книги из ГПНТБ / Подольский Л.Р. Счетчики электрической энергии электроподвижного состава

Глава III

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОСЧЕТЧИКОВ НА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ

§ 9. УСЛОВИЯ РАБОТЫ СЧЕТЧИКОВ НА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ

Счетчики электрической энергии на магистральном электроподвижном составе работают в специфических условиях.

Тяговые токи, потребляемые из сети, непрерывно из­ меняются по величине в зависимости от профиля пути и режима ведения поезда.

При движении поезда на участках с крутыми подъемами, а также в период пуска потребляемый электровозом или моторным вагоном ток достигает максимальной величины, обычно в несколько раз превышающей средние значения.

При выключенных тяговых двигателях счетчик должен учитывать энергию, потребляемую вспомогательными це­ пями электровозов или моторных вагонов, которая во много раз меньше энергии, потребляемой тяговыми двигателями.

В случае применения рекуперативного торможения счет­ чик должен учитывать энергию, возвращаемую в сеть.

При изменении тяговых нагрузок изменяется также паде­ ние напряжения в контактной сети, и счетчику приходится

(§ 115) напряжение на пантографе при движении электро­ воза должно быть не менее 2 700 в. На других участках при значительном количестве поездов напряжение может пони­ жаться до 2 500 в и менее. Вблизи тяговых подстанций, а также на участках, где применяется рекуперативное тор-

60

можение, напряжение достигает максимальной величины—

3 800 4- 4 000 в.

Счетчик подвергается также весьма значительным пере­ напряжениям, возникающим в электрических сетях во время грозы, а также при отключениях на электровозе дви­ гателей и аппаратов, обладающих большими индуктивно­ стями.

Наряду с тяжелыми условиями работы счетчиков по электрическим режимам счетчики подвергаются значитель­ ной тряске, вызванной колебаниями электровоза при дви­ жении. В особо тяжелых условиях работают счетчики на электровозах серии ВЛ22М, когда они устанавливаются у потолка высоковольтной камеры. Амплитуда их колебаний доходит до 1,3 мм, а частота — до 8 пер/сек. Такие вибрации ускоряют износ опор подвижной системы. В несколько луч­ ших условиях находятся счетчики на электровозах серий ВЛ23, ЧС1, ЧСЗ, Н8 и Т8, а также на моторных вагонах.

Температурные условия, в которых работает счетчик на электроподвижном составе, также непостоянны. В летний период окружающая температура доходит до +504- +60°С, а в зимнее время—до —45 4----50° С. У места установки счет­ чиков на электроподвижном составе обычно действуют зна­ чительные магнитныелоля, создаваемые токонесущими про­ водами, которые также могут искажать показания некото­ рых счетчиков.

Работа счетчиков, особенно в летнее время, происходит при наличии большого количества пыли. Следует отметить, что вследствие колебаний нагрузок температура воздуха в корпусе счетчика все время изменяется, а следовательно, изменяется и его давление. Так как счетчик негерметичен, происходит довольно интенсивный обмен воздуха, находя­ щегося в корпусе счетчика, с запыленным воздухом внеш­ него пространства. Поэтому следует тщательно уплотнять прокладки и подгонять стекла в счетчике.

Из сказанного следует, что условия работы счетчиков на электроподвижном составе весьма тяжелые и поэтому к счет­ чикам предъявляются повышенные требования. Счетчики должны обладать высокой перегрузочной способностью, по­ вышенной чувствительностью, тряскоустойчивостью, ми­ нимальной погрешностью от изменения температуры окру­ жающей среды и внешних магнитных полей; иметь хорошую электрическую изоляцию и выдерживать значительные пе­ ренапряжения; иметь хорошую защиту от пыли. Обычно

61

счетчик должен выдерживать нагрев без повреждения то­ ками, в четыре раза превышающими номинальный, в течение 0,5 сек, а током, в два раза превышающим номинальный, —

втечение 1 мин.

§10. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ И УСТАНОВКА СЧЕТЧИКОВ НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ И МОТОРНЫХ ВАГОНАХ

На электровозах и моторных вагонах счетчики включа­ ются в силовую цепь со стороны заземленной части. Такое включение позволяет иметь низкий потенциал на токовой

Рис. 36. Принципиальная схема включения счетчика типа ДбООм на электровозах серии ВЛ22М с рекуперацией

обмотке, чем уменьшается возможность пробоя изоляции на корпус. Включение счетчика должно быть выполнено так, чтобы он учитывал электрическую энергию всей силовой цепи, т. е. нагрузку от тяговых двигателей и вспомогатель­ ного оборудования. Принципиальная схема включения счетчика ДбООм с добавочным сопротивлением на электро­ возах серии ВЛ22Мприведена на рис. 36. Как видно из ри­ сунка, один вывод добавочного сопротивления 183 счетчика соединяется с высоковольтной цепью со стороны высшего потенциала — у предохранителя 58. Второй вывод сопро­ тивления соединяется с соответствующим зажимом парал­ лельной цепи счетчика, состоящей из щетки, коллектора, подвижной обмотки счетчика и второй щетки, которая соеди-

62

мена с минусовым зажимом («землей») токовой обмотки счетчика.

Места подключения проводов на сопротивлении, счетчи­ ке и высоковольтном предохранителе должны быть опломби­ рованы.

Опломбирование места подключения к высоковольтному предохранителю, а на некоторых электровозах к демпфер­ ному сопротивлению со стороны высшего потенциала может быть заменено припайкой конца провода от добавочного со­ противления к концу провода вспомогательных цепей таким образом, чтобы отключение провода от добавочного сопро­ тивления сопровождалось отключением провода от вспомо­ гательных цепей.

Один из зажимов токовой обмотки присоединяется с по­ мощью нескольких параллельных проводов, суммарное се­ чение которых выбирается по величине тока нагрузки тяго­ вых двигателей и вспомогательных цепей, к заземляющей шине электровоза. К этой же шине подсоединяются минусо­ вые провода групп тяговых двигателей и вспомогательных цепей. Второй зажим токовой обмотки соединяется с «землей».

Схема включения счетчика на электровозе ВЛ22М без рекуперации аналогична описанной. Отличительной осо­ бенностью включения счетчиков на электровозах ВЛ23 и Н8 является отсутствие общих заземляющих шин. На этих электровозах минусовые провода тяговых двигателей и об­ щий минусовый провод вспомогательных машин и аппара­ тов присоединяются непосредственно к плюсовому зажиму счетчика.

На рис. 37 показана принципиальная схема включения счетчика ДбООм на моторных вагонах электропоездов. Эта схема не имеет существенного отличия от ранее рассмотрен­ ной. Особенностью схемы электропоезда ЭР6, оборудован­ ного реостатно-рекуперативным торможением, является то, что для учета рекуперируемой энергии предусмотрен второй счетчик, который включен в цепь тока рекуперации.

Включение счетчика типа AD на электровозах ЧС1 (рис. 38) отличается тем, что вместо токовой обмотки счет­ чика в силовую цепь включен шунт со стороны «земли». По­ тенциальные зажимы шунта соединяются специальными ка­ либрованными проводами с токовой обмоткой счетчика. Шунт с потенциальными проводами должен быть изолиро­ ван от «земли». Минусовый конец параллельной цепи счет-

СЗ

чика соединяется непосредственно с «землей». В отличие от счетчиков ДбООм, Д620 и AF параллельная цепь счетчика AD подключается к добавочному сопротивлению 164 но схеме потенциометра.

ТV

БВ

г _ _ 1 ^

I к высокооольц 'ньш белонога- Iтельным цепям, |моторного и при репного вагонов

Рис. 37. Принципиаль­ ная схема включения счетчика типа ДбООм на моторных вагонах элек­ тропоездов типа ЭР1

Включение токовой обмотки счетчика Д620 на вагонах метрополитена и трамвая аналогично включению ее у счетчи­ ков AD и AF, а подвижные обмотки включены последова­ тельно с добавочным сопротивлением. Корпуса счетчика

Д620, его наружного шунта и добавочного сопротивления заземляются. При установке на троллейбусе, где электри­ ческие цепи изолируются относительно кузова, счетчик вместе с шунтом добавочным сопротивлением монтируется на изоляционных щитках и соединение их корпусов с кузо­ вом не допускается.

G4

Включение токовых обмоток счетчиков постоянного то­ ка, используемых на фидерах тяговых подстанций, произ­ водится обычно со стороны высшего потенциала. При этом добавочное сопротивление для подвижной обмотки вклю­ чается со стороны заземленной шины.

Рис. 39. Установка счетчика типа ДбООм и добавочного сопротив­ ления типа Р600 на электровозе ВЛ22М

После установки счетчика нужно убедиться в том, что диск вращается слева направо, как это указано стрелкой, нанесенной на щитке прибора. Обратное вращение диска должно быть только при рекуперативном режиме работы электровоза. Для изменения направления вращения счет­ чика нужно переключить провода на зажимах токовой об­ мотки. Открытые части проводов и контактов токовой цепи следует покрывать электроизоляционной краской.

Контактные поверхности должны быть хорошо зачи­ щены, а винты и гайки контактов надежно затянуты и пре­ дохранены от самопроизвольного отвинчивания краской или другими способами.

Токоведущие силовые провода должны быть по возмож­ ности дальше удалены от корпуса счетчика и быть не ближе 200 мм. Расстояние от корпуса счетчика до заземленных металлических частей кузова должно быть не менее 150 мм, за исключением задней стороны, где это расстояние опреде­ ляется условиями изоляции счетчика относительно зазем­ ленных конструкций.

Токоподводящие провода должны иметь в непосредствен­ ной близости от счетчика петли (изгибы), обеспечивающие работу амортизаторов. В последнее время на вновь выпус­ каемых электровозах токоподводящие провода соединя­ ются с шинами счетчика посредством специальных гибки-х проводов.

На электровозах серий ВЛ23 и Н8, оборудованных тяго­ выми двигателями НБ406, устанавливаются счетчики ДбООм

сноминальным током 1500а; на электровозах серии ВЛ22М—

сноминальным током 1 200 а при работе с грузовыми поез­ дами и 750 а с пассажирскими; на моторных вагонах целе­ сообразно устанавливать счетчики на 600 а.

На электровозах серий ВЛ22М, ВЛ23, Н8 и Т8 счетчики устанавливаются в высоковольтной камере, а на моторных

вагонах серий Ср, Сз и ЭР1 — в специальном шкафу кузова моторного вагона. Крепление счетчика на электровозах осу­ ществляется через резиновые амортизаторы, как показано на рис. 39. Резиновые амортизаторы предпочтительно распо­ лагать в горизонтальной плоскости.

§ 11. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Вождение поездов с большой скоростью должно соче­ таться с минимальным расходом электрической энергии. Потребление энергии электроподвижным составом из кон­ тактной сети определяется расходом энергии на преодоле­ ние основного сопротивления движению поезда, дополни­ тельного сопротивления движению от подъемов и кривых; потерями электроэнергии в пусковых сопротивлениях, тя­ говых двигателях и зубчатой передаче; потерями энергии в тормозах (при замедлении поезда перед остановками, под-

66

тормаживаниях перед кривыми, стрелками, станционными путями), а также расходом энергии на работу вспомога­ тельных машин и отопление электровоза. Энергия, потреб­ ляемая тяговыми подстанциями из энергосистемы, превы­ шает энергию, израсходованную электроподвижным соста­ вом, на величину потерь в контактной сети, рельсовой цепи и преобразовательных агрегатах тяговых подстанций.

Измерение расхода электроэнергии на тягу поездов мо­ жет производиться по счетчикам, установленным на шинах переменного тока (первичных шинах) тяговых подстанций; на шинах распределительного устройства постоянного тока тяговых подстанций, а также на электроподвижном составе. Расход энергии, определенный по счетчикам электроподвижного состава, называется расходом «на пантографах».

Для оценки эффективности использования энергии слу­ жит измеритель, называемый удельным расходом электро­ энергии. Удельным расходом электроэнергии называется количество энергии в киловатт-часах, затраченное на

10 000 ткм брутто.

До 1961 г. удельный расход энергии определялся в ваттчасах на 1 ткм с учетом веса электровоза.

Если известны объем перевозок QL (ткм брутто) и из­

~QL ПО4 ткм брутто

Взависимости от того, где произведено измерение энер­ гии для подсчета удельного расхода, различают:

а) удельный расход, отнесенный к шинам переменного тока тяговых подстанций;

б) удельный расход, отнесенный к шинам постоянного тока тяговых подстанций;

в) удельный расход, отнесенный к пантографам электро­ возов и моторных вагонов.

По удельному расходу энергии все поезда могут быть разделены на отдельные группы: грузовые полновесные, неполновесные, сборные, порожние с максимальным числом осей и порожние с неполным числом осей, пассажирские

смалым числом остановок на участке и поезда с большим числом остановок на участке, пригородные моторвагонные электропоезда и др.

Наиболее энергоемкими являются грузовые полновес­ ные поезда, но удельный расход энергии по этой группе самый низкий. Пассажирские и пригородные поезда дают сравнительно небольшой полный расход энергии, но зато имеют по сравнению с первой группой значительно боль­ ший удельный расход.

Удельный расход электроэнергии на тягу поездов по каждому электровозному депо, отделению дороги и в целом по дороге зависит от количества отдельных групп поездов, т. е. от соотношения грузовых и пассажирских, особенно пригородных, перевозок, от профиля пути, скорости движе­ ния поездов и их веса, а также от ряда других факторов.

Средний по сети удельный расход электроэнергии на тягу поездов на шинах переменного тока тяговых подстан­ ций за период 1940—1961 гг. характеризуется следующими данными:

Данные за 1958 г. приведены в числителе с учетом тоннокилометров брутто от веса электровоза, в знаменателе вес электровоза не учтен. В настоящее время нормирование и учет расхода электроэнергии ведутся без учета тонно-ки­ лометров от веса электровоза.

Снижение потребления электрической энергии на еди­ ницу произведенной перевозочной работы произошло в ре­ зультате резкого увеличения грузовых перевозок, выпол­ няемых электротягой, электрификации равнинных маги­ стралей, а также вследствие повышения веса грузовых по­ ездов и совершенствования эксплуатации электроподвижного состава и устройств энергоснабжения. Существенным резервом экономии электроэнергии является применение рекуперативного торможения. Одним из важных факторов, влияющих на экономичность расхода электроэнергии, яв­ ляется хорошо организованное нормирование и учет ее рас­ хода, а также оценка работы электровозных бригад в зави­ симости от достигнутой экономии электроэнергии.

68

§ 12. УЧЕТ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПО СЧЕТЧИКАМ НА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ

Вся электрическая энергия, отпускаемая электрифици­ рованному транспорту, учитывается при помощи электри­ ческих счетчиков. Этот учет необходим прежде всего для денежных расчетов потребителей с энергоснабжающей си­ стемой. Учет электроэнергии должен обеспечить также воз­ можность проверки того, как электрифицированные участ­ ки, локомотивные депо, отдельные машинисты электропоез­ дов, электровозов соблюдают утвержденные им нормы на единицу выполненной работы (на 10 тыс. ткм брутто).

Учет электроэнергии, служащий для определения коли­ чества энергии, отпускаемой электрифицированному участ­ ку, является расчетным учетом, на основании которого про­ изводятся финансовые расчеты с энергоснабжающей орга­ низацией.

Для определения расхода энергии внутри электрифици­ рованных участков, выявления потерь энергии на тяговых подстанциях, в контактной сети и рельсовых цепях, а также

дает возможность вести контроль за расходом электриче­ ской энергии, правильно относить стоимость электрической энергии на локомотивные депо, которыми выполняется раз­ личная по объему и роду движения работа, отражать эти основные расходы на себестоимости измерителя продукции — тонно-километра брутто, учитывать достижения передовых машинистов по экономии электрической энергии и распро­ странять их опыт среди других бригад.

Кроме того, наличие счетчиков на всех электровозах, моторных вагонах, а также на фидерах постоянного и пере­ менного тока тяговых подстанций позволяет определять потери энергии в контактной сети и на тяговых подстан­ циях, установить порядок нормирования этих потерь и тем самым повысить роль и заинтересованность в экономии энер­ гии не только машинистов электровозов, но и работников дистанций контактной сети, тяговых подстанций и работ­ ников других служб, связанных сдвижением поездов и влия­ ющих на экономное расходование электрической энергии.

Расчетный учет расхода электрической энергии на элект­ рическую тягу, как уже указывалось, в настоящее время

69