Лабораторная работа № 2. Тема. Изучение устройства тяговых сетей.

2.1. Общие сведения об устройстве тяговой сети.

Питание контактных электровозов осуществляется при помощи тяговой сети. Последняя состоит из питающих и усиливающих линий (кабелей), контактного (воздушного) провода, рельсового пути и отсасывающих кабелей. Места присоединения питающих (усиливающих) кабелей к контактному проводу и отсасывающих к рельсовому пути получили соответственно названия питающих и отсасывающих пунктов. (Питающие и отсасывающие линии (кабели) иногда, по старой терминологии, называют фидерами.) При электрической тяге, в том числе и подземной, обычно питающие линии соединяют контактный провод с положительной шиной тяговой подстанции, а отсасывающие кабели – рельсовый путь с отрицательной шиной подстанции.

Схема питания тяговой сети подземной электровозной откатки представлена на рис. 2.1.

Контактный провод в большинстве случаев секционируется, т.е. разделяется на отдельные, изолированные друг от друга участки, которые в общую контактную линию включаются при помощи участковых (секционных) разъединителей 6. Участки друг от друга изолируются участковыми (секционными) изоляторами 7. Секционирование контактной сети имеет целью облегчение ремонта сети и ликвидацию аварий путем отсоединения поврежденного участка с сохранением возможности эксплуатации остальных участков, имеющих самостоятельное питание.

В соответствии с ПТЭ секционные изоляторы и разъединители должны устанавливаться через каждые 500 м контактной сети, а также на всех ответвлениях. В некоторых случаях питание каждого участка контактного провода осуществляется при помощи отдельных питающих линий.

Рис. 2.1. Схема питания тяговой сети: 1 – максимальный автоматический выключатель; 2 и 3 – соответственно питающий и отсасывающий кабель; 4 и 5 – соответственно питающий и отсасывающий пункт; 6 и 7 – участковый соответственно выключатель и изолятор

2.2. Системы электроснабжения тяговых сетей

В качестве стандартных для питания тяговых сетей при откатке контактными электровозами приняты напряжения постоянного тока 250 и 550 В, а на шинах тяговых подстанций – 275 и 600 В. Следует отметить, что на шахтах преимущественно применяется система напряжением 250–275 В. На отдельных рудных шахтах в опытном порядке эксплуатируется электровозная откатка с напряжением тяговой сети 550–600 В.

В настоящее время в шахтах используются две системы электро­снабжения тяговых сетей:

- централизованная, при которой тяговая сеть горизонта питается от тяговой подстанции, установленной в околоствольном дворе, по одному или нескольким питающим и отсасывающим кабелям (рис. 2.1);

- децентрализованная, при которой протяженная тяговая сеть горизонта разбита на участки, каждый из которых питается от отдельной тяговой подстанции (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Децентрализованная схема питания контактной сети.

Для указанной на рис. 2.1 схемы электроснабжения подземной электровозной откатки характерно наличие участков с односторонним питанием. При таком питании просто осуществляется защита тяговой сети от токов к.з., однако в некоторых случаях оно не обеспечивает нормального эксплуатационного режима работы транспорта. Особенно это ощутимо при большой длине откатки и значительной тяговой нагрузке, когда падение напряжения в тяговой сети достигает недопустимых значений. Вследствие чрезмерного падения напряжения уменьшается скорость движения, а следовательно и производительность откатки. Появление значительных разностей потенциалов в отдельных точках рельсовой цепи приводит к возрастанию блуждающих токов.

Длина участка при одностороннем питании, определенная по максимально допустимому падению напряжения в тяговой сети (30% согласно практике проектирования) при одновременной работе трех 10-тонных электровозов, не превышает 1,5 км (сечение контактного провода 100 мм², рельсы РЗЗ). Дальнейшее увеличение протяженности и производительности откатки требует разработки более современных и более мощных систем электроснабжения подземных тяговых сетей.

Возможно несколько путей решения этой проблемы: увеличение пропускной способности тяговой сети путем параллельной прокладки контактных проводов и усиливающих кабелей, а также применения питающих и отсасывающих кабелей большого сечения; децентрализация питания контактной сети при увеличении числа тяговых подстанций; повышение напряжения в тяговой сети.

Наиболее актуальным является совершенствование систем электроснабжения подземного электровозного транспорта при существующем номинальном напряжении тяговой сети 275В, так как переход на более высокое напряжение на действующих шахтах связан с рядом серьезных трудностей.

При схеме децентрализованного электроснабжения (рис. 2.2) можно осуществить двустороннее (раздельное или параллельное) питание участков контактной сети. При параллельном двустороннем питании длина откатки, определенная по допустимому падению напряжения при одинаковой тяговой нагрузке и наиболее неблагоприятном ее расположении, в 4 раза больше, чем при одностороннем питании. Однако двустороннее питание контактной сети от смежных тяговых подстанций влечет за собой усложнения и удорожания защитных устройств; участки сети в случае децентрализованного питания должны быть изолированы один от другого. При децентрализации электроснабжения повышается надежность работы откатки вследствие создания рассредоточенного резерва тяговых агрегатов, а также уменьшаются блуждающие токи и связанная с ними опасность электрокоррозии. При этом часть подстанций можно выполнять передвижными. Однако основная тяговая подстанция, сооружаемая, как правило, в околоствольном дворе, на весь срок службы шахты должна быть стационарной.

Внедрение схем децентрализованного питания возможно только на основе автоматизированных полупроводниковых стационарных и передвижных тяговых подстанций, обеспечивающих надежную работу без постоянного обслуживающего персонала.