Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электроснабжение транспорта. Курс лекций

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 155 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 > Следующая >>>

существенный недостаток: после приварки медного троса к стальной манжете

300 м

600 м

I путь

II путь

необходимо производить повторное обжатие, в противном случае из-за развития микротрещин в месте сварки теряется во многих случаях контакт «рельс– обойма–медь соединителя», т. е. переходное сопротивление неизолированного стыка приближается к сопротивлению изолированного стыка [21].

Для уменьшения сопротивления тяговых рельсовых сетей предусматривается установка междурельсовых соединителей при отсутствии автоблокировки и междупутных соединителей при однониточных и двухниточных тяговых рельсовых цепях. Места установки междупутных соединителей должны быть расположены ближе к участкам наибольшего потребления энергии поездами и систематического применения рекуперации энергии (места трогания поездов, затяжные подъемы, уклоны). Соединители изготавливают из двух медных проводов площадью сечения не менее 70 кв. мм каждый (или других проводов эквивалентного сечения), прокладываемых изолированно от земляного полотна и балласта. Длина междупутного соединителя не должна превышать 100 м. Соединители на электрифицированных путях, не оборудованных рельсовыми цепями автоблокировки или электрической централизацией , устанавливаются

следующим образом: междурельсовые – через каждые 300 м, междупутные –

через каждые 600 м. Соединители изготавливаются в виде стального провода диаметром 12 мм или стальной полосы 40х4 мм с прокладкой изолированно от

земляного полотна и балласта [20], рис. 2.1.

Рис. 2.1. Рельсовые тяговые сети двухпутного участка железной дороги

при отсутствии автоблокировки:

1 – стыковой соединитель; 2 – междурельсовый соединитель; 3 – междупутный соединитель

На линиях с автоматической блокировкой с однониточными рельсовыми цепями устанавливаются междурельсовые соединители через каждые 400 м

рельсовой тяговой сети и в горловинах станций у входных сигналов (рис. 2.2).

400 м

путь

II путь

4 5

2...2,5 км

путь

Рис. 2.2 . Однониточные рельсовые тяговые сети двухпутного участка железной

дороги при автоблокировке:

1 – изолированный стык; 2 – соединения тяговых рельсов; 3 – междурельсовые соединители;

4 – тяговые рельсы; 5 – рельсы автоблокировки

В этом случае две рельсовые нитки используются для протекания тяговых тонов, а две другие – для протекания токов автоблокировки. Наиболее пер-

спективна схема соединения рельсовых цепей с использованием путевых дрос-

селей-трансформаторов, в которой для протекания тягового тока и тока авто-

блокировки используются все рельсовые нитки однопутного или двухпутного

участка, рис. 2.3.

Рис. 2.3. Двухниточные рельсовые тяговые сети двухпутного участка железной

1 – путевой дроссель-трансформатор; 2 – напольный сигнал светофора автоблокировки; 3 –

нормальное направление движения поездов по I и II пути; 4 – междупутный соединитель

дороги при автоблокировке:

тяг

СЦБ

электротяговым нитям, связанным в этом месте между собой; при двухнито

100

7,83кг / м,

1000 100

m =

⋅

Рис. 2.4. Схема прохождения тягового тока в обмотках путевого дросселя на

участке с автоблокировкой

На дорогах однофазного тока промышленной частоты прохождение тяговых токов в рельсовых цепях у изолирующих стыков также обеспечивается пу-

тевыми дросселями-трансформаторами, которые включают по таким же схе-

мам, как и на дорогах постоянного тока. В этом случае для тягового тока обмотки дросселей не представляют индуктивного сопротивления, так как магнитные потоки в каждой половине обмотки направлены навстречу друг другу

(рис. 2.4) и взаимно компенсируются. Обмотки каждого путевого дросселя при-

соединяют к обеим нитям рельсов. Тяговый ток протекает из одной рельсовой цепи в другую по проводам, соединяющим между собой средние точки дросселей, минуя тем самым изолирующие стыки. Обмотки путевых дросселей выполнены из провода большого сечения и обладают малым активным и большим индуктивным сопротивлением, поэтому они свободно пропускают постоянный тяговый ток и создают значительные сопротивления прохождению сигнального

переменного тока автоблокировки.

Фидер обратного тока тяговых подстанций на участках, не оборудованных автоблокировкой, присоединяют ко всем рельсовым нитям; на станциях с

электрической централизацией с однониточными рельсовыми цепями – ко всем

ч-

ных рельсовых цепях – к средним точкам всех ближайших путевых дросселей-

трансформаторов, соединенных междупутными соединителями. Фидера обратного тока выполняют как кабельными, так и воздушными с кабельной вставкой для присоединения к рельсам, такая вставка должна быть изолирована от земляного полотна. Сопротивление рельсовой цепи тягового тока определяют в зависимости от их массы в килограммах на погонный метр и удельного сопро-

тивления рельсовой стали [5]. Масса погонного метра рельса

(2.3)

где 7,83 – удельный вес рельсовой стали, г/см

;

– площадь поперечного сечения рельса, мм2.

ст

210 Oм мм / кмρ= ⋅

зв

ст

зв

1000 100

100 7 83

⋅

ОР

7,83 210 1,64

Oм/км.

1000

⋅

′

= =

⋅

зв ст

зв

γ=

зв ст

ор ор

p зв

1, 64

( ).

′

=γ⋅ =

зв ст

зв p p

1, 64

() .

l mN

= ⋅

⋅

зв ст

p зв

0,82

( ).

Отсюда

(2.4)

Тогда сопротивление одиночного рельса без учета сопротивления рельсо- вых стыков, приняв удельное сопротивление рельсовой стали

равно

(2,5)

Сопротивление одиночного рельса с учетом сопротивления стыков уве-

личится в отношении

где

– длина одного звена рельсов, м;

– эквивалентная длина стыкового соединения, т. е. длина целого рельса,

имеющего такое же сопротивление, м.

Тогда сопротивление одиночного рельса

При числе рельсовых нитей N

, используемых для протекания тягового

тока, электрически соединенных параллельно

(2.6)

(2.7)

(2.8)

Сопротивление одного пути из двух параллельно соединенных рельсовых нитей

Приняв эквивалентную длину стыка

= 3м при

(2.9)

= 12,5 м, получим

0,82 12,5 3

( ).

12,5

0,5

ТС ПФ КС Р ФОТ

.RRRRR= + ++

(2.10)

Для двухпутного участка при N

= 4 сопротивление рельсовой цепи без

учета проводимости земли

(2.11)

При l

= 25 м значение километрового сопротивления рельсовой цепи

ЗВ

может быть определено по этим же формулам путем умножения их на коэффициент 0,92.

Контактный рельс

Контактным рельсом называется жесткий проводник большого сечения, часто по форме напоминающий форму ходового рельса. Он устанавливается на специальные изоляторы на уровне, близком к уровню головки рельса. В большинстве случаев применяемый для этой цели рельс имеет массу от 20 до 75 кг/м с проводимостью, колеблющейся от 1/6 до 1/10 проводимости меди, что при средней проводимости 1/8 от проводимости меди дает площадь поперечно-

го сечения в медном эквиваленте 300–1100 мм

[22].

Питающие линии (фидеры)

Присоединение тяговой сети к шинам тяговой подстанции осуществляется при помощи воздушных линий и редко кабельными линиями. Кабельные линии применяют в метрополитенах и тогда, когда тяговая подстанция расположена на больших станциях, где установка опор между путями затруднена. Для

воздушных линий обычно применяют многожильные алюминиевые провода.

Тяговая сеть

Сопротивление тяговой сети R щего фидера R тока R

, рис. 2.5.

фот

, контактной сети Rкс, рельсовой цепи Rр и фидера обратного

пф

складывается из сопротивлений питаю-

тс

(2.12)

фот

пф

кс

Контактная

сеть

Рельсы

Нагрузка

0 4 8 12 16 l, км

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

кс

, Rтс,

, Ом

Р50 Р75

М120 +

+ 2МФ100

М120 +

+ 2МФ100 +

+ 3А185

Р50

Р75

кс

тс

ТС КС Р КС Р

,RRRrlrl= + = ⋅+ ⋅

Рис. 2.5. Принципиальная схема питания контактной сети

однопутного участка

Сопротивление питающего фидера и фидера обратного тока во много раз

меньше сопротивления контактной сети и рельсовой цепи, поэтому обычно со-

противление тяговой сети на расстоянии l от подстанции определяют следующим образом:

(2.13)

где r

, rр – километровые сопротивления контактной и рельсовой цепи.

кс

На рис. 2.6 представлены зависимости сопротивлений рельсовой цепи, контактной сети, тяговой сети от длины [21].

электрифицированных железных дорог без учета цепи через землю

Рис. 2.6. Составляющие сопротивления тяговой сети

2.2. Распределение потенциала и тока в рельсах на участках постоянного

кс

= I

рx

тока Влияние проводимости земли на сопротивление тяговой сети

постоянного тока

На железных дорогах рельсы не изолированы от земли, а укладываются

на шпалы, лежащие на балластном слое. Рельсы, непрерывно соединенные с землей через переходные сопротивления шпал, балластного слоя и земляного полотна, обладают определенным электрическим сопротивлением. Ток, протекающий по ним между электровозом и фидером обратного тока, вызывает падение напряжения. Под воздействием падения напряжения часть тока из рельсов через переходное сопротивление ответвляется в землю (ток утечки) и протекает по ней, как по параллельному рельсам проводнику. Затем этот ток из земли через переходное сопротивление возвращается в рельсовую цепь в зоне

присоединения фидера обратного тока. В любом поперечном сечении х–х на участке между электровозом и подстанцией сумма токов в рельсах I (блуждающий ток) равна току электровоза I, рис. 2.7.

Блуждающие токи протекают не только по земле, но и по всем металлическим подземным и наземным сооружениям, имеющим контакт с землей. В местах выхода токов с тяговых рельсов и металлических сооружений происходит унос металла вследствие электрохимической коррозии, поэтому протекание тока по земле есть явление нежелательное, хотя в результате шунтировки рельсовой цепи землей общее сопротивление ее уменьшается, а значит, уменьшаются потери напряжения и потери электрической энергии в обратном прово-

де.

и земле

рх

Рис. 2.7. Схема протекания токов в тяговой сети:

1 – подстанция; 2 – контактная сеть; 3 – электроподвижной состав; 4 – тяговые рельсы;

5 – фидер обратного тока

Следует заметить, что на практике приходится часто встречаться с весьма

Iкс = I

I IIIII

A B

сложным распределением токов и потенциалов в рельсах, земле и металлических сооружениях в связи с неодинаковым переходным сопротивлением. По-

этому в теоретических расчетах потенциала и тока в рельсах и соответственно тока в земле приходиться принимать ряд существенных допущений:

1. В переходное сопротивление «рельсы–земля» включается так называе-

мое сопротивление растеканию (сопротивление самой земли на пути

тока утечки в верхних слоях земляного полотна рельсового пути).

2. Сопротивление земли, являясь практически неограниченным объем-

ным проводником тока, обладает малым сопротивлением блуждающему току и может быть принято равным нулю. Следует заметить, что

блуждающие токи обнаруживались на расстоянии 50 км и более от тяговых рельсов, что говорит о приемлемости такого допущения [23].

3. Сопротивление рельсовой цепи и переходное сопротивление «рельсы– земля» постоянно по длине межподстанционных зон.

4. Токи тяговых подстанций определяются исходя из положения, что по-

ездные токи распределяются между подстанциями при двустороннем питании обратно пропорционально расстояниям от подстанций до поездов. Таким образом, будем считать, что блуждающие токи не оказы-

вают существенного влияния на токораспределение между подстанциями.

В результате таких допущений схема (рис. 2.7) заменяется схемой рис.

2.8, на которой показано соединение рельсов с землей через переходные сопро-

тивления.

Рис. 2.8 . Расчетная схема для определения токов в рельсах и земле

на участке железной дороги постоянного тока:

1 – подстанция; 2 – нагрузка; 3 – контактная сеть; 4 – рельсы; 5 – переходное сопротивление;

6 – проводник (с сопротивлением, равным нулю), заменяющий землю

ляясь от точки В не только влево (участок рельсовой цепи I, но и вправо (участок II). Точно так же и возвращаться на подстанцию ток будет не только через

Как видно из рис. 2.8, ток I из точки В будет протекать к точке А, ответв-

рельсы участка I, но и через рельсы участка III. Расчет распределения потенци-

алов и токов в рельсовой цепи для такой схемы с одной подстанцией и одной

l = ∞

рx

зx

px p

d I dx.ϕ=−

рх р

= −

нагрузкой можно вести сразу, учитывая, что ток подстанции равен току, протекающему от рельсов к подстанции через фидер обратного тока, т. е. току элек-

тровоза I. Однако проще рассчитать распределение токов в рельсах и земле и потенциалов «рельсы–земля» для электровоза и фидера обратного тока как для

отдельных сосредоточенных нагрузок, а затем, воспользовавшись известным из электротехники методом наложения, получить полную картину потенциалов и

токов как результат совместного действия этих одиночных нагрузок.

Рассматривая схему рельсовой цепи с одной нагрузкой, представим, что рельсы имеют бесконечную протяженность, а для обеспечения контура току утечки имеется заземлитель З нулевого сопротивления, отнесенный в бесконечность и связанный с нагрузкой проводом нулевого сопротивления и источ-

ником напряжения, достаточного для протекания в этом контуре тока I, рис.

2.9.

Рис. 2.9. Расчетная схема с одной сосредоточенной нагрузкой

Выделим элементарный участок рельсовой цепи dx, расположенный справа (или слева) от нагрузки I на расстоянии Х. Обозначим продольное сопротивление1 км рельсов – r рельсов к земле r

, ом·км (удельные переходные сопротивления выполняются в

, ом/км и удельное переходное сопротивление от

модели параллельно друг другу между рельсами и землей, и чем больше длина l рельсового пути, тем меньше его общее переходное сопротивление, равное r l). Сопротивление рельсовой цепи на длине dx равно r тивление этого элемента равно r dx на расстоянии Х от нагрузки I, равен I Потенциал рельса на расстоянии x от нагрузки

/ dx. Ток в рельсах, протекающий к элементу

. Ток в земле на этом расстоянии Iзх.

рх

. Тогда приращение потенци-

dx. Переходное сопро-

ала рельсов на этом же элементе длины dx, очевидно, равно по величине и противоположно потере напряжения на нем [5]

(2.14)

Откуда

(2.15)

Положительное направление тока принято здесь совпадающим с положи-

p п

,1км.rrα=

dx.

ϕ=

рх

dI dx,

= −

dx r

= −

dx d

= −

dx r dx

= −

p п

r dx r

ϕϕ

−=−

ddxϕ

−α ϕ =

тельным направлением оси Х. Утечка тока на протяжении элемента длины dx

определяется потенциалом рельса

и переходным сопротивлением между

рельсами и землей на длине dx

, которое равно rп/ dx. Следовательно, утечка то-

ка из рельсов в землю на длине dx равна

(2.16)

А так как приращение тока dI

в рельсах на длине dx равно току утечки и

рх

обратно ему по знаку, то можно написать

(2.17)

откуда получаем

(2.18)

Знак минус показывает, что с увеличением

х (см. рис. 2.9) ток в рельсах

уменьшается. Два дифференциальных уравнения (2.15) и (2.18) представляют собой систему уравнений с двумя неизвестными

и I

. Для исключения из

рх

них одного неизвестного продифференцируем уравнение (2.15) по х

откуда имеем

Левые части уравнений (2.18) и (2.20) одинаковы, тогда

или

где

(2.19)

(2.20)

(2.21)

(2.22)

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 155 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]