No Image

Электричка напряжение контактной сети

0 просмотров
22 января 2020

На отечественных электрифицированных дорогах применяются две системы электроснабжения: постоянного тока номинальным напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока напряжением 25 кВ стандартной частоты 50 Гц. Причем в обоих случаях на элек- троподвижном составе используются тяговые двигатели только постоянного тока, поскольку до сих пор не создан надежный и экономичный тяговый двигатель переменного тока (см. главу 12).

В зависимости от рода тока и величины напряжения, различают и способы (схемы) питания ЭПС. Общим является использование в цепи питания рельсов. При постоянном токе они служат одним из полюсов (+ и —), а при переменном — одной из фаз питающей системы.

При эксплуатации всегда стремятся обеспечить необходимый уровень напряжения на токоприемниках ЭПС и возможно меньшие потери энергии в тяговой сети, так как от этого зависит скорость движения поездов (рис. 11.2).

Напряжение на токоприемниках в обычных условиях должно быть не ниже 21 кВ и не более 29 кВ при переменном токе напряжением 25 кВ, и не ниже 2,7 кВ и не более 4 кВ при постоянном токе напряжением 3 кВ. Только на отдельных участках с разрешения ОАО «РЖД»

Рис. 11.2. Этапы преобразования энергии и характер ее потерь допускается уровень напряжения не менее 19 кВ при переменном токе и 2,4 кВ при постоянном токе.

Недостатком системы электроснабжения постоянного тока является его полярность. Рельсы практически невозможно полностью изолировать от земли. Поэтому часть тягового тока ответвляется в землю; он проходит по земле по различным направлениям и поэтому получил название блуждающего. Из-за разности потенциалов между рельсами и землей, а также между металлическими элементами искусственных сооружений и землей, возникает электролиз, что приводит к электрохимической коррозии. В результате уменьшается срок службы рельсов и сооружений (арматуры железобетонных сооружений, мостов, эстакад и т.п.) и во избежание их разрушения приходится применять соответствующие защитные меры (анодные заземлители, катодные станции и др.).

На дорогах, электрифицированных по системе постоянного тока, питание ЭПС производится через тяговые подстанции, преобразующие трехфазный ток в постоянный с понижением напряжения. Для этой цели на подстанциях применяют трансформаторы, преобразователи (выпрямители) и другое оборудование. В настоящее время широко используют силовые кремниевые полупроводниковые преобразователи, называемые тиристорами. Они обладают высокой надежностью, простотой устройства, компактностью и легки в управлении и обслуживании. Оборудование переменного тока на тяговых подстанциях располагается на открытых площадках, а преобразователи и вспомогательные агрегаты и устройства — в закрытых помещениях.

От тяговых подстанций электроэнергию подают в контактную сеть по питающей линии (ее называют еще фидером).

Основным недостатком системы постоянного тока является относительно низкое напряжение (U— 3 кВ). В результате по контактной сети к ЭПС подводится мощность (W= UI) с большой силой тока (/). Чтобы напряжение не оказалось меньше допускаемого минимального, на дорогах постоянного тока расстояние между тяговыми подстанциями невелико и составляет в среднем 15— 20 км (в отдельных случаях 7—10 км), чем реже расположены подстанции, тем больше потери энергии и ниже напряжение на токоприемниках ЭПС.

Кроме того, для передачи больших по силе токов приходится увеличивать площадь сечения проводов контактной подвески или дополнительно подвешивать усиливающие провода. А это значительно удорожает устройства электроснабжения, увеличивает расход материалов и особенно меди.

Применение на железных дорогах системы однофазного переменного тока с номинальным напряжением 25 кВ дает возможность повысить технико-экономические показатели электрической тяги. Это происходит потому, что по контактной сети передается та же мощность при меньшей величине силы тока по сравнению с системой постоянного тока, что позволяет уменьшить сечение проводов контактной сети примерно в 2 раза и увеличить расстояние между подстанциями до 40—60 км, уменьшив их количество. Тяговые подстанции при этой системе являются по существу трансформаторными станциями, понижающими напряжение с 110—220 кВ до 25 кВ. Их устройство и эксплуатация значительно проще и дешевле подстанций постоянного тока, так как они не имеют агрегатов для преобразования энергии и связанного с ним вспомогательного оборудования.

Читайте также:  Фотоаппараты на алиэкспресс на русском

Кроме того, все устройства и оборудование подстанций переменного тока размещаются на открытых площадках, что так же уменьшает затраты по сравнению с подстанциями на постоянном токе. Вместе с тем электроподвижной состав переменного тока по конструкции значительно сложнее и дороже из-за необходимости размещения на локомотиве устройства для преобразования переменного тока в постоянный для питания тяговых электродвигателей.

Для повышения эффективности системы переменного тока при больших размерах движения поездов и роста их массы, во избежание потерь энергии и напряжения применяется система электроснабжения 2 х 25 кВ. При такой системе через каждые 8—15 км устанавливают линейные автотрансформаторы на 50 кВ, которые включают между питающим проводом и контактной подвеской. При этом существенно снижаются потери энергии в тяговой сети. В данном случае между контактной и рельсовой сетями сохраняется напряжение 25 кВ, что позволяет эксплуатировать тот же ЭПС переменного тока.

При системе постоянного тока суммарная площадь сечения дорогостоящих проводов контактной сети равна 440—550 мм 2 . Поскольку невозможно применять в контактной подвеске провода такой большой площади сечения, параллельно им подвешивают дополнительные провода, называемые усиливающими.

При системе переменного тока с напряжением 25 кВ, площадь сечения проводов контактной сети составляет 120—160 мм 2 .

Система 2 х 25 кВ позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 70—90 км при площади сечения проводов около 260 мм 2 . Электрификация по этой системе является весьма перспективной.

Существенным недостатком переменного тока является электромагнитное влияние, которое он оказывает на металлические сооружения и коммуникации, расположенные вдоль железнодорожных путей. В результате на них наводится опасное напряжение, а на воздушных линиях связи и автоматики возникают серьезные помехи. Поэтому для обеспечения нормальной работы указанных устройств и объектов применяют меры защиты сооружений, а воздушные линии заменяют на кабельные или радиорелейные. Защитные меры — это усиление изоляции между рельсовой сетью и землей, применение отсасывающих трансформаторов, калибрование воздушных линий. Такие мероприятия дороги и на них приходится до 25 % общей суммы затрат на электрификацию железнодорожных линий.

На железных дорогах России используют две системы электроснабжения: постоянного и однофазного переменного тока. Тяга на трехфазном переменном токе не получила распространения, поскольку технически сложно изолировать близко расположенные провода двух фаз контактной сети (третья фаза — рельсы).
Электрический подвижной состав обеспечивают тяговыми двигателями постоянного тока, так как предлагаемые модели двигателей переменного тока не отвечают предъявляемым требованиям по мощности и надежности. Поэтому железнодорожные линии снабжают системой однофазного переменного тока, а на локомотивах устанавливают специальное оборудование, преобразующее переменный ток в постоянный.
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 колебания напряжения: при постоянном токе — 2,7. 4 кВ, при переменном — 21 . 29 кВ. На отдель­ных участках железных дорог допускается уровень напряжения не менее 2,4 кВ при постоянном токе и 19 кВ — при переменном.
Основными параметрами, характеризующими систему электроснабжения электрифицированных железных дорог, являются мощность тяговых подстанций, расстояние между ними и площадь сечения контактной подвески.
На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный. Все оборудование, подающее переменный ток, размещается на открытых площадках, а выпрямители и вспомогательные агрегаты — в закрытых помещениях. От тяговых подстанций электроэнергия поступает в контактную сеть по питающей линии — фидеру.

Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его полярность, относительно низкое напряжение и отсутствие возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего. Рельсы, служащие проводниками тока разной полярности, и земляное полотно представляют собой систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов и искусственных сооружений. Для предотвращения этого применяют соответствующие защитные устройства (анодные заземлители, катодные станции и др.).
Из-за относительно низкого напряжения (U= 3 кВ) в системе постоянного тока по контактной сети к электрическому подвиж­ному составу подводится мощность при большой силе тягового тока. Для этого тяговые подстанции размещают недалеко друг от друга (10. 20 км) и увеличивают площадь сечения проводов контактной подвески.
При переменном токе повышается эффективность использования электрической тяги, поскольку по контактной сети передается требуемая мощность при меньшей силе тока по сравнению с системой постоянного тока. Тяговые подстанции в этом случае рас­полагаются на расстоянии 40. 60 км друг от друга. Их задачей является только понижение напряжения со ПО. 220 до 25 кВ, по­этому их техническое оснащение проще и дешевле, чем у тяговых подстанций постоянного тока. Кроме того, в системе однофазного переменного тока площадь сечения проводов контактной сети примерно в два раза меньше. Для размещения оборудования на тяго­вых подстанциях при переменном токе используют открытые площадки. Однако конструкция локомотивов и электропоездов при переменном токе сложнее, а их стоимость выше.
В результате воздействия электромагнитного поля переменного тока на металлические конструкции и коммуникации, располо­женные вдоль железнодорожных путей, в них появляется опасное для людей напряжение, а в линиях связи и автоматики возникают помехи. Поэтому применяют особые меры защиты сооружений. Затраты на такие защитные меры, как улучшение электрической изоляции между рельсами и землей, замена воздушных линий кабельными или радиорелейными, составляют 20. 25 % общей сто­имости работ по электрификации.

Читайте также:  Сони альфа 6300 обзор

Стыкование контактных сетей линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют на специальных железнодорожных станциях. В ряде случаев, когда создание таких станций представляется нецелесообразным, применяют электровозы двойного питания, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

На отечественных электрифицированных дорогах применяются две системы электроснабжения: постоянного тока номинальным напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока напряжением 25 кВ стандартной частоты 50 Гц. Причем в обоих случаях на элек- троподвижном составе используются тяговые двигатели только постоянного тока, поскольку до сих пор не создан надежный и экономичный тяговый двигатель переменного тока (см. главу 12).

В зависимости от рода тока и величины напряжения, различают и способы (схемы) питания ЭПС. Общим является использование в цепи питания рельсов. При постоянном токе они служат одним из полюсов (+ и —), а при переменном — одной из фаз питающей системы.

При эксплуатации всегда стремятся обеспечить необходимый уровень напряжения на токоприемниках ЭПС и возможно меньшие потери энергии в тяговой сети, так как от этого зависит скорость движения поездов (рис. 11.2).

Напряжение на токоприемниках в обычных условиях должно быть не ниже 21 кВ и не более 29 кВ при переменном токе напряжением 25 кВ, и не ниже 2,7 кВ и не более 4 кВ при постоянном токе напряжением 3 кВ. Только на отдельных участках с разрешения ОАО «РЖД»

Рис. 11.2. Этапы преобразования энергии и характер ее потерь допускается уровень напряжения не менее 19 кВ при переменном токе и 2,4 кВ при постоянном токе.

Недостатком системы электроснабжения постоянного тока является его полярность. Рельсы практически невозможно полностью изолировать от земли. Поэтому часть тягового тока ответвляется в землю; он проходит по земле по различным направлениям и поэтому получил название блуждающего. Из-за разности потенциалов между рельсами и землей, а также между металлическими элементами искусственных сооружений и землей, возникает электролиз, что приводит к электрохимической коррозии. В результате уменьшается срок службы рельсов и сооружений (арматуры железобетонных сооружений, мостов, эстакад и т.п.) и во избежание их разрушения приходится применять соответствующие защитные меры (анодные заземлители, катодные станции и др.).

На дорогах, электрифицированных по системе постоянного тока, питание ЭПС производится через тяговые подстанции, преобразующие трехфазный ток в постоянный с понижением напряжения. Для этой цели на подстанциях применяют трансформаторы, преобразователи (выпрямители) и другое оборудование. В настоящее время широко используют силовые кремниевые полупроводниковые преобразователи, называемые тиристорами. Они обладают высокой надежностью, простотой устройства, компактностью и легки в управлении и обслуживании. Оборудование переменного тока на тяговых подстанциях располагается на открытых площадках, а преобразователи и вспомогательные агрегаты и устройства — в закрытых помещениях.

Читайте также:  Яндекс диск корзина восстановить

От тяговых подстанций электроэнергию подают в контактную сеть по питающей линии (ее называют еще фидером).

Основным недостатком системы постоянного тока является относительно низкое напряжение (U— 3 кВ). В результате по контактной сети к ЭПС подводится мощность (W= UI) с большой силой тока (/). Чтобы напряжение не оказалось меньше допускаемого минимального, на дорогах постоянного тока расстояние между тяговыми подстанциями невелико и составляет в среднем 15— 20 км (в отдельных случаях 7—10 км), чем реже расположены подстанции, тем больше потери энергии и ниже напряжение на токоприемниках ЭПС.

Кроме того, для передачи больших по силе токов приходится увеличивать площадь сечения проводов контактной подвески или дополнительно подвешивать усиливающие провода. А это значительно удорожает устройства электроснабжения, увеличивает расход материалов и особенно меди.

Применение на железных дорогах системы однофазного переменного тока с номинальным напряжением 25 кВ дает возможность повысить технико-экономические показатели электрической тяги. Это происходит потому, что по контактной сети передается та же мощность при меньшей величине силы тока по сравнению с системой постоянного тока, что позволяет уменьшить сечение проводов контактной сети примерно в 2 раза и увеличить расстояние между подстанциями до 40—60 км, уменьшив их количество. Тяговые подстанции при этой системе являются по существу трансформаторными станциями, понижающими напряжение с 110—220 кВ до 25 кВ. Их устройство и эксплуатация значительно проще и дешевле подстанций постоянного тока, так как они не имеют агрегатов для преобразования энергии и связанного с ним вспомогательного оборудования.

Кроме того, все устройства и оборудование подстанций переменного тока размещаются на открытых площадках, что так же уменьшает затраты по сравнению с подстанциями на постоянном токе. Вместе с тем электроподвижной состав переменного тока по конструкции значительно сложнее и дороже из-за необходимости размещения на локомотиве устройства для преобразования переменного тока в постоянный для питания тяговых электродвигателей.

Для повышения эффективности системы переменного тока при больших размерах движения поездов и роста их массы, во избежание потерь энергии и напряжения применяется система электроснабжения 2 х 25 кВ. При такой системе через каждые 8—15 км устанавливают линейные автотрансформаторы на 50 кВ, которые включают между питающим проводом и контактной подвеской. При этом существенно снижаются потери энергии в тяговой сети. В данном случае между контактной и рельсовой сетями сохраняется напряжение 25 кВ, что позволяет эксплуатировать тот же ЭПС переменного тока.

При системе постоянного тока суммарная площадь сечения дорогостоящих проводов контактной сети равна 440—550 мм 2 . Поскольку невозможно применять в контактной подвеске провода такой большой площади сечения, параллельно им подвешивают дополнительные провода, называемые усиливающими.

При системе переменного тока с напряжением 25 кВ, площадь сечения проводов контактной сети составляет 120—160 мм 2 .

Система 2 х 25 кВ позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 70—90 км при площади сечения проводов около 260 мм 2 . Электрификация по этой системе является весьма перспективной.

Существенным недостатком переменного тока является электромагнитное влияние, которое он оказывает на металлические сооружения и коммуникации, расположенные вдоль железнодорожных путей. В результате на них наводится опасное напряжение, а на воздушных линиях связи и автоматики возникают серьезные помехи. Поэтому для обеспечения нормальной работы указанных устройств и объектов применяют меры защиты сооружений, а воздушные линии заменяют на кабельные или радиорелейные. Защитные меры — это усиление изоляции между рельсовой сетью и землей, применение отсасывающих трансформаторов, калибрование воздушных линий. Такие мероприятия дороги и на них приходится до 25 % общей суммы затрат на электрификацию железнодорожных линий.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector