Г. П. МАСЛОВ, Г. С. МАГАЙ, О. А. СИДОРОВ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Часть 1

ОМСК 2006

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

_________________

Г. П. Маслов, Г. С. Магай, О. А. Сидоров

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Конспект лекций

Часть 1

Омск 2006

УДК 621.331.025 (076.5)

ББК 39.217-01я73

М31

Маслов Г. П. Электроснабжение железных дорог: Конспект лекций. Часть 1/ Г. П. Маслов, Г. С. Магай, О. А. Сидоров; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. 48 с.

В конспекте лекций рассмотрены системы электроснабжения железных дорог и других тяговых потребителей, электрические параметры их элементов, взаимодействие систем и электрического подвижного состава, расчеты параметров, выбор основного силового оборудования тяговых подстанций, изложены пути совершенствования систем электроснабжения, их влияние на безопасность движения поездов, показаны особенности эксплуатации.

Предназначен для студентов, изучающих дисциплину «Электроснабжение железных дорог» при обучении по специальности 190400 – «Электроснабжение железных дорог».

Библиогр.: 10 назв. Рис. 26.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор Е. Г. Андреева;

доктор техн. наук, профессор В. Т. Черемисин.

_________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Системы тягового электроснабжения железных дорог, метрополитенов и других видов электрического транспорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Структура электроснабжения железной дороги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Системы тягового электроснабжения железных дорог . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. Система тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. Система тягового электроснабжения однофазного переменного тока напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3. Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций для систем электрической тяги постоянного и переменного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. Схемы присоединения тяговых подстанций к линиям электропередачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.5. Особенности схем питания тяговой сети однофазного тока промышленной частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.6. Схемы подключения группы тяговых подстанций к линии электропередач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.7. Трехпроводная система тягового электроснабжения переменного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.8. Схемы питания контактной сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Стыкование участков с различным напряжением в тяговой сети или с различными системами тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Зарубежные системы тягового электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Системы электроснабжения метрополитена и других видов электрического транспорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.1. Система электроснабжения метрополитена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.2. Система электроснабжения наземного электрического транс- порта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.3. Системы электроснабжения монорельсового транспорта . . . . . . . . . 1.6. Электроснабжение нетяговых потребителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 7 8 10 12 14 16 18 19 23 28 29 32 33 34 35 37 39 45 47

ВВЕДЕНИЕ

Системы электроснабжения электрических железных дорог по сравнению с системами электроснабжения промышленных предприятий отличаются условиями работы, оборудованием и устройством. Поэтому имеются особенности в теории их работы, методах расчета и проектирования, что вызвало необходимость создания новой науки, основы которой изложены в дисциплине «Электроснабжение железных дорог».

Она базируется на таких курсах, как «Теоретическая электротехника», «Электрические машины», «Высшая математика», и тесно связана с дисциплинами «Основы выработки электроэнергии и тяга поездов», «Тяговые и трансформаторные подстанции», «Релейная защита», «Контактная сеть и линии электропередач», «Электрические сети и системы», «Переходные процессы в электрических системах», «Электробезопасность в устройствах электроснабжения», «Информационные технологии» и др.

Содержание дисциплины включает в себя все основные вопросы теории, расчета, выбора наивыгоднейших параметров, а также определение конкретных показателей работы системы электроснабжения электрических железных дорог.

Цель изучения дисциплины – установить взаимосвязь режимов работы последовательной цепи элементов системы электроснабжения при реализации технологического процесса перевозки грузов, определить ее оптимальные параметры, методы эксплуатации и управления.

Изучив дисциплину, студент должен

знать схемы, режимы работы и методы расчета систем электроснабжения, показатели качества электрической энергии, средства защиты от электрокоррозии металлических подземных сооружений, опор и фундаментов контактной сети, условия электрического взаимодействия системы электроснабжения и электроподвижного состава, принципы управления режимами работ систем электроснабжения;

владеть методами оценки и расчета показателей эффективности устройств электроснабжения, их отдельных элементов и устройств для регулирования качества электрической энергии с широким применением вычислительной техники;

иметь представление о зарубежном опыте, перспективах развития электрификации железных дорог и их связи с достижениями научно-технического прогресса.

Конспект лекций включает в себя разделы, предусмотренные

примерной программой дисциплины «Электроснабжение железных дорог», утвержденной руководителем Департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования Минобразования России 15.02.2005 г. (составители – доктор техн. наук, профессор А. А. Быкадоров и канд. техн. наук, профессор Э. В. Тер-Оганов);

рабочей программой дисциплины «Электроснабжения железных дорог», утвержденной деканом электромеханического факультета Омского государственного университета путей сообщений (ОмГУПСа) 18.05.2005 г. (состави- тель – доктор техн. наук, профессор Г. П. Маслов).

Дисциплина читается на кафедре «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа для студентов, обучающихся по специальности 190400 – «Электроснабжение железных дорог» – по направлению подготовки дипломированного специалиста 657700 – «Системы обеспечения движения поездов».

1. СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ

ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ И ДРУГИХ ВИДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

Основными поставщиками электрической энергии (ЭЭ) для железнодорожного транспорта являются энергосистемы, входящие в российское акционерное общество «Единая энергетическая система России» (РАО «ЕЭС России»), электростанции независимых производителей электроэнергии (как правило, это электростанции крупных промышленных предприятий) и собственные электростанции открытого акционерного общества «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД») (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Электроснабжение железной дороги