Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный

университет путей сообщения»

Кафедра «Электроснабжение транспорта»

И.В. Игнатенко

Электроснабжение железных дорог

В 2 частях

Часть 1

Рекомендовано

Методическим советом ДВГУПС

в качестве учебного пособия

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2013

УДК 621.331:625.1 (075.8)

ББК О 217я73

И 264

Рецензенты:

Кафедра “Электроснабжение железнодорожного транспорта”

Омского государственного университета путей сообщения

(зав. кафедрой доктор технических наук, профессор

О.А. Сидоров

Главный инженер службы электрификации и электроснабжения

Дальневосточной дирекции инфраструктуры – структурного подразделения Центральной дирекции инфраструктуры ­– филиала ОАО «РЖД» С.Ю. Дрокин

Игнатенко, И.В.

И 264

Электроснабжение железных дорог : учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1 / И.В. Игнатенко. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2013. – 113 с. : ил.

Учебное пособие соответствует ФГОС ВПО по направлению подготовки дипломированных специалистов 190901.65 «Системы обеспечения движения поездов».

Учебное пособие состоит из двух частей. В части 1 рассмотрены общие сведения об электрических железных дорогах; системы электроснабжения железных дорог; расчет системы электроснабжения электрических железных дорог; режим напряжения в тяговой сети; обеспечение оптимальной, экономически эффективной работы системы тягового электроснабжения.

Предназначено для студентов 4-го и 5-го курсов всех форм обучения, изучающих дисциплины «Электроснабжение железных дорог», «Системы тягового электроснабжения».

УДК 621.331:625.1 (075.8)

ББК О 217я73

© ДВГУПС, 2013

Введение

Железнодорожный транспорт является ключевым звеном в транспортной инфраструктуре России и имеет важное экономическое и стратегическое значение. Основная его функция заключается в обеспечении заданных объемов грузо- и пассажироперевозок по сети железных дорог. Система тягового электроснабжения как структурный элемент электрифицированной железной дороги направлена на обеспечение надежного и бесперебойного электроснабжения тяговых и стационарных (нетяговых) потребителей для поддержания непрерывного перевозочного процесса.

На проходящем саммите АТЭС в сентябре 2012 г. в г. Владивостоке был отмечен высокий потенциал России в создании международных транспортных коридоров между странами Азии и Европы, подчеркнута необходимость их расширения, обеспечения надежной перевозки грузов с минимальными затратами времени. Также в соответствии с Программой повышения массы и длины грузовых поездов на ряде направлений сети железных дорог России произошло увеличение грузопотока от 6000 до 9000 т, требующего организации движения, а на отдельных специализированных линиях от 10–12 до 18 тыс. т. На таких участках значительно возрастет энергопотребление. Повышения энергетических возможностей системы тягового электроснабжения требует и высокоскоростное движение (скорость 300–350 км/ч), такие поезда потребляют энергии не меньше, чем тяжеловесные.

Пропускная способность железных дорог определяется по всем подразделениям и хозяйствам филиалов железных дорог, имеющим отношение к перевозочному процессу. И чаще всего ключевым, ограничивающим (лимитирующим) хозяйством является хозяйство электроснабжения и электрификации. В настоящее время необходимо решать задачи повышения пропускной способности как за счет внедрения новых мощностей, выбора новых систем тягового электроснабжения, внедрения нового современного электроподвижного состава, так и применения энергосберегающих технологий.

Поэтому другой важной задачей, поставленной перед железнодорожным транспортом в «Энергетической стратегии ОАО "Российские железные дороги" на период до 2010 г. и на перспективу до 2030 г.», является снижение энергоемкости перевозочного процесса и удельных энергозатрат на тягу поездов.

ОАО «РЖД» в соответствии с Федеральным законом от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности …» и приказом Федеральной службы по тарифам (ФСТ России) от 31 августа 2010 г. № 421-т «Об установлении требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности в сфере железнодорожных перевозок: ОАО «РЖД» должно разрабатывать и внедрять мероприятия в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности системы тягового электроснабжения.

Техника электрических железных дорог неуклонно совершенствуется, надежность электроснабжения железных дорог повышается. А для этого стране нужны высококвалифицированные специалисты, которые хорошо знакомы с устройствами энергоснабжения и перспективами развития науки и техники в этой отрасли.

Первые фундаментальные исследования электрической тяги на российских железных дорогах в начале ХХ в. выполнили А.В. Вульф, Г.О. Графтио, А.Б. Лебедев, Г.К. Мерчинг, М.А. Шателен, В.А. Шевалин. В более позднее время были опубликованы классические учебники и труды А.Е. Алексеева, И.И. Власова, И.П. Исаева, Н.Н. Кострамитина, А.С. Курбасова, В.Б. Меделя, К.Г. Марквардта, Р.И. Мирошниченко, М.А. Петрова, В.Е. Розенфельда, Н.Д. Сухопрудского, Б.Н. Тихменева и др. Большой вклад в развитие систем электроснабжения электрических железных дорог внесли современные отечественные ученые доктора наук, профессора Б.А. Аржанников, В.А. Бессонов, А.Т. Бурков, А.С. Бочев, М.П. Бадер, В.А. Вологин, Л.А. Герман, А.Т. Демченко, Б.Е. Дынькин, Ю.И. Жарков, А.В. Котельников, В.Н. Ли, В.П. Михеев, Р.Р. Мамошин, Г.П. Маслов, В.Я. Овласюк, В.Н. Пупынин, О.А. Сидоров, Е.П. Фигур- нов и др.

Данное учебное пособие построено таким образом, чтобы читатель мог использовать его в качестве вспомогательного «ключа» как к изучению классических учебников дисциплины «Электроснабжение железных дорог», так и современной литературы, которая направлена на решение актуальных задач транспортной инфраструктуры [1–16]. Изучив пособие, студент должен знать: основные преимущества и недостатки электрической тяги; основные характеристики различных систем электрической тяги; схемы питания и фазировки тяговых подстанций постоянного и переменного тока; схемы питания и секционирования контактной сети; методы расчета режимов тяговой сети; влияние режима напряжения в контактной сети на работу ЭПС.

Автор выражает благодарность за помощь в создании учебного пособия преподавателям кафедры А.М. Мартовицкому, Л.А. Зайцевой, А.Ф.Титову.