежных рельсовых цепях предусматривают чередование фаз напряжений, что достигается изменением концов проводов на питающих трансформаторах. При замыкании изолирующих стыков на путевую обмотку реле поступает сигнал противоположной фазы от источника Питания смежной рельсовой цепи и сектор реле прижимается к нижнему ролику, замыкая тыловой контакт (см. рис. 1.20). В этих рельсовых цепях используют фазовый способ контроля замыкания изолирующих стыков.

Кодовые сигналы АЛС посылаются с питающего конца с момента размыкания фронтового контакта путевого реле П контактом трансмиттерного реле Т. Кодирование с релейного конца осуществляется от кодирующего трансформатора КТр с момента замыкания тылового контакта путевого реле контактом трансмиттерного реле 77. Предельная длина этой рельсовой цепи 1500 м.

Станционные фазочувствительные однониточные рельсовые цепи 50 Гц (рис. 3.15). Такие рельсовые цепи применяют на некодируемых путях и стрелочных секциях. Они просты по устройству и дешевле двухниточных рельсовых цепей, но имеют некоторые недостатки. Одним из них является практически полная асимметрия тягового тока, обусловливающая появление сильных помех от гармоник тягового тока на работу рельсовых цепей и на локомотивные устройства АЛС, в связи с чем однониточные рельсовые цепи не коди руются. Тяговые нити, по которым проходит тяговый ток всех однониточных рельсовых цепей, на станции объединяют перемычками Н в нескольких точках не реже чем через 400 м, для уменьшения сопротивления рельсового тракта тяговому току и снижения влияния тягового тока на работу рельсовой цепи. Эти перемычки ухудшают шунтовой режим и полностью исключают возможность выполнения контрольного режима при обрыве тяговой нити. Поэтому однониточные рельсовые цепи при новом строительстве не применяют. Их предельная длина 1100 м.

Рельсовую цепь регулируют подбором напряжения на питающем трансформаторе ПТр, расположенном в трансформаторном ящике ТЯ на питающем конце рельсовой цепи. Резисторы Я и /?3, а также автоматические выключатели АВМ предохраняют аппаратуру от воздействия тягового тока.

В настоящее время на станциях при электротяге постоянного тока проектируют фазочувствительные двухниточные рельсовые цепи частотой 25 Гц, кодируемые током 50 Гц.

Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте

  • Введение
  • Структура систем
  • Классификация и характеристики элементов
  • Датчики
  • Электрические реле и трансмиттеры
  • Логические операции и элементы
  • Цифровые устройства
  • Колебательные контуры и фильтры
  • Усилители и генераторы
  • Модуляторы, демодуляторы и преобразователи частоты
  • Ограничители уровня и устройства автоматической регулировки усиления
  • Информационные основы связи
  • Общая классификация систем телемеханики, понятия и определения
  • Качественные признаки импульсов тока
  • Коды в системах телемеханики и связи
  • Способы разделения сигналов и их элементов
  • Общие принципы телеуправления и телесигнализации
  • Устройства телеизмерения
  • Назначение и принцип действия
  • Классификация рельсовых цепей
  • Основные элементы рельсовых линий
  • Параметры рельсовой цепи
  • Режимы работы и основы расчета рельсовых цепей
  • Рельсовые цепи на участках с автономной тягой
  • Рельсовые цепи на участках с электротягой постоянного тока
  • Рельсовые цепи на участках с электротягой переменного тока
  • Особые виды рельсовых цепей
  • Техническое обслуживание рельсовых цепей
  • Сигнализация на железнодорожном транспорте
  • Изоляция путей и расстановка светофоров на станциях
  • Принципы построения систем автоблокировки
  • Электропитание устройств автоматической блокировки
  • Автоблокировка постоянного тока
  • Числовая кодовая автоблокировка переменного тока
  • Надежность устройств автоблокировки
  • Полуавтоматическая блокировка
  • Автоматическая локомотивная сигнализация числового кода
  • Совершенствование локомотивной сигнализации и автоуправление тормозами поезда
  • Система диспетчерского контроля
  • Устройства технической диагностики и автоконтроля
  • Прибор типа ПОНАБ
  • Виды ограждающих устройств и требования к ним
  • Схемы управления переездной сигнализацией
  • Особенности въездной и выездной сигнализации
  • Назначение и классификация систем электрической централизации
  • Напольные устройства электрической централизации
  • Схемы управления стрелочными электроприводами
  • Электрическая централизация малых станций
  • Электрическая централизация крупных станций
  • Обслуживание и ремонт устройств электрической централизации
  • Перспективы развития систем централизации
  • Классификация и принципы построения кодовых систем централизации
  • Станционная кодовая централизация
  • Частотная диспетчерская централизация
  • Циклические системы централизации
  • Аппаратура управления диспетчерской централизации
  • Структура систем автоматизации горочных процессов
  • Напольные устройства горочной автоматики
  • Радиолокационные измерители скорости
  • Горочная автоматическая централизация и программно-задающие устройства
  • Автоматическое задание скорости роспуска составов и телеуправление горочным локомотивом
  • Автоматическое регулирование скорости скатывания отцепов
  • Общие положения
  • Устройства автоблокировки
  • Диспетчерская централизация
  • Электрическая централизация
  • Автоматизация и механизация сортировочных горок
  • Назначение и классификация
  • Воздушные линии
  • Кабельные линии
  • Защита линий от внешних влияний
  • Методологические положения по определению экономической эффективности связи
  • Натуральные и качественные показатели эффективности цепей связи
  • Принцип телефонной передачи и ее качественные показатели
  • Понятие о затухании и дальность непосредственного телефонирования
  • Устройство электроакустических преобразователей
  • Принцип двусторонней телефонной передачи
  • Противоместные схемы телефонных аппаратов
  • Классификация и основные приборы телефонных аппаратов
  • Схемы телефонных аппаратов
  • Классификация телефонных станций
  • Телефонные коммутаторы и коммутационные приборы
  • Классификация систем АТС и коммутационных устройств
  • Принцип построения структурных схем электромеханических АТС
  • Принципы построения координатных, квазиэлектронных и электронных систем АТС
  • Назначение и виды
  • Системы избирательного вызова
  • Организация групповой связи по диспетчерскому принципу
  • Организация групповой связи по постанционному принципу
  • Назначения и принцип действия дорожно-распорядительной связи и связи совещаний
  • Виды и аппаратура станционной технологической связи
  • Принципы организации многоканальной связи
  • Одно- и двусторонние каналы
  • Построение многоканальных систем передачи
  • Системы многоканальной связи
  • Системы эксплуатации многоканальной связи и автоматическая многоканальная телефонная связь
  • Линейно-аппаратные залы и электропитание устройств связи
  • Показатели эффективности многоканальной связи
  • Принципы организации и аппаратура телеграфной связи
  • Факсимильная связь
  • Принципы передачи данных
  • Аппаратура абонентских пунктов АСУЖТ
  • Телеобработка данных и сети связи ЭВМ
  • Эффективность функционирования АСУЖТ
  • Общие сведения
  • Антенны и распространение радиоволн
  • Технико-эксплуатационные требования и основные параметры радиостанций технологической радиосвязи
  • Особенности приемно-передающей аппаратуры поездной радиосвязи
  • Общие сведения
  • Индуктивная связь на железнодорожных станциях
  • Громкоговорящая связь
  • Технико-экономическая эффективность станционной радиосвязи
  • Назначение, принцип построения и основные параметры
  • Технико-экономическая эффективность
  • Перспективы развития технологической радиосвязи
  • Принцип организации радиорелейных линий
  • Принципы временного разделения каналов
  • Технико-экономические показатели радиорелейной связи
  • Особенности цифровых систем передачи и технико-экономическое сравнение систем с частотным и временным разделениями каналов
  • Линии связи
  • Черно-белое телевидение
  • Цветное телевидение
  • Области применения
  • Автоматическая справочная установка АСУ-3 и указатели отправления пассажирских поездов
  • Визинформ
  • Основные показатели эффективности применения средств связи
  • Организация и планирование хозяйства сигнализации и связи
  • Список литературы

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Источник

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Общие принципы электроснабжения железных дорог

Железные дороги центральной части России

Железнодорожный транспорт на электрической тяге является наиболее производительным, экономичным и экологически безопасным. Поэтому с середины XX века и по настоящее время ведется активная работа по переводу железнодорожных магистралей на электрическую тягу. В настоящее время более 50 % железных дорог России являются электрифицированными. Кроме того, даже неэлектрифицированные участки железных дорог испытывают потребность в электрической энергии: она используется для целей обеспечения функционирования систем сигнализации, централизации, связи, освещения, работы вычислительной техники и т.д.

Электрическая энергия в России вырабатывается электростанциями, являющимися предприятиями энергетической отрасли. Железнодорожный транспорт потребляет около 7% электроэнергии, производимой в нашей стране. Она расходуется на обеспечение тяги поездов и питание нетяговых потребителей, к которым относятся железнодорожные станции с их инфраструктурой, устройства локомотивного, вагонного и путевого хозяйства, а также устройтсва регулирования движения поездов. К системе электроснабжения железной дороги могут быть подключены расположенные вблизи нее небольшие предприятия и населенные пункты.

Читайте также:  Аппарат защиты от тока утечки аргус

Согласно п. 1 Приложения № 4 к ПТЭ на железнодорожном транспорте должно быть обеспечено надежное электроснабжение электрического подвижного состава, устройств СЦБ, связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии I категории, а также других потребителей в соответствии с установленной для них категорией.

Система электроснабжения железных дорог состоит из внешней сети (электростанции, трансформаторные подстанции, линии электропередачи) и внутренних сетей (тяговая сеть, линии электроснабжения устройств СЦБ и связи, осветительная сеть и др.).

На электростанциях вырабатывается трехфазный переменный электрический ток напряжением 6. 21 кВ частотой 50 Гц. Для передачи электрической энергии к потребителям напряжение на трансформаторных подстанциях повышают до 250…750 кВ и передают на большие расстояния с помщью высоковольтных воздушных линий электропередачи (ЛЭП). Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение понижают до 110 кВ с помощью понижающих подстанций и подают в районные сети, к которым наряду с другими потребителями подключены тяговые подстанции электрифицированных железных дорог и комплектные трансформаторные подстанции, питающие нетяговые потребители, ток которым поступает по высоковольтно-сигнальным линиям электропередачи напряжением 6. 10 кВ.

Назначение и виды тяговых сетей

Схема электроснабжения железной дороги постоянного тока

Тяговая сеть предназначена для обеспечения электрической энергией электрического подвижного состава. Она состоит из контактных и рельсовых проводов, представляющих собой соответственно питающую и отсасывающую линии. Участки тяговой сети делят на секции (секционируют) и подсоединяют к соседним тяговым подстанциям. Это позволяет более равномерно загружать подстанции и контактную сеть, что в целом способствует снижению потерь электроэнергии в тяговой сети.

На железных дорогах России используют две системы тягового тока: постоянного и однофазного переменного.

Правилами технической эксплуатации регламентированы номинальные уровни напряжения на токоприемниках электрического подвижного состава: 3 кВ — при постоянном токе и 25 кВ — при переменном. При этом определены допустимые с точки зрения обеспечения стабильности движения пределы изменения величины напряжения: при постоянном токе от 2,7 до 4 кВ, при переменном — от 21 до 29 кВ (п.2 Приложения № 4 к ПТЭ).

На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока с помощью тяговых трансформаторов и преобразуют его в постоянный с помощью выпрямителей. От тяговой подстанции электричество через защитный быстродействующий выключатель подается в контактную сеть по питающей линии — фидеру, а из рельсов возвращается обратно на тяговую подстанцию по отсасывающей линии.

Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его постоянная полярность, относительно низкое напряжение в контактном проводе и утечки тока из-за отсутствия возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего («блуждающие токи»). Рельсы, служащие проводниками тока одной полярности, и земляное полотно представляют собой систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов и металлических конструкций, расположенных возле железнодорожного полотна. Для снижения этого эффекта применяют специальные защитные устройства — катодные станции и анодные заземлители.

Из-за относительно низкого напряжения в системе постоянного тока для получения необходимой мощности тягового подвижного состава (W=UI) по тяговой сети должен протекать ток большой силы. Для этого тяговые подстанции размещают недалеко друг от друга (через каждые 10. 20 км) и увеличивают площадь сечения проводов контактной подвески, иногда применяя двойной и даже тройной контактный провод.

При электрификации на переменном токе по контактной сети передается требуемая мощность при бóльшем напряжении (25 кВ) и, соответственно, меньшей силе тока по сравнению с системой постоянного тока. Тяговые подстанции в этом случае располагаются на расстоянии 50. 70 км друг от друга. Их техническое оснащение проще и дешевле, чем у тяговых подстанций постоянного тока (отсутстсвуют выпрямители). Кроме того, сечение проводов контактной сети примерно в два раза меньше, что позволяет существенно экономить дорогостящую медь. Однако конструкция локомотивов и электропоездов переменного тока сложнее, а их стоимость выше.

Стыкование контактных сетей линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют на специальных железнодорожных станциях — станциях стыкования. На таких станциях имеется электрическое оборудование — пункты группировки, позволяющие на одни и те же участки станционных путей подавать как постоянный, так и переменный ток. Работа таких устройств взаимоувязывается с работой устройств централизации и сигнализации. Устройство станций стыкования требует больших капиталовложений. Когда создание таких станций представляется нецелесообразным, применяют двухсистемные электровозы и электропоезда, работающие на обоих родах тока. При использовании такого ЭПС переход с одного рода тока на другой может происходить во время движения поезда по перегону.

Устройство контактной сети

Контактная сеть

Контактная сеть — это совокупность проводов, поддерживающих конструкций и другого оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электрического подвижного состава. Основным требованием к конструкции контактной сети является обеспечение надежного постоянного контакта провода с токоприемником независимо от скорости движения поездов, климатических и атмосферных условий. В контактной сети нет дублируемых элементов, поэтому ее повреждение может повлечь за собой серьезное нарушение установленного графика движения поездов.

В соответствии с назначением электрифицированных путей используют простые и цепные воздушные контактные подвески. На второстепенных станционных и деповских путях при сравнительно небольшой скорости движения может применяться простая контактная подвеска («трамвайного» типа), представляющая собой свободно висящий натянутый провод, который закреплен с помощью изоляторов на опорах, расположенных на расстоянии 50…55 м друг от друга.

При высоких скоростях движения провисание контактного провода должно быть минимальным. Это обеспечивается конструкцией цепной контактной подвески, в которой контактный провод между опорами прикреплен к несущему тросу с помощью часто расположенных проволочных струн. Благодаря этому расстояние между поверхностью головки рельса и контактным проводом остается практически постоянным. Для цепной подвески в отличие от простой требуется меньше опор: они располагаются на расстоянии 65. 70 м друг от друга. На скоростных участках применяют цепную двойную контактную подвеску, в которой к несущему тросу на струнах подвешивают вспомогательный провод, к которому также струнами крепят контактный провод. В горизонтальной плоскости контактный провод расположен зигзагообразно относительно оси пути с отклонением у каждой опоры на ±300 мм. Благодаря этому обеспечиваются его ветроустойчивость и равномерное изнашивание контактных пластин токоприемников. Для уменьшения провисания контактного провода при сезонном изменении температуры его оттягивают к опорам, которые называются анкерными, и через систему тросов, роликов и изоляторов к ним подвешивают грузовые компенсаторы. Наибольшая длина участка между анкерными опорами (анкерного участка) устанавливается с учетом допустимого натяжения изношенного контактного провода и на прямых участках пути достигает 800 м.

Контактный провод изготавливают из твердотянутой электролитической меди сечением 85, 100 или 150 мм 2 . Для удобства крепления проводов с помощью зажимов используют медные фасонные провода МФ.

Для надежной работы контактной сети и удобства обслуживания ее делят на отдельные участки — секции с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок, а также секционных изоляторов.

При проходе токоприемника электроподвижного состава по воздушному промежутку он своим полозом кратковременно электрически соединяет обе секции контактной сети. Если по условиям питания секций это недопустимо, то их разделяют нейтральной вставкой, которая состоит из нескольких расположенных последовательно воздушных промежутков. Применение нейтральных вставок обязательно на линиях, электрифицированных на переменном токе, т.к. соседние секции контактной сети могут питаться от разных фаз, приходящих с электростанции, электрическое соединение которых друг с другом недопустимо. Проследовать нейтральные вставки ЭПС должен в режиме выбега и с выключенными вспомогательными машинами. Для ограждения мест секционирования контактной сети применяются специальные сигнальные знаки «токораздел», устанавливаемые на опорах контактной сети.

Соединение или разъединение секций осуществляется посредством секционных разъединителей, размещаемых на опорах контактной сети. Управление разъединителями может осуществляться как дистанционно с помощью установленного на опоре электропривода, связанного с пультом энергодиспетчера, так и вручную с помощью ручного привода, .

Схема оснащения контактными проводами станционных путей зависит от их назначения и типа станции. Над стрелочными переводами контактная сеть имеет так называемые воздушные стрелки, образуемые пересечением двух контактных подвесок.

На магистральных железных дорогах применяют металлические и железобетонные опоры контактной сети. Расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор на прямых участках должно быть не менее 3100 мм. В особых случаях на электрифицируемых линиях допускается сокращение указанного расстояния до 2450 мм — на станциях и до 2750 мм — на перегонах. На перегонах в основном применяют индивидуальную консольную подвеску контактного провода. На станциях (а в некоторых случаях и на перегонах) применяется групповая подвеска контактных проводов на гибких и жестких поперечинах.

Для защиты контактной сети от короткого замыкания между соседними тяговыми подстанциями располагают посты секционирования, оборудованные защитными выключателями. Все металлические конструкции, непосредственно взаимодействующие с элементами контактной сети или находящиеся в радиусе 5 м от них, заземляют (соединяют с рельсами). На линиях, электрифицированных на постоянном токе, применяют специальные диодные и искровые заземлители. Для защиты элементов и оборудования контактной сети от перенапряжений (например, вследствие удара молнии) на некоторых опорах устанавливают грозовые разрядники, имеющие дугогасительные рога.

Для электрической изоляции элементов контактной сети, находящихся под напряжением (контактного провода, несущего троса, струн, фиксаторов), от заземленных элементов (опор, консолей, поперечин и пр.) применяются изоляторы. По выполняемым функциям изоляторы бывают подвесные, натяжные, фиксаторные, консольные, по конструкции — тарельчатые и стержневые, а по материалу, из которого они изготовлены — фарфоровые, стеклянные и полимерные.

На электрифицированных железных дорогах по рельсам проходит обратный тяговый ток. Для сокращения потерь электроэнергии и обеспечения нормального режима работы устройств автоматики и телемеханики на таких линиях предусматривают следующие особенности устройства верхнего строения пути:

  • к головкам рельсов с наружной стороны колеи приваривают стыковые соединители (шунты), снижающие электрическое сопротивление рельсовых стыков;
  • рельсы изолируют от шпал с помощью резиновых прокладок в случае применения железобетонных шпал и пропиткой деревянных шпал креозотом;
  • используют щебеночный балласт, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, а между подошвой рельса и балластом обеспечивают зазор не менее 3 см;
  • на линиях, оборудованных автоблокировкой и электрической централизацией, применяют изолирующие стыки, а для того чтобы пропускать тяговый ток в обход них, устанавливают дроссель-трансформаторы или частотные фильтры.

Станции стыкования переменного и постоянного тока

Станция стыкования родов тока

Один из способов стыкования линий, электрифицированных на разных родах тока — это секционирование контактной сети станции стыкования с переключением отдельных секций на питание от фидеров постоянного или переменного тока. Контактная сеть станций стыкования имеет группы изолированных секций: постоянного тока, переменного тока и переключаемые. В переключаемые секции подается электроэнергия через пункты группировки. Контактную сеть с одного рода тока на другой переключают специальными переключателями с моторными приводами, устанавливаемыми на пунктах группировки. К каждому пункту подведены две питающие линии: переменного и постоянного тока от тяговой подстанции постоянно-переменного тока. Фидеры соответствующего рода тока этой подстанции подключают также к контактной сети горловин станции стыкования и прилегающих перегонов.

Для исключения возможности подачи на отдельные секции контактной сети тока, не соответствующего находящемуся там подвижному составу, а также выезда ЭПС на секции контактной сети с другой системой тока переключатели блокируют друг с другом и с устройствами электрической централизации. Управление переключателями включают в единую систему маршрутно-релейной централизации управления стрелками и сигналами станции. Дежурный по станции, собирая какой-либо маршрут, одновременно с установкой стрелок и сигналов в требуемое положение производит соответствующие переключения в контактной сети.

Маршрутная централизация на станциях стыкования имеет систему счета заезда и выезда электроподвижного состава на участки пути переключаемых секций контактной сети, что предотвращает попадание его под напряжение другого рода тока. Для защиты оборудования устройств электроснабжения и электроподвижного состава постоянного тока при попадании на них в результате каких-либо нарушений напряжения переменного тока имеется специальная аппаратура.

Требования к устройствам электроснабжения

Устройства электроснабжения должны обеспечивать надежное электроснабжение:

  • электроподвижного состава для движения поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между ними при требуемых размерах движения;
  • устройств СЦБ, связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии I категории;
  • всех остальных потребителей железнодорожного транспорта в соответствии с установленной категорией.

К устройствам электроснабжения тягового подвижного состава предъявляются описанные выше требования в отношеннии величины напряжения в тяговой сети и высоты подвески контактного провода.

Резервные источники электроснабжения усройств СЦБ должны быть в постоянной готовности и обеспечивать бесперебойную работу устройств СЦБ и переездной сигнализации в течение не менее 8 ч при условии, что питание не отключалось в предыдущие 36 ч. Время перехода с основной системы электроснабжения на резервную или наоборот не должно превышать 1,3 с.

Обслуживание контактной сети

Для обеспечения надежного электроснабжения должны проводиться периодический контроль состояния сооружений и устройств электроснабжения, измерение их параметров вагонами-лабораториями, приборами диагностики и осуществляться плановые ремонтные работы.

Устройства электроснабжения должны защищаться от токов короткого замыкания, перенапряжений и перегрузок сверх установленных норм.

Металлические подземные сооружения (трубопроводы, кабели и т.п.), а также металлические и железобетонные конструкции, находящиеся в районе линий, электрифицированных на постоянном токе, должны быть защищены от электрической коррозии.

В пределах искусственных сооружений расстояние от токонесущих элементов токоприемника и частей контактной сети, находящихся под напряжением, до заземленных частей сооружений и подвижного состава должно быть не менее 200 мм на линиях, электрифицированных на постоянном токе, и не менее 270 мм — на переменном токе.

С целью безопасности обслуживающего персонала и других лиц, а также для улучшения защиты от токов короткого замыкания заземляют или оборудуют устройствами защитного отключения металлические опоры и элементы, к которым подвешена контактная сеть, а также все металлические конструкции, расположенные ближе 5 м от частей контактной сети, находящихся под напряжением.

Источник