Схемы питания и секционирования контактной сети
Лекция № 13
Тема: СХЕМЫ ПИТАНИЕ И СЕКЦИОНИРОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ
(лекция –1 час)
Схемы питания и секционирования контактной сети
На электрифицированных железных дорогах электроподвижной состав (э. п. с.) получает электрическую энергию через контактную сеть от тяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии друг от друга, чтобы были обеспечены необходимое напряжение на э. п. с. и защита от токов короткого замыкания. При системе электроснабжения постоянного тока (рис. 13.1, а) в контактную сеть электрическая энергия поступает от шин положительной полярности напряжением 3,3 кВ тяговых подстанций и возвращается после прохождения через тяговые двигатели э. п. с по рельсовым цепям, присоединенным к шинам отрицательной полярности. Расстояние между тяговыми подстанциями постоянного тока в зависимости от грузонапряженности колеблется в широких пределах (7—30 км).
В системе электроснабжения однофазного переменного тока (рис. 13.1, б) электроэнергия в контактную сеть поступает от двух фаз а и b напряжением 27,5 кВ и возвращается также по рельсовой цепи к третьей фазе с. При этом питание осуществляют одной фазой встречно на фидерную зону с чередованием питания для последующих фидерных зон с целью выравнивания нагрузок отдельных фаз энергоснабжающей системы. При этой системе электроснабжения вследствие высокого напряжения тяговые подстанции представляется возможным располагать через 40—60 км.
Рис. 13.1 Принципиальная схема питания электрифицированной линии постоянного (а) и переменного тока (б): 1 — тяговые подстанции; 2 — посты секционирования
Применяется также система электроснабжения 2×25 кВ с автотрансформаторами (рис. 13.2), при которой на тяговой подстанции установлены специальные однофазные трансформаторы, вторичные обмотки которых состоят из двух секций, каждая рассчитана на 27,5 кВ. Эти секции соединены последовательно, а общая точка подключена к рельсам. Вывод одной секции вторичной обмотки подключен к проводам контактной сети, а другой — к дополнительному питающему проводу, который подвешивают на опорах контактной сети. Таким образом, контактная сеть и питающий провод с учетом потери напряжения находятся под напряжением 25 кВ по отношению к земле, а между ними напряжение равно 50 кВ.
Рис. 13.2. Принципиальная схема электрифицированной линии по системе 2×25 кВ
В межподстанционной зоне на расстоянии 8—15 км друг от друга установлены автотрансформаторы с коэффициентом трансформации, равным 2. Автотрансформаторы подключены к проводам контактной сети и питающему проводу, а средняя точка — к рельсам.
При этой системе электроснабжения 2×25 кВ электрическая энергия от тяговой подстанции передается по проводам контактной сети к питающему проводу при номинальном напряжении 50 кВ, в результате ток в тяговой сети вдвое меньше, чем потребляемый электровозами, что уменьшает потери напряжения и энергии и позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 100 км. При движении поезда по участку автотрансформаторы принимают нагрузку, понижают напряжение до 25 кВ и подают его в контактную сеть, от которой питаются электровозы.
Как правило, на электрифицированных железных дорогах применяют схему двухстороннего питания. Каждый находящийся на линии локомотив получает энергию от двух тяговых подстанций. Исключение составляют участки контактной сети, расположенные в конце электрифицированной линии, где может быть применена схема консольного (одностороннего) питания от крайней тяговой подстанции.
Контактную сеть делят на отдельные электрически не связанные участки (секции), для чего у тяговых подстанций и постов секционирования устраивают изолирующие сопряжения — это так называемое продольное секционирование. Каждая секция получает электроэнергию от питающей линии тяговой подстанции и от соседних секций контактной сети через пост секционирования.
При продольном секционировании с помощью изолирующих сопряжений выделяют в отдельные секции контактную сеть каждого перегона и станции. Эти секции между собой соединяются секционными разъединителями, что позволяет при необходимости отключать любую из секций от электрического питания. В некоторых случаях контактную сеть крупных тоннелей или мостов с ездой понизу также выделяют в отдельные секции.
В системе электроснабжения однофазного переменного тока с целью снижения магнитного влияния на смежные сети устанавливают отсасывающие трансформаторы с коэффициентом трансформации, равным единице, на расстоянии 3—4 км друг от друга (рис. 13.3), где контактная сеть разделяется изолирующими сопряжениями. Первичную обмотку такого трансформатора подключают в пределах изолирующего сопряжения в рассечку контактной сети, а вторичную — в рассечку .провода обратного тока.
Рис. 13.3. Принципиальная схема включения отсасывающих трансформаторов
На крупных станциях, имеющих несколько электрифицированных парков, контактная сеть отдельных парков выделяется в самостоятельные секции с питанием при возможности непосредственно от тяговой подстанции.
На двухпутных и многопутных участках электрически разделяют контактную сеть каждого главного пути перегона и станции от других путей — это так называемое поперечное секционирован и е. В этом случае на станциях контактную сеть группы путей выделяют в отдельные секции и питают их электроэнергией от главных путей через секционные разъединители, которые при необходимости могут быть отключены. Секции контактной сети на соответствующих съездах между главными и группами второстепенных путей изолируют секционными изоляторами. Этим достигается электрическое разделение каждого главного пути и секций второстепенных путей, что облегчает схему и устройство защиты и дает возможность при повреждении или отключении одной из секций осуществлять движение поездов по другим секциям и главным путям. Допускается на промежуточных станциях контактную сеть одного или двух путей подключать к контактной сети главных путей.
На контактной сети участков переменного тока у тяговых подстанций монтируют два рядом расположенных изолирующих сопряжения с нейтральной вставкой между ними. Это вызвано тем, что смежные секции питаются от разных фаз и даже кратковременное соединение их между собой через полоз токоприемника, проходящего по изолирующему сопряжению, вызывает короткое замыкание сети.
На подстанции, питающей контактную сеть, осуществляется защита от токов короткого замыкания с помощью быстродействующих автоматических выключателей на линиях постоянного тока и масляных выключателей на линиях переменного тока.
Кроме того, для защиты контактной сети от токов перегрузки и коротких замыканий между тяговыми подстанциями устанавливают посты секционирования. На двухпутных и многопутных участках выключателями поста секционирования электрически соединяют контактную сеть параллельно расположенных главных путей. Таким образом создается схема узлового питания, при которой э. п. с. получает электроэнергию по контактной сети всех главных путей от двух тяговых подстанций. При схеме узлового питания в случае повреждения на каком-либо из участков между тяговой подстанцией и постом секционирования защитная аппаратура отключит сеть только того участка, где произошло повреждение, а по остальным может продолжаться движение поездов. На грузонапряженных двухпутных и многопутных линиях для повышения напряжения на токоприемнике предусмотрено параллельное соединение контактных сетей в нескольких местах между тяговыми подстанциями, которое осуществляется установкой специальных пунктов параллельного соединения.
Все разъединители контактной сети в зависимости от назначения и частоты переключений оборудуют двигательными (для дистанционного управления) или ручными приводами. При этом обязательно двигательные приводы должны быть у разъединителей питающих линий тяговых подстанций, постов секционирования, автотрансформаторов и у разъединителей, участвующих в схемах профилактического подогрева и плавки гололеда на контактной сети. Дистанционно управляют разъединителями с пунктов, где постоянно находится дежурный персонал: с района контактной сети, с тяговой подстанции, из помещений дежурного по станции, парка и депо. На участках с телеуправлением двигательные приводы разъединителей вводят в систему телеуправления и переключают их с энергодиспетчерского пункта.
Для каждого участка электрифицированной линии разрабатывают схему питания и секционирования контактной сети, на которой показывают расположение: тяговых подстанций и постов секционирования, автотрансформаторов и отсасывающих трансформаторов, пунктов группировки на станциях стыкования, пунктов параллельного соединения, линий два провода — рельс (ДПР), питающих и отсасывающих линий, линий 6 или 10 кВ продольного электроснабжения и линий питания автоблокировки, пересечений контактной сети воздушными линиями электропередачи и искусственными сооружениями, станций и остановочных пунктов.
Ha схеме питания и секционирования отражают также нормальное положение (включенное — заштрихованный кружок или отключенное) для каждого из разъединителей и его обозначение. Продольные разъединители и соответствующие им изолирующие сопряжения обозначают первыми буквами русского алфавита А, Б, В, Г и т. д., разъединители, устанавливаемые на питающих линиях, — буквой Ф, поперечные — буквой П. К каждой из указанных букв случае необходимости добавляют цифровой индекс, соответствующий, как правило, номерам путей и направлений. На схемах, кроме того, указывают но мера путей, секционных изоляторов, а также воздушных стрелок, последние должны соответствовать номерам стрелочных переводов. На схемах питания и секционирования применяют следующие условные обозначения:
При разработке схем питания и секционирования контактной сети электрифицированной линии используют принципиальные схемы секционирования, разработанные на основе опыта эксплуатации, с учетом затрат на сооружение контактной сети.
На промежуточных станциях предусматривают секционирование контактной сети с обеих сторон станций (рис. 13.4).
Рис. 13.4 Схема секционирования контактной сети станции:
а — с количеством электрифицированных второстепенных путей до трех с каждой стороны; б — с количеством электрифицированных путей более трех
Продольные разъединители оборудуют двигательными приводами в обеих горловинах. На двухпутных участках в пределах станции устанавливают поперечный секционный нормально отключенный разъединитель П.
Группа путей отделяется от главного пути и питается через нормально включенный секционный разъединитель П. Если на станции имеется путь, предназначенный для погрузочно-разгрузочных работ, то контактная сеть над ним отделяется от остальных путей с питанием через секционный разъединитель 3 с заземляющим ножом.
При наличии в одной из горловин станции поста секционирования продольное разделение контактной сети выполняют, как показано на рис. 13.5.
Рис. 13.5. Схема секционирования контактной сети на станции с постом секционирования
Принципиальная схема питания и секционирования на станции двухпутной линии постоянного тока при наличии тяговой подстанции (ТП) показана на рис. 13.6. На питающей линии непосредственно у тяговой подстанции устанавливают разъединители с двигательными приводами и, кроме того, при длине линии более 150 м у контактной сети дополнительно разъединители с ручным приводом, при длине более 750 м — - с двигательным.
Рис. 13.6. Схема питания и секционирования контактной сети двухпутной линии на станции с тяговой подстанцией постоянного тока
На линии переменного тока с тяговыми подстанциями в отличие от линий постоянного тока в одной из горловин монтируют нейтральные вставки, а разъединители на питающих линиях устанавливают непосредственно у контактной сети (рис. 13.7).
Рис. 13.7. Схема питания и секционирования контактной сети на станции с тяговой подстанцией переменного тока на двухпутной (а) и на однопутной (б) линиях
Автотрансформаторы в системе электроснабжения 2×25 кВ подключают к контактной сети разъединителями с двигательными приводами.
Контактную сеть парков прибытия и отправления на больших станциях выделяют в отдельные секции и нередко подразделяют на группы, что дает возможность отключать часть контактной сети парка для ремонта. Секционирование на станционных путях по возможности должно быть выполнено так, чтобы при отключении одной из секций сохранилась возможность приема и отправления поездов на остальные секции станций.
В здании депо контактная сеть каждого пути секционируется отдельно и имеет индивидуальный секционный разъединитель с заземляющим контактом. Для обеспечения безопасности при осмотре и ремонте подвижного состава эти разъединители снабжают световыми указателями, устанавливаемыми внутри и снаружи депо над воротами соответствующего пути и механически или электрически связанными с положением разъединителя.
Выполнение ремонтных и восстановительных работ в процессе эксплуатации требует временного изменения нормальной схемы питания и секционирования. Изменение схемы не должно нарушать условия обеспечения защитой от токов короткого замыкания (к. з.). Поэтому заблаговременно разрабатывают специальные схемы конкретно для каждого участка, предусматривающие, кроме нормального, следующие режимы работы:
на тяговой подстанции отключены агрегаты и подстанция работает в режиме поста секционирования;
отключена тяговая подстанция полностью и в связи с этим продольные разъединители контактной сети включены;
отключен пост секционирования и включены в этом районе продольные разъединители контактной сети;
включены нормально отключенные продольные секционные разъединители контактной сети у тяговой подстанции;
включены поперечные разъединители контактной сети на станции.
Для каждого режима работы рассчитывают токи к.з. в наиболее удаленной точке контактной сети. Если при этом значение тока к.з. получается меньшим или равным с учетом коэффициента запаса по току уставки защиты на питающей линии тяговой подстанции или поста секционирования, уменьшают уставку защиты на .время ремонтных работ. На двухпутных и многопутных участках в этих случаях можно изменить схему питания и секционирования контактной сети путем параллельного соединения ее. При этом одну из питающих линий тяговой подстанции отключают, чем достигается увеличение тока к.з, на оставшейся в работе питающей линии.