5. Монтаж основных устройств тягового электроснабжения

1. Системы электроснабжения тяги

На электрифицированных линиях ЭПС получает электрическую энергию через контактную сеть от тяговых подстанций, располо­женных на таком расстоянии, чтобы было обеспечено необходи­мое напряжение на ЭПС и защита от токов короткого замыкания. При системе электроснабжения постоянного тока (рис. 3.7, а) в контактную сеть электрическая энергия поступает от шин поло­жительной полярности напряжением 3,3 кВ тяговых подстанций и возвращается после прохождения через тяговые двигатели ЭПС по рельсовым цепям, присоединенным к шинам отрицательной по­лярности. Расстояние между тяговыми подстанциями постоянного тока в зависимости от грузонапряженности колеблется в широких пределах (от 7 до 30 км).

В системе электроснабжения однофазного переменного тока (рис. 3.7, б) электроэнергия в контактную сеть поступает от двух фаз а и b напряжением 27,5 кВ и возвращается 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 располагают через 40—60 км.

В системе электроснабжения 2x25 кВ с автотрансформатора­ми (рис. 3.7, <?), при которой на тяговой подстанции установлены специальные однофазные трансформаторы, вторичные обмотки которых состоят из двух секций, каждая рассчитанная на 27,5 кВ.

Рис. 3.7. Схемы тягового электроснабжения: а — постоянного тока 3,0 кВ; б — переменного тока 25 кВ; в — переменно­го тока по системе 2x25 кВ; г — переменного тока 25 кВ с отсасывающими трансформаторами; д — переменного тока 25 кВ по системе ЭУП; 1 — силовой тяговый трансформатор (тяговая подстанция); 2 — выпрямительный агрегат; 3 — распределительное устройство 3,3 кВ; 4 — контактная подвеска; 5 — элек- троподвижной состав; 6 — реактор; 7 — открытый воздушный промежуток (изолирующее сопряжение анкерных участков); 8 — тяговая рельсовая цепь; 9 — распределительное устройство 27,5 кВ; 10 — нейтральная вставка; 11 — автотрансформаторный пункт; 12 — питающий провод; 13 — отсасывающий трансформатор; 14 — усиливающий провод; 15 — экранирующий провод; А, В, С — фазы силового тягового трансформатора; 3 и 25 кВ — уровень напряжения между контактной подвеской и рельсовой цепью; 50 кВ — уровень напряжения между контактной подвеской и питающим проводом; стрелки — направление движения тягового тока (условно)

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 50 кВ.

В межподстанционной зоне на расстоянии от 8 до 15 км установ­лены автотрансформаторы с коэффициентом трансформации 2/1. Автотрансформаторы подключены к проводам контактной сети и питающему проводу, а средняя точка — к рельсам.

При системе электроснабжения 2x25 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 80—100 км. При движении поезда по участку автотрансформаторы принимают нагрузку, понижают напряжение до 25 кВ и подают его в контакт­ную сеть, от которой питается ЭПС.

В системе электроснабжения однофазного тока с целью сниже­ния магнитного влияния на смежные сети устанавливают отсасы­вающие трансформаторы с коэффициентом трансформации 1/1 на расстоянии 3—4 км один от другого (рис. 3.7, г), где контактная сеть разделяется изолирующими сопряжениями. Первичную обмот­ку такого трансформатора подключают в пределах изолирующего сопряжения в рассечку контактной сети, а втроричную — в рассечку обратного тока.

На ряде электрифицированных участках на однофазном пере­менном токе применена система многопроводной тяговой сети с экранирующим (Э) и усиливающим (У) проводами (система ЭУП). Схема системы ЭУП приведена на рис. 3.7, д. Экранирующий про­вод располагается по всему участку между тяговыми подстанциями, соединяется с путевыми дроссель-трансформаторами не чаще чем через два на третий блок-участок и подвешен по опорам контактной сети на одном изоляторе.

Каждый локомотив (ЭПС) получает электроэнергию 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 предусматривают 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.

На крупных станциях, имеющих несколько электрифицирован­ных парков, контактную сеть отдельных парков выделяют 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 секционирование. 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 соединение их между собой через полоз токоприемника, проходящего по изолирующему сопряжению, недопустимо, иначе произойдет межфазное 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 (элегазовых и других), 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 элек- троподвижной состав 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 и снижения сопротивления контактной сети предусмотрено параллельное соединение контактных сетей между тяговыми подстанциями и постами секционирования, которое осу­ществляется установкой пунктов параллельного соединения.