ступает на преобразователь. От преобразователей в контактную сеть идетпостоянныйтокпринапряжении3,3 кВ.

На подстанциях переменного тока для питания тяговых и нетяговых потребителей используют трехфазные двух- и трехобмоточные (или однофазные) понижающие трансформаторы.

По конструктивному исполнению подстанции бывают стационарные и передвижные. Последние применяют для замены отдельных преобразователей, выводимых в длительный ремонт, или целиком стационарной подстанции в случае выхода ее из строя.

По способу управления подстанции делят на: автотелеуправляемые, когда контроль и регулирование их работы осуществляются специальной аппаратурой телеуправления с диспетчерского пункта; автоматические, когда на подстанции нет дежурного персонала, но управляет ею оператор дистанционно с пункта, расположенного вблизи подстанции: полуавтоматические, когда имеется частичная режимная автоматика, а на подстанции находится дежурный персонал, выполняющий операции по переключению оборудования вручную или дистанционно с пульта управления.

В настоящий период времени на сети дорог применяется автоматизированная система управления тягового электроснабжения с применением ЭВМ (АСУЭ).

Напряжение контактной сети. Согласно ПТЭ уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава должен быть не менее 21 кВприпеременномтоке, 2,7 кВприпостоянномтокеинеболее29 кВ припеременномтокеи4 кВприпостоянномтоке. НаотдельныхучасткахсразрешенияМПСРоссиидопускаетсяуровеньнапряжениянеменее19 кВприпеременномтокеи2,4 кВприпостоянномтоке.

НоминальноенапряжениепеременноготоканаустройствахСЦБ должно быть 110, 220 или 380 В. Отклонения от указанных величин номинального напряжения допускаются в сторону уменьшения не более 10 %, а в сторону увеличения — не более 5 %.

15.3. Тяговая сеть

Тяговая сеть состоит из контактной и рельсовой сетей, питающих и отсасывающих линий.

257

Контактная сеть. На магистральных железных дорогах электроэнергию к токоприемникам электровозов и электропоездов подводят по воздушной контактной сети. Контактная сеть представляет собой совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанцийктокоприемникамэлектроподвижногосостава. Косновнымэлементам контактной сети относятся несущие, контактные и усиливающие провода, детали крепления этих проводов и изоляторы, поддерживающие устройства и опоры. Контактная сеть устроена таким образом, что обеспечивает бесперебойный токосъем локомотивами принаибольшихскоростяхдвижениявлюбыхатмосферныхусловиях. Она должна быть долговечной и простой в конструктивном исполнении. В связи с тем, что контактная сеть не имеет резерва, к ее устройствам предъявляют высокие требования по надежности. Надежность контактной сети обеспечивается высокой механической прочностью ее конструктивных элементов, износостойкостью контактногопровода, разделением(секционированием) наотдельныенесвязанные участки на перегонах и станциях (группы путей и т.д.).

Наиболее распространены медные фасонные (МФ) контактные провода из твердотянутой электролитической меди сечением 85, 100 и 150 мм2. Их заменяют через 6-7 лет и более. Износ контактных проводов снижает сухая графитовая смазка полозов токоприемников, применение угольных полозов и износостойких мед- но-кадмиевых и медно-магниевых контактных проводов.

Несущиетросыбиметаллическиеимеютсечениедо95 мм2, медные— до 120 мм2. С помощью изоляторов их подвешивают к консолям, укрепленнымнаопорах, иликжесткимигибкимпоперечинам, перекрывающимжелезнодорожныепути.Струныизсталемеднойпроволокивыполненытак, чтоонинемешаютподъемуконтактногопроводатокоприемниками. Фиксаторы делают легкими и подвижными, чтобы при прохождении токоприемника не возникали удары. Опоры применяют металлические(до15 миболее) ижелезобетонные(до15,6 м).

Расстояниеотосикрайнегопутидовнутреннегокраяопорконтактнойсетинаперегонахистанцияхдолжнобытьнеменее3100 мм. Опоры в выемках должны устанавливаться вне пределов кюветов.

В особо сильно снегозаносимых выемках (кроме скальных) и на выходах из них (на длине 100 м) расстояние от оси крайнего

258

пути до внутреннего края опор контактной сети должно быть не менее 5700 мм. Перечень таких мест определяется начальником железной дороги.

На существующих линиях до их реконструкции, а также в особо трудных условиях на вновь электрифицируемых линиях расстояние от оси пути до внутреннего края опор допускается не менее 2450 мм — на станциях, 2750 мм — на перегонах.

Всеуказанныеразмерыустановленыдляпрямыхучастковпути. На кривыхучасткахэтирасстояниядолжныувеличиватьсявсоответствии сгабаритнымуширением, установленнымдляопорконтактнойсети.

Контактнуюсетьвыполняютввидевоздушныхподвесок. Придвижении локомотива токоприемник не должен отрываться от контактногопровода, иначенарушаетсятокосъемивозможенпережогпровода. Надежнаяработаконтактнойсетивзначительноймерезависитот стрел провеса провода и нажатия токоприемника на провод.

Нажелезныхдорогахпоездадвижутсясбольшимискоростями, поэтомупровесыконтактногопроводадолжныбытьминимальными.

Виды контактных подвесок. На железных дорогах применяют в основномцепныеконтактныеподвески: одинарные, двойныеиодинарные с рессорными тросами (рис. 15.2).

По способу натяжения проводов различают некомпенсиро-

ванные, полукомпенсированные и компенсированные цепные под-

вески. В цепных подвесках (рис. 15.3) контактный провод в пролетах между опорами подвешен не свободно, как в простых (трамвайных) контактных подвесках, а на часто расположен-

Рис. 15.2. Цепныеконтактныеподвески— одинарная(а), двойная(б) иодинарная с рессорными тросами (в):

1 — контактный провод; 2 — струна; 3 — несущий трос; 4 — вспомогательный провод; 5 — рессорный трос

259

ными, проводазакрепляют(анкеруют) наопорныхустройствах. Для уменьшениястрелпровесаприсезонномизменениитемпературыоба концаконтактного провода(иногдаинесущего троса) оттягиваютк анкерным опорам ичерез систему блоков и изоляторов кним подвешивают грузовые компенсаторы (рис. 15.4). Наибольшая длина участковмеждуанкернымиопорамиустанавливаетсясучетомдопустимого натяжения изношенного контактного провода и на прямых участках пути достигает 800 м и более.

Внекомпенсированной цепной подвеске провода жестко закрепля-

ют на анкерных опорах. Натяжение в них и стрела их провеса меняются в зависимости от температуры, ветровой нагрузки и гололеда.

Вполукомпенсированной цепной подвеске с помощью грузовых компенсаторовавтоматическиподдерживается натяжениеконтактного провода при изменении метеорологических условий, а несущий трос жестко закреплен на опорах. При такой подвеске расстояние между опорами обычно равно 60—70 м. Применение рессорного троса в полукомпенсированной подвеске позволяет обеспечить надежный токосъем при скоростях движения до 120 км/ч.

Прикомпенсированнойподвескевконтактномпроводеинесущем тросе автоматически поддерживается практически постоянное натяжение. Компенсированнаяподвескаобеспечиваетнормальныйтокосъем при скоростях движения до 160 км/ч и выше.

Вцелях более равномерного износа пластин токоприемника контактныйпроводнапрямыхучасткахрасполагаютзигзагообразно, смещая его на 300 мм у каждой опоры в ту или другую сторону от оси

260

Рис. 15.4. Схема анкеровки контактного провода (а) и общий вид анкеровки компенсированной цепной подвески (б):

1 — опора; 2 — натяжнойтрос; 3 — грузыкомпенсатора; 4 — ограничитель; 5 — неподвижный блок; 6 — подвижной блок; 7 — несущий трос; 8 — контактный провод

пути. В кривых участках пути зигзаг не должен превышать 400 мм. Чем больше радиус кривой, тем меньше зигзаг контактного провода.

Высотаподвескиконтактногопроводанадуровнемверхаголовки рельса должна быть на перегонах и станциях не ниже 5750 мм, а на переездахнениже6000 мм. Висключительных случаяхнасуществующихлинияхэторасстояниевпределахискусственныхсооружений, расположенныхнапутяхстанций, накоторыхнепредусматриваетсястоянка подвижного состава, а также на перегонах с разрешения МПС Россииможетбытьуменьшенодо5675 ммприэлектрификациилинии напеременном токеидо5550 мм— напостоянном токе. Высотаподвески контактного провода не должна превышать 6800 мм.

Устройства секционирования контактной сети. В местах при-

мыкания перегонов к станции и в отдельных случаях на перего-

261

этом пролете создается воздушный промежуток между контактными подвесками соседних анкерных участков.

При такой конструкции изолирующего сопряжения токоприемниквпереходномпролетенавоздушномпромежуткевначалевпролетеl0 идетпоодномурабочемуконтактномупроводу, затемвпролете lп — по двум, соединяя электрически на это время соседние анкерные участки контактной сети, и далее переходит на другой рабочий провод (в пролете l0). На одной из переходных опор сопряжения с воздушным промежутком устанавливают продольный секционный разъединитель 3 (с ручным или моторным приводом) длясоединенияилиразъединениясекцийконтактнойсети. Так, станционную контактную сеть соединяют с контактной сетью перегона, когда возникает необходимость подать в нее питание при повреждении станционной питающей линии (фидера), или отключают контактную сеть станции, если повреждена контактная сеть на перегоне и необходимо снять напряжение на участке, не прекращая движения по станционным путям.

При питании отдельных участков от разных фаз переменного тока применяют сопряжение анкерных участков с нейтральной вставкой (рис. 15.6). Конструктивно оно состоит из двух воздушных промежутков, расположенных последовательно. Нейтральную вставку 1 проектируют так, чтобы при любых сочетаниях поднятых токоприемников электровозов и электропоездов исключалась возможность одновременного замыкания обоих воздушных промежутков, т.е. соединения различных секций контактной сети.

Дляразделенияконтактнойсетистанцийнаэлектрическинезависимыеучасткиприменяютсекционныеизоляторы. Электрическоесо-

262

Рис. 15.6. Схемысопряженияанкерныхучастковснейтральнойвставкойприэлектрической (а) и моторвагонной (б) тяге для одного пути двухпутного участка линии переменного тока

единение или разъединение отдельных секций контактной подвески, а также фидеров тяговых подстанций с участками контактной сети осуществляют продольными секционными разъединителями 2.

Стыкование участков переменного и постоянного тока. Сты-

кование таких участков осуществляют на наших железных дорогах одним из двух способов. Первый способ — это секционирование контактной сети станции стыкования с переключением отдельных секций на питание от фидеров постоянного или переменного тока, второй — применение электроподвижного состава двойного питания, т.е. на электровозе происходит переключение с постоянного тока на переменный и наоборот.

Контактная сеть станций стыкования имеет группы изолирован-

ныхсекций: постоянноготока, переменноготокаипереключаемые. В

переключаемые секции подается электроэнергия через так называемые пункты группировки. Контактную сеть с одного рода тока на другой переключают специальными переключателями с моторными приводами, устанавливаемыминапунктахгруппировки. Ккаждому пункту подведены две питающие линии переменного тока и две — постоянного от тяговой подстанции постоянно-переменного тока. Фидеры соответствующего рода тока этой подстанции подключают также к контактной сети горловин станции стыкования и прилегающих перегонов.

Для исключения возможности подачи на отдельные секции контактнойсетитока, несоответствующегонаходящемусятамподвиж-

263

номусоставу, атакжевыездаЭПСнасекцииконтактнойсетисдругой системой тока переключатели блокируют друг с другом и с устройствами централизованного управления стрелками и сигналами станциистыкования. Управлениепереключателямивключаютведи- нуюсистемумаршрутно-релейнойцентрализацииуправлениястрел- камиисигналамистанции. Дежурныйпопосту, собираякакой-либо маршрут, одновременно с установкой стрелок и сигналов в требуемое положение производит соответствующие переключения в контактной сети.

Маршрутная централизация на станциях стыкования имеет систему счета заезда и выезда электроподвижного состава на участки пути переключаемых секций контактной сети, что предотвращает попадание его под напряжение другого рода тока. Для защиты оборудования устройств электроснабжения и электроподвижного состава постоянного тока при попадании на них в результате каких-либо нарушений напряжения переменного тока имеется специальная аппаратура. На ЭПС постоянного тока, имеющем заезды на станции стыкования, круглый год должны быть включены грозовые разрядники.

Электровозы двойного питания ВЛ82 и ВЛ82м эксплуатируются пока не на всей сети железных дорог России. Целесообразность применения электровозов двойного питания или станций стыкований определяется технико-экономическими расчетами.

Снятиенапряжениясконтактнойсети. Напряжениесконтактнойсети снимают, отключаясоответствующиеразъединители. Всепереключения, за исключением переключений разъединителей депо и экипировочных устройствнастанционныхпутях, гдеосматриваюткрышевоеоборудованиеЭПС, производятпоприказуэнергодиспетчера. Тольковаварийных случаях при отказе всех видов связи разъединители отключают без приказаэнергодиспетчера, носпоследующимегоуведомлением.

Работник, производящий переключение разъединителей с дистанционным или ручным управлением, получив приказ энергодиспетчера, повторяет его. Энергодиспетчер, убедившись, что приказ принятправильно, утверждаетего, указываетвремяисообщаетсвою фамилию. Работник, который переключает разъединитель, обязан:

– проверить исправность заземления пульта дистанционного управления;

264

–убедиться в наличии питания цепей управления и в исправности сигнальных ламп;

–проверить соответствие номера разъединителя и его исходного положения названным в приказе.

После переключения по загоранию сигнальной лампы необходимо убедиться в том, что переключение состоялось, и уведомить об этом энергодиспетчера.

Припереключенииразъединителейсручнымприводомсоответствие номера разъединителя указанному в приказе устанавливают по надписи на приборе. До переключения осматривают разъединитель и заземление привода, чтобы убедиться в их исправности и соответствии исходногоположенияразъединителяназванномувприказе. Убедившись

вправильности переключения (поположению контактовразъединителя), закрываютзамокприводаиуведомляютэнергодиспетчера.

Переключаютразъединителиэлектромонтерыконтактнойсети, имеющиеквалификационнуюгруппуненижеII,илиработникидругихслужб, прошедшие специальный инструктаж и испытания в комиссии района контактной сети по практическому знанию основных требований Правилтехникибезопасностиприпереключении. Прителеуправленииэнергодиспетчерпереключаетвсеустройствасощитауправления.

Разъединители контактной сети в депо и на других путях осмотра и экипировки ЭПС переключают работники депо. Порядок переключений устанавливает начальник отделения дороги.

Контактная сеть для скоростного движения. Питание контакт-

ной сети переменного тока от тяговых подстанций на Российских и ряде зарубежных железных дорог предусматривается от трехфазных трансформаторов. При этом одна фаза присоединяется к рельсовой цепи иконтурузаземления подстанции, адведругие фазыприсоединяютсякконтактнойподвескеслеваисправаотподстанции. Между этимифазамирасполагаетсянейтральнаявставка— участокконтактной подвески, отделенный от каждой из фаз воздушным изолирующимсопряжением. Нейтральнаявставка— беспотенциальный участок, и электроподвижной состав проходит ее по инерции.

По условиям эксплуатации железных дорог переменного тока недопустимо прохождение нейтральной вставки и изолирующих сопряжений электроподвижным составом при включенной токовой нагрузке. Несоблюдение этих условий приводит к воз-

265

никновению открытой электрической дуги на изолирующих сопряжениях и короткому замыканию между фазами тягового трансформатора, пережогу контактной подвески открытой дугой и в конечном счете к падению ее на рельсы. Поэтому длина нейтральной вставки должна быть больше, чем расстояние между крайними токоприемниками ЭПС при любом сочетании включенных токоприемников. Такое исполнение контактной сети является вынужденной мерой, но принято на многих железных дорогах мира.

В последнее время в ряде стран организовано движение поездов со скоростью200—300 км/ч. Сточкизренияведенияскоростныхпоездов, существование нейтральных вставок приводит к тому, что машинист черезкаждые13—18 минследованияпоездавынужденотключатьичерез 1—2 мин вновь включать выключатели ЭПС. Недостатки такого способасоединенияконтактнойсетидостаточноочевидны.

Рассмотрим описание одного из вариантов решения проблемы, в котором не требуется отключать ЭПС при переходе с одной питающей фазы на другую (рис. 15.7). Контактная подвеска 1, питающаяся от фазы А, и контактная подвеска 2, питающаяся от фазы В подстанции, соединяются между собой через автотрансформатор 3 и параллельноподключенныйкнемуконтактныйпроводвысокогосопротивления 4. Провод присоединяется отпайками 5 к обмотке автотрансформатора. Число отпаек определяется допустимым уровнем напряжениянатокоприемникеэлектровоза. Посколькуконтактныйпровод высокого сопротивления и параллельно подключенный к нему авто-

трансформатор включены междуфазамиАиВ, напряжениемеждуконцамиэтогопро-

266