Воздушная контактная сеть
Лекция №1
Тема: ВВЕДЕНИЕ. КОНТАКТНАЯ СЕТЬ И ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ.
(лекция –1 час)
Воздушная контактная сеть
Общие сведения. Электровоз и электропоезд на электрифицированных железных дорогах представляют неавтономный вид тяги, т. е. вид тяги, при котором тяговые двигатели, расположенные на локомотиве и приводящие его в движение, получают электрическую энергию от стационарных источников — электрических станций. Электрическая энергия от электрических станций передается потребителям через ряд воздушных линий и подстанций с различным уровнем напряжения (рис.1.1). На электрифицированную железную дорогу энергия поступает на тяговые подстанции, где ее преобразуют к такому роду тока и напряжению, которые используются на электроподвижном составе (э. п. с.).
Рис. 1.1. Принципиальная схема питания электроподвижного состава (а) в схема электроснабжения участка железной дороги (б):
I—первичная (внешняя) система электроснабжения; II—тяговая система электроснабжения; III—электроподвижной состав; 1—тепловая электростанция 2 —линия электропередачи; 3 —районная подстанция: 4 — линия электропередачи от районной к тяговой подстанции; 5 — тяговая подстанция; 6 - питающая линия; 7 — отсасывающая линия; 8 — контактная подвеска; 9 — рельсы, 10—э. п. с.
От тяговых подстанций электрическую энергию передают э.п. с. по двухпроводной сети постоянного или переменного тока. При этом в качестве одного из проводов используют специальный так называемый контактный провод, подвешенный вдоль всего пути на опорных конструкциях. Такую контактную подвеску называют простой (рис. 1.2, а). Вторым проводом на железных дорогах являются рельсы.
На э.п.с, размещают токоприемники, которые в рабочем состоянии прижимаются к контактному проводу и обеспечивают электрический контакт
Контактная сеть в сочетании с токоприемниками э.п.с. представляет главную особенность электрифицированной железной дороги.
Таким образом, электрическая энергия движущемуся локомотиву передается через два подвижных контакта: между контактным проводом и токоприемником, между рельсами и колесами.
На электрифицированных железных дорогах, где пропускают поезда с повышенными скоростями, контактный провод подвешивают к продольному так называемому несущему тросу. Этот трос крепят к опорным конструкциям, поддерживающим его в необходимом положении. Систему, состоящую из контактного провода и несущего троса, называют цепной контактной подвеской (рис - 1.2, б).
Рис. 2.2. Простая (а) и цепная (б) контактные подвески:
1-контактный провод; 2-изолятор; 3-опора; 4-несущий трос; 5-струна; 6-фиксатор;
7-консоль
Все устройства, включающие в себя контактную подвеску и поддерживающие ее конструкции, составляют контактную сеть. Иначе, контактная сеть является электроустановкой, назначение которой—передавать электрическую энергию от тяговой подстанции к э. п. с. через непосредственный контакт с его токоприемниками. Контактная подвеска является основной частью контактной сети.
К тяговым подстанциям контактную подвеску присоединяют питающими проводами (фидерами), а рельсы—отсасывающими проводами (фидерами). Эти линии выполняют обычно воздушными и реже — кабельными. Контактная и рельсовая сети, питающие и отсасывающие линии, получили одно обобщающее название—тяговая сеть.
До 1956 г. на железных дорогах СССР применяли только систему электрической тяги на постоянном токе напряжением 3 кВ, затем начали широко внедрять систему однофазного тока промышленной частоты напряжением 25 кВ (ГОСТ 6962—54). Протяженность линий, электрифицируемых на постоянном токе, непрерывно уменьшается.
На дорогах постоянного тока площадь сечения проводов контактной подвески по условиям потерь энергии и напряжения может быть недостаточной. В этом случае на опорах контактной сети подвешивают дополнительные провода, которые в нескольких точках присоединяют параллельно к проводам контактной подвески. Эти провода увеличивают площадь сечения подвески, в электрическом отношении представляют с ней единое целое и поэтому называются усиливающими. Усиливающие, питающие и отсасывающие провода выполнены в виде воздушных линий.
Кроме проводов контактной сети, на опорах со стороны, противоположной пути, подвешивают и другие воздушные линии напряжением 6; 10; 27,5; 35 кВ для питания стационарных потребителей электрической энергии, расположенных вдоль железной дороги. При подвешивании контактного провода необходимо учитывать, что при наибольшем натяжении провода создаются наилучшие условия токосъема, так как движение полоза токоприемника по нему будет происходить значительно спокойнее. Вопросы токосъема, естественно, являются основными при выборе системы подвески, ее размеров и при оценке ее работы.
Есть еще одна особенность контактной сети, на которой следует остановиться. В процессе проектирования всякой системы или инженерного сооружения стремятся сделать их возможно более надежными, принимая во внимание, конечно, и экономические соображения. Надежность любой системы обычно достигается или устройством дублирующих (резервных) элементов, или увеличением их запасов прочности. Надежность работы электрифицированной дороги зависит от надежности работы электрических станций, воздушных линий, тяговых подстанций, контактной сети и э. п. с. Возможности по обеспечению бесперебойной работы участка у этих элементов весьма различны. Все устройства электрифицированной дороги имеют резерв. Подвижной состав имеет резерв, для тяговых подстанций предусматривается дополнительное оборудование; тяговая подстанция питается от разных районных подстанций или как минимум двумя линиями электропередачи от одной районной подстанции. Это позволяет заменять отдельные части оборудования и обеспечивать движение поездов даже при полном прекращении работы одной тяговой подстанции.