Электроснабжение и системы электрической тяги структура системы электроснабжения
Подвижной состав электрифицированных ж.д. и система электроснабжения составляют единую электрическую цепь. Все источники электроэнергии (ГРЭС, ТЭС, АЭС и т.д.) объединены линиями электропередач в единую энергосистему (ЕЭС). Различают системы внешнего и тягового электроснабжения.
Первая представляет собой мощную энергетическую систему с крупными электрическими станциями, трансформаторными подстанциями и линиями передачи. Электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях, передается по линиям электропередач (ЛЭП) к трансформаторным подстанциям энергосистемы трехфазного тока, от которых получают питание потребители промышленности, сельского хозяйства, железных дорог и др.
Вторая система тягового электроснабжения состоит из тяговых подстанций и тяговой сети, устройство которых определяется применяемой системой электрической тяги. Тяговое электроснабжение должно обеспечить бесперебойное питание ЭПС. Чтобы в случае прекращения подачи электроэнергии не останавливались электровозы и электропоезда на перегоне, не нарушался график движения, предусматривается резервирование отдельных элементов системы.
С
хема
электроснабжения электрических железных
дорог:
1 - линия электропередач;
2 - тяговая подстанция;
3 - питающая линия;
4 - токоотводящая линия,
5- контактная сеть;
6 - рельсы;
7 - локомотив
Качество подаваемое системой электроснабжения электрической энергии оценивают уровнем напряжения (U), а на участках переменного тока, кроме того, - синусоидальностью напряжения, тока и частотой.
Низкое качество энергии приводит к нарушению нормальной работы ЭПС: снижаются скорость движения, возникают боксование, броски тока, перегрев и пробой изоляции и др.
В электротяговых сетях различают контактные сети, рельсовые цепи, питающие и токоотводящие провода тяговых подстанций.
Конструкция контактной подвески и токоприемников с учетом взаимодействия ЭПС и пути должны обеспечить надежную работу электрифицированных участков в любых климатических условиях.
Системы электрической тяги
Наибольшее распространение при электрификации ж.д. получили следующие системы электрической тяги:
постоянного тока,
однофазного переменного тока пониженной частоты 16 ⅔ и 25 Гц,
однофазного переменного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц.
На ж.д. России применяют:
систему постоянного тока U=3 кВ,
систему однофазного переменного тока промышленной частоты U=25 и 2х25 кВ.
Протяженность электрифицированных ж.д. в России составляет примерно 43.5 тыс. км, около половины электрифицировано на переменном токе. Ж.Д. получает около 5 % всей эл. энергии.
Система эл. Тяги на постоянном токе
1 – эл. станция; 2 – ЛЭП; 3 – тяговая подстанция; 4 – трансформатор; 5 – выпрямитель; 6 – питающий провод; 7 – КС; 8 – ТП; 9 – пускорегулирующая аппаратура; 10 –ТД; 11 – рельс; 12 – отсасывающий провод.
Достоинство
использование на ЭПС тяговых двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, свойства которых в большей мере отвечают требованиям тяги.
Недостатки:
сравнительно низкое напряжение (U=3 кВ), которое лимитируется максимальным допустимым напряжением, подаваемым непосредственно из сети на тяговые двигатели без промежуточного преобразования его на локомотиве;
значительный ток в контактной сети относительно системы переменного тока (при одинаковой мощности - Рл = const – мощность локомотива. Рл = U I) вызывает необходимость применения контактного провода большого сечения (500 мм2), т.е. увеличения расхода цветного метала;
при этой системе возникают значительные блуждающие токи, под действием которых происходит электрокоррозия подземных металлических конструкций (для снижения используют специальные защитные устройства).