Напряжение контактной сети железной дороги. Электроснабжение

энергосистемы вне зависимости от типа тяговой подстанции должно производиться с циклическим подключением наиболее загруженных фаз тяговых подстанций к разным фазам ВЛ.

Схема внешнего электроснабжения электрифицируемого участка железной дороги разрабатывается специализированными институтами на основании исходных данных по размещению тяговых подстанций и их мощности, получаемых от ОАО «РЖД» или от проектной организации, разрабатывающей проект электрификации, и должна определять:

– номинальное значение питающего напряжения тяговых подстанций;

– тип подстанции (опорная, промежуточная, совмещенная с районной и пр.) и главные электрические схемы со стороны питания;

– мощность и напряжение районных потребителей на пятый и десятый годы эксплуатации;

– мощность или токи короткого замыкания на шинах питающего напряжения тяговых подстанций;

– требования к плавке гололеда на питающих ВЛ;

– значения несимметрии токов и напряжений, создаваемых тяговой нагрузкой;

– типы релейной защиты питающих ВЛ, оборудования высокочастотной связи, средства диспетчерского и технологического управления, а также необходимость межсистемного учета;

– распределение объемов работ между энергосистемами и другими организациями по сооружению объектов системы внешнего электроснабжения.

10.2. Схема питания устройств СЦБ от тяговых подстанций переменного и постоянного тока

Автоблокировка является основной системой интервального регулирования движения поездов железных дорог. Для обеспечения минимального интервала попутного следования поездов при автоблокировке межстанционные перегоны делят на блок-участки, ограждаемые светофорами, показания которых из-

меняются автоматически в зависимости от расположения поездов. В пределах каждого блок-участка устраивают электрические рельсовые цепи.

Простейший вид электрической цепи можно представить как источник электрической энергии и ее потребитель, соединенные между собой проводниками электрического тока. В рельсовой электрической цепи в качестве источника электрической энергии может быть аккумулятор или преобразователь напряжения переменного тока (частотой 25, 50 или 75 Гц) и тональной частоты, а потребителем – реле. Проводниками электрической энергии от источника к потребителю всегда служат обе нити рельсовой колеи.

Кроме подразделения по роду питающего тока, рельсовые цепи различают по способу питания, месту применения и способу пропускания обратного тягового тока. По способу питания подразделяют рельсовые цепи непрерывного питания, импульсные и кодовые; по месту применения – неразветвленные и разветвленные; по способу пропускания обратного тягового тока по рельсам – одно- и двухниточные (дроссельные). В однониточных рельсовых цепях тяговый ток пропускают по одной рельсовой нити, а в двухниточных – по обеим рельсовым нитям.

На участках без электротяги предусматривают рельсовые цепи постоянного или переменного тока частотой 50 Гц, на участках с электротягой постоянного тока – рельсовые цепи переменного тока, как правило, частотой 50 Гц. На линиях с электротягой переменного тока частотой 50 Гц осуществляют рельсовые цепи переменного ток частотой 25 Гц, в отдельных случаях используют рельсовые цепи частотой 75 Гц. Существующие участки с рельсовыми цепями частотой 75 Гц должны переводиться на 25 Гц.

При электрической тяге постоянного и переменного тока рельсовые цепи на перегонах и приемо-отправочных путях выполняют двухниточными. На главных путях и прилегающих к ним стрелочных участках для пропуска тягового тока устанавливают дроссель-трансформаторы, при этом их размещают как на питающем, так и на релейном концах рельсовых цепей только на главных путях, а на боковых путях, как правило, – только на питающем конце рельсовой цепи. В горловинах станций, а также на коротких участках приемоотправочных путей рельсовые цепи, за исключением кодируемых, допускаются однониточными, но при этом должна быть обеспечена возможность прохожде-

ния тягового тока не менее чем по четырем рельсовым нитям на двухпутных и по трем нитям на однопутных участках.

Внешнее электроснабжение включает пункты (источники) питания; продольные воздушные и кабельные линии 6 (10) кВ; линейные трансформаторы и трансформаторные подстанции 6 (10) кВ; комплектные трансформаторные подстанции (КТП) и линии продольного электроснабжения 25, 35 кВ. На крупных станциях с большой потребляемой мощностью постов ЭЦ для них прокладывают отдельные питающие фидеры.

Система электроснабжения обеспечивает питание следующих объектов СЦБ:

– сигнальной точки автоблокировки;

– устройств электрической централизации промежуточных станций;

– устройств централизации крупных станций;

– устройств централизации маневровых районов;

– переездной сигнализации и автошлагбаумов;

– диспетчерской централизации.

Устройства СЦБ как потребители первой категории должны получать питание от двух взаимно резервируемых источников через две взаимно резервируемые линии.

Питание устройств СЦБ осуществляют, как правило, по трехфазным трехпроводным линиям напряжением 6 (10) кВ от трехфазных источников питания частотой 50 Гц с изолированной нейтралью.

Основное питание устройства СЦБ получают от специальных линий автоблокировки (ВЛ СЦБ), резервное питание – на участках, электрифицированных по системе постоянного тока и неэлектрифицированных участках, как правило, от трехфазных линий продольного электроснабжения (ПЭ) 6; 10 кВ, а на участках, электрифицированных по системе переменного тока, – от линий «два провода – рельс» (ДПР 27,5 кВ). В отдельных случаях резервное питание устройств СЦБ осуществляют от прилегающих линий напряжением до 1000 В. Источниками питания перечисленных линий являются тяговые и специальные трансформаторные подстанции, сооружаемые для питания линий автоблокировки и продольного электроснабжения, причем на электрифицированных участках трансформаторные подстанции используют в качестве резервных источников питания, а на неэлектрифицированных – в качестве основных.

Существуют три схемы питания линий автоблокировки: односторонняя (консольная), встречно-консольная и двусторонняя (параллельная) 12 .

При схеме консольного питания напряжение в линию автоблокировки подается от одной из тяговых подстанций, например подстанции ТП1 (рис. 10.4). В случае пропадания напряжения на подстанции ТП1 питание линии автоблокировки автоматически переводится на смежную тяговую подстанцию ТП2 после включения выключателя Q3 устройством автоматического включения резерва АВР. Таким же образом при схеме консольного питания подается напряжение и в линию ПЭ 6 (10) кВ.

Рис. 10.4. Линии основного и резервного питания устройств СЦБ и характерные схемы их подключения к источникам питания при электрификации по системе

постоянного тока 3,3 кВ

С целью повышения надежности при повреждениях на подстанциях или на линиях консольную схему питания необходимо выполнять так, чтобы линии основного и резервного питания устройств СЦБ на каждой фидерной зоне нормально получали питание от разных подстанций. Поэтому на каждой подстанции включают только один фидер ВЛ СЦБ для питания фидерных зон в одном направлении и один фидер ПЭ 6 (10) кВ – во встречном направлении. Например, питание устройств СЦБ на фидерной зоне между подстанциями ТП1 и ТП2 целе-

сообразно осуществлять по фидеру Q2 ВЛ СЦБ подстанции ТП1 и по фидеру Q7 ПЭ 6 (10) кВ подстанции ТП2 (см. рис. 10.4). Кроме фидера Q2 на подстанции ТП1 нормально включен фидер Q5, а на подстанции ТП2, кроме фидера Q7, – фидер Q4 и т. д.

Схема консольного питания ВЛ СЦБ и линий продольного электроснабжения получила широкое распространение и является основной для участков постоянного тока, протяженность которых эквивалентна расстоянию между смежными подстанциями и не превышает 15 – 25 км.

При схеме встречно-консольного питания в середине зоны между подстанциями на ВЛ СЦБ делается раздел и напряжение на каждый участок линии подается от одной из смежных подстанций (рис. 10.5). По сравнению с консольной эта схема более совершенна, так как протяженность питаемых участков линии уменьшается вдвое. При этом улучшается режим напряжения в линии, а при повреждениях отключается только половина участка ВЛ СЦБ между подстанциями.

Рис. 10.5. Линии основного и резервного питания устройств СЦБ и характерные схемы их подключения к источникам питания при электрификации по системе переменного тока 25 кВ

Схема встречно-консольного питания получила распространение на участках, электрифицированных по системе переменного тока 25 кВ, где расстояния между подстанциями увеличены до 40 – 50 км. При этой схеме у места раздела в середине фидерной зоны устанавливают пост секционирования с выключателем, оборудованным устройством АВР. В упрощенном варианте вместо выключателя допускается использование разъединителя с дистанционным или телеуправлением. При отключении любой из питающих подстанций выключатель (разъединитель) поста секционирования автоматически включается от АВР и питание обесточенной полузоны осуществляется от смежной подстанции. Однако качество напряжения в конце фидерной зоны при этом ниже.

При двусторонней схеме питания линия автоблокировки питается от двух смежных подстанций. Теоретически двусторонняя схема питания является наилучшей, так как в этом случае получаются наименьшие потери напряжения и потери мощности в линии, а при аварийном отключении одной подстанции линия без перерыва продолжает получать питание от другой. Но практически осуществить такую схему питания трудно из-за появления уравнительных токов, которые определяются векторной разностью напряжения на питающих подстанциях и достигают значений, при которых срабатывают токовые защиты фидеров ВЛ СЦБ или продольного электроснабжения. Кроме того, при отключении одной из подстанций или режимном, а также аварийном изменении напряжения на ней ток подпитки по ВЛ СЦБ и ПЭ 6 (10) кВ резко возрастает и вызывает срабатывание защит и отключение линий на смежных подстанциях. В связи с этим схема двустороннего питания не получила распространения в эксплуатации. Тем не менее во всех схемах питания линий автоблокировки, продольного электроснабжения и ДПР пункты питания должны быть сфазированы между собой и допускать двустороннее питание после принятия мер по ограничению уравнительных токов.

10.3. Работа контактной сети в условиях гололеда

и способы борьбы с ним

Гололед значительно усложняет работу контактной сети и процесс токосъема. Гололедные образования обычно наблюдаются во время смены оттепели похолоданием при температурах, незначительно отличающихся от нуля, во время туманов или при дождях, когда температура воздуха ниже нуля. Очень

часто одновременно с образованием гололеда возникают значительные ветры. Интенсивность гололеда характеризуют толщиной его корки и плотностью. Гололед имеет плотность от 0,6 до 0,9 г/см3 . Чем больше интенсивность гололеда, тем меньше его плотность.

Наличие гололеда на контактных проводах ухудшает, а иногда и прерывает контакт между ними и полозами токоприемников, так как ледяная корка имеет очень низкую проводимость. В ряде случаев образуется электрическая дуга, которая повреждает контактные поверхности, вызывает пережог контактных проводов и их обрыв. Образование гололеда увеличивает нагрузку на провода, что при полукомпенсированных подвесках приводит к значительному увеличению натяжения несущих тросов, а при компенсированных вызывает большие стрелы провеса всех проводов.

Основными способами борьбы с гололедом на проводах контактной подвески являются электрический, механический и химический 13 . Последние два способа подробно рассматриваются при изучении дисциплины «Контактные сети и линии электропередачи».

Электрический способ применим обычно только для главных путей, где сечение контактных подвесок легче привести к одному и тому же значению. Он включает в себя создание на некоторое время искусственного короткого замыкания, при котором протекающий ток нагревает провода, что приводит к плавке гололеда, а также профилактический подогрев проводов контактной сети 14 .

Для создания цепи нагревающего тока провода или соединяют с тяговыми рельсами, применяя специальные разъединители, или на двухпутных линиях провода двух путей включают петлей. Желательно организовать предварительный прогрев проводов, чтобы их температура поднялась выше нуля и образование гололеда стало невозможным. В этом случае плотность тока, необходимого для нагрева проводов, составляет 2,5 – 3,5 А/мм2 . Если же гололед уже образовался на проводах, то для его плавления необходимо иметь плотность тока

6,5 – 8 А/мм2 .

По схемам рис. 10.6 осуществляют плавку гололеда на линиях переменного тока, а по схемам рис. 10.7 – на линиях постоянного тока. Путь тока на всех схемах указан утолщенной линией и стрелками.

На линиях переменного тока движение поездов во время плавки можно не прерывать, но должно быть исключено замыкание секционных изоляторов на

съездах между главными путями. На линиях постоянного тока движение поездов из-за недостаточного напряжения временно прекращают.

Рис. 10.6. Схемы плавки гололеда на однопутной (а) и двухпутной (б) линиях переменного тока

Схему рис. 10.6, а применяют на однопутных линиях переменного тока, и плавление гололеда производят сразу на двух зонах между подстанциями. Среднюю тяговую подстанцию Б отключают, а расположенную около нее нейтральную вставку шунтируют, включая секционные разъединители 2 и 3. Посты секционирования также отключают от сети и для создания цепи тока включают продольные разъединители 1 и 4. На тяговой подстанции А к сети подключают фазу а (или b), а на подстанции В – фазу b (или а), осуществляя таким образом замыкание разных фаз через контактную сеть между подстанциями А и В.

Схему рис. 10.6, б применяют на двухпутных линиях переменного тока. Здесь фазы замыкают на одной из тяговых подстанций через контактные сети обоих путей, соединяемые запасной шиной другой подстанции (как это показано на рисунке) или поперечным секционным разъединителем, установленным у другой подстанции.

На линиях постоянного тока для плавки гололеда применяют схемы, где циркуляционный ток приходит от « + » шины к « – » шине. На однопутных линиях применяют схему с использованием рельсов (рис. 10.7, а). На двухпутных осуществляется одновременная плавка гололеда на контактных подвесках обоих путей (рис. 10.7, б), рельсовые цепи в схему плавки гололеда не входят. В этих схемах соединение проводов двух подвесок может быть осуществлено включением поперечных разъединителей, завеской заземляющих штанг при использовании рельсов или применением разъединителя с заземляющим ножом.

Рис. 10.7. Схемы плавки гололеда на однопутной (а) и двухпутной (б) линиях постоянного тока

На участках постоянного тока в гололедных районах осуществляют профилактический подогрев проводов контактной сети без прекращения движения поездов с помощью специального прогревочного агрегата (рис. 10.8). Прогревочный агрегат 2 подключают с одной стороны к « + » шине и к подвеске одного пути, а с другой стороны к запасной шине и к подвеске другого пути. Прогревочный ток проходит по подвескам обоих путей, соединенным у поста секционирования 3. Для электроснабжения поездов используется рабочий агрегат 1, подключаемый только к подвеске одного пути.

рабочий ток прогревочный ток

Запасная

Рис. 10.8. Принципиальная схема профилактического подогрева проводов контактной сети на линиях постоянного тока

На второстепенных путях станций, на деповских парковых путях и нейтральных вставках плавку гололеда осуществить не удается, поэтому в таких местах применяют механические способы очистки проводов от гололеда. Эти же способы в сочетании с электрическим могут быть применены и на главных путях.

Общие сведения об электроснабжении железных дорог.

Электрифицированные железные дороги в нашей стране получают электроэнергию от энергосистем.

Энергосистема - это совокупность крупных электрических станций, объединенных линиями электропередачи и совместно питающих потребителей электрической и тепловой энергией. Энергосистемы объединяют электростанции различных типов: тепловые, где используются разнообразные виды органического топлива, гидравлические и атомные.

Следует отметить, что нагрузки электрической тяги отличаются большой равномерностью, а это способствует более стабильной работе энергосистем. От Единой энергетической системы нашей страны питаются электрические магистрали европейской части страны, Урала, Сибири. Питание от мощных энергосистем обеспечивает бесперебойность снабжения электроэнергией потребителей, в том числе и электрического подвижного состава.

На рисунке изображена в несколько упрощенном для наглядности виде общая схема электроснабжения электрифицированной железной дороги условно от одной тепловой электростанции.

Трехфазный переменный ток напряжением 6-10 кВ от генераторов электростанции по кабелю проходит к повышающему трансформатору, здесь в зависимости от различных условий напряжение может быть повышено до 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ. Эти номинальные значения напряжений предусмотрены действующими в СССР стандартами.

Затем ток по линии электропередачи (ЛЭП) проходит к потребителям, в данном случае к тяговой подстанции. Если произойдет короткое замыкание на линии электропередачи или возникнут недопустимые перегрузки, высоковольтный выключатель отключит ее от электрической станции. Этот же выключатель используют для снятия напряжения с линии, например, при ее осмотре.

Далее ток проходит через другой высоковольтный выключатель в первичную обмотку трансформатора тяговой подстанции, который понижает напряжение переменного трехфазного тока до значения, необходимого для нормальной работы электроподвижного состава (э. п. с).

Устройство и работа тяговых подстанций дорог, электрифицированных на постоянном и переменном токе, резко различаются.

На тяговой подстанции постоянного тока, которая показана на рисунке, переменный ток преобразуется в постоянный. Первоначально для этой цели использовали вращающиеся преобразователи, которые состояли из мощных двигателей переменного тока, установленных на одном валу с генераторами постоянного тока. Затем вместо тяжелых и громоздких машинных преобразователей стали применять ртутные выпрямители. В дальнейшем все ртутные выпрямители были заменены полупроводниковыми.

Выпрямленное напряжение через специальный защитный аппарат - быстродействующий выключатель - и питающую линию (фидер) подводится к контактной сети. При включенных тяговых двигателях электровоза ток от вторичной обмотки трансформатора проходит через выпрямитель, быстродействующий выключатель, фидер, контактную сеть, пускорегулирующие аппараты и тяговые двигатели в рельсы. Чтобы получить замкнутую электрическую цепь, рельсы соединяют отсасывающей линией с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора.

Быстродействующий выключатель автоматически отключает фидер, а следовательно, и контактную сеть в случае перегрузки и коротких замыканий последней. Кроме того, иногда необходимо отключать контактную сеть (снимать с нее напряжение) для производства каких-либо работ, для чего также отключают быстродействующий выключатель.

Следовательно, тяговые подстанции дорог постоянного тока служат для по нижеиия напряжения, подводимого oi ЛЭП, преобразования переменноготокг в постоянный и распределения электрической энергии постоянного тока по участкам контактной сети.

Если железная дорога электрифицирована на переменном токе промышленной частоты, то тяговая подстанция предназначена для понижения напряжения, подводимого ЛЭП, и распреде ления электрической энергии по участкам контактной сети. На линиях, электрифицированных на переменном токе замкнутый контур тока образуется присоединением одного конца первичное обмотки трансформатора, расположенного на электровозе, к контактной сети, а другого - к рельсу и далее через отсасывающую линию к подстанции. Устройство тяговых подстанций дорог переменного тока значительно проще, поскольку выпрямление напряжения для питания тяговых двигателей осуществляется на самом подвижном составе.

Коэффициент полезного действия электрической тяги выражается произведением к. п. д. отдельных звеньев системы питания электрифицированной железной дороги: электростанции, линии электропередачи, тяговой подстанции, контактной сети и самого электровоза. Если энергия поступает от тепловой электростанции, к. п. д. которой примерно 35%, то полный к. п. д. электрической тяги составляет около 28%. С тем же примерно к. п. д. работают электрифицированные железные дороги, которые начали получать энергию от атомных электростанций. Гидроэлектростанции, к. п. д. которых достигает 85%, питают примерно одну пятую часть электрифицированных железных дорог; к. п. д. электротяги составляет при этом 60-62%.

Страница 2 из 35

СИСТЕМЫ ПЕРВИЧНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. НЕТЯГОВЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ

1. Схема электроснабжения электрифицированных дорог

Электровозы и моторные вагоны электрифицированных железных дорог не являются автономными локомотивами. Они, находясь на линии, потребляют электроэнергию от энергосистемы общего пользования.
Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанции 1 (рис. 1), поступает на повышающую трансформаторную подстанцию 2 и далее по воздушным линиям электропередачи (ВЛ) высокого напряжения 3 передается на тяговые подстанции 4, расположенные вдоль железной дороги. На тяговых подстанциях трехфазный переменный ток преобразуется в ток соответствующего рода и напряжения для питания устройств электрической тяги и районных потребителей. Питание электрических локомотивов 9 осуществляется от контактной сети 7 через токоприемники. Рельсовая цепь 8 является вторым проводом тяговой сети.
Электрические станции, подстанции и ВЛ до тяговых подстанций называют первичной, или внешней частью системы электроснабжения. Тяговая подстанция, контактная и рельсовая сеть, а также питающие 5 и отсасывающие 6 линии образуют тяговую часть этой системы. На электрических станциях вырабатывается трехфазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 6,3; 10,5; 21 кВ. Электроэнергия поступает на расположенную рядом трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается до 35, 110, 150, 220, 330, 500 и 750 кВ, при этом значении напряжения электроэнергия передается на большие расстояния.

Передача электроэнергии на большие расстояния более экономична при высоком напряжении. Принято считать, что экономически выгодно передавать 1 кВ на 1 км (например, 35 кВ выгодно передавать на 35 км, но не более 50 км). С повышением напряжения ток уменьшается, и от него зависит площадь сечения проводов, следовательно, затраты металла на них и стоимость линии. С уменьшением тока снижаются также потери энергии в электрических сетях.

Рис. 1. Принципиальная схема питания электрифицированного участка железной дороги:
1 - внешнее электроснабжение; 2 - тяговое электроснабжение

Уровень напряжения определяет изоляцию ВЛ. Экономически выгодное напряжение для передачи в каждом отдельном случае находят выполняя соответствующий технико-экономический расчет.
Для бесперебойного электроснабжения потребителей, лучшего использования установленного электрооборудования на электростанциях и подстанциях и лучшего качества энергии электрические станции и подстанции одного района соединяют линиями передачи и таким образом создают энергетическую систему. Все электрифицированные дороги СССР питаются от энергосистем.
На железных дорогах СССР применяют две системы электрической тяги:
Показателями качества электроэнергии являются в сетях переменного тока отклонения и колебания частоты и напряжения, несимметрия напряжения, несинусоидальность формы его кривой, а в сетях постоянного тока - отклонение и колебание напряжения и коэффициент пульсации напряжения.
постоянного тока с номинальным напряжением в тяговой сети 3 кВ;
однофазного переменного тока 50 Гц с номинальным напряжением 25 кВ.
На зарубежных дорогах, помимо этого, применяют систему переменного тока пониженной частоты 16-2/3 и 25 Гц.
В качестве преобразователей переменного тока в постоянный на подстанциях дорог постоянного тока используют экономичные и надежные в эксплуатации полупроводниковые преобразователи. На подстанциях дорог переменного тока 50 Гц преобразователями являются трансформаторы промышленного или специального типа.
Тяговые подстанции используют также для питания промышленных, сельскохозяйственных и нетяговых железнодорожных нагрузок. Для этого на подстанциях устанавливают дополнительные трансформаторы. Тяговые подстанции расположены вдоль железной дороги через 15-20 км на дорогах постоянного тока и через 40-60 км на дорогах переменного тока.
Контактная сеть служит для подведения электроэнергии к электроподвижному составу (э. п. с.) и может быть выполнена в виде воздушной подвески или дополнительного контактного рельса (на метрополитенах). Контактная и рельсовая сети соединены воздушными или кабельными линиями с шинами тяговой подстанции.
Питание подстанций осуществляется по двум ВЛ, каждая из которых рассчитана на полную мощность тяговых подстанций. Основное оборудование тяговых подстанций (выпрямительные агрегаты, трансформаторы, выключатели) резервируется. Помимо этого, предусматривают передвижные тяговые подстанции, которые могут заменить стационарные при их отключении или выходе из строя.
Надежность контактной сети обеспечивается повышенным запасом прочности ее элементов и секционированием, т. е. разделением контактной сети на секции, изолированные друг от друга и нормально соединяемые с помощью разъединителей или выключателей. Питание секций осуществляется от тяговых подстанций по самостоятельным питающим линиям (фидерам).
Все потребители электроэнергии Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) разделены на три категории. К 1-й категории относятся наиболее ответственные потребители, ие терпящие прекращения подачи электроэнергии. Питание таких потребителей осуществляется от двух и более источников, резервное питание включается автоматически. Для потребителей 2-й категории (также ответственных) допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения питания дежурным персоналом. К 3-й категории относят все остальные потребители. Для них допускается перерыв в электроснабжении на время, необходимое для ликвидации повреждения, сроком до одних суток. В соответствии с категорией потребителя принимают схемы внешнего электроснабжения и первичной коммутации установок. Электрифицированные железные дороги относят к потребителям 1-й категории.
В последние годы разработаны новые системы электроснабжения. С увеличением объема перевозок, повышения скоростей движения и массы поездов все в большей степени выявляются недостатки систем постоянного 3 кВ и переменного тока 25 кВ, ограничивающих провозную способность и экономичность линий.
Это вызывает необходимость усиления систем. К недостаткам системы постоянного тока относятся сравнительно низкое напряжение (3 кВ), большая площадь сечения проводов контактной сети (400-600 мм2), большие потери напряжения и энергии в тяговой сети, малое расстояние между тяговыми подстанциями (15-20 км), наличие блуждающих токов, вызывающих электрокоррозию металлических подземных сооружений. Недостатком являются также большие потерн энергии в пусковых реостатах э. п. с. при разгоне поезда.
Наиболее эффективным средством усиления этой системы является повышение напряжения в тяговой сети до 6 кВ с использованием электровозов, оборудованных импульсными преобразователями постоянного тока. При этом контактная сеть на 3 кВ остается без изменения, прочность ее изоляции достаточна для напряжения 6 кВ. Такая система позволяет сократить потери энергии в тяговой сети в 3-4 раза, уменьшить опасность перегрева проводов и блуждающие токи; кроме того, напряжение на тяговых двигателях э. п. с. стабилизируется вследствие устранения жесткой связи между контактной сетью и тяговыми двигателями и увеличивается пропускная способность участка электроснабжения. Однако по ряду причин дальнейшая разработка системы 6 кВ приостановлена и в одиннадцатой пятилетке ее практическое использование не предусматривается.
Чем выше напряжение в тяговой сети, тем эффективнее и экономичнее система электроснабжения. Однако повышение напряжения в тяговой сети на более высокое чем 6 кВ (например, 12 кВ) нецелесообразно, так как это привело бы к удорожанию системы электроснабжения (переустройству контактной сети, замене преобразовательных агрегатов на подстанциях) и созданию нового более дорогого э. п. с. Сложным было бы стыкование с участками напряжением 3 кВ (см. параграф 25).
Усиление системы постоянного тока осуществляется посредством строительства промежуточных подстанций, постов секционирования и пунктов параллельного соединения, а также увеличением сечения контактной сети.

Система однофазного переменного тока 25 кВ частотой 50 Гц интенсивно развивается в СССР и за рубежом. Преимущества ее обусловлены высоким напряжением в тяговой сети, в результате чего контактная сеть имеет малую площадь сечения (150 мм2), простые трансформаторные подстанции и большое расстояние между ними (50 км) и др.
Однако этой системе присущи и недостатки: неравномерная нагрузка фаз питающей системы (см. параграф 12), вредные электромагнитные влияния на линии связи и смежные воздушные линии низкого напряжения, ухудшение качества энергии, отпускаемой потребителям, возможность искрообразования на подземных сооружениях, индуктивное влияние на контактные подвески соседних путей.
Для устранения этих недостатков и улучшения энергетических показателей разработана система 2x25 кВ с автотрансформаторами (АТ), позволяющая сохранить в тяговой сети 25 кВ существующее оборудование и э. п. с. на напряжение 25 кВ.

Рис. 2. Схема системы электроснабжения 2X25 кВ

В этой системе (рис. 2) энергия к э. п. с. подводится по контактной сети 25 кВ не только от тяговых подстанций, но и линейных понижающих автотрансформаторов (ATI, АТ2 и т. д.), установленных вдоль железной дороги через 10-15 км между тяговыми подстанциями. Автотрансформатор получает питание от тяговых подстанций по проводам контактной подвески К и дополнительному питающему проводу П напряжением 50 кВ, а по отношению к рельсам Р и земле эти провода имеют только 25 кВ. Питающий провод подвешивают на опорах контактной сети.
Такая система обеспечивает передачу энергии к э. п. с. при небольших расстояниях между автотрансформаторами напряжением 25 кВ, а на больших расстояниях - от подстанции к автотрансформаторам напряжением 50 кВ, что приводит к снижению потерь напряжения и энергии. Помимо этого, ток э. п. с. возвращается на подстанцию не по рельсам, а по питающему проводу, в результате чего уменьшается влияние тяговой сети на линии связи и можно применять более дешевый кабель связи.
На тяговой подстанции устанавливают однофазные трансформаторы ТР1 и ТР2, имеющие две вторичные обмотки с напряжением 27,5 кВ, соединенные последовательно. Их общая точка присоединена к рельсу. Вывод одной обмотки присоединяют к контактной сети, другой - к питающему проводу. Первичные обмотки подключают к разным фазам питающей ВЛ по схеме открытого треугольника. Однофазные трансформаторы позволяют осуществлять пофазное регулирование напряжения под нагрузкой и создать независимость напряжения каждого плеча питания от нагрузки другого, что повышает эффективность системы.
На подстанции устанавливают три однофазных тяговых трансформатора: два рабочих и один резервный, который может заменить любой рабочий. Для питания районных потребителей на подстанции устанавливают трехфазные трансформаторы. Потребители с небольшой нагрузкой могут получать питание от тяговых трансформаторов по системе ДПР (см. параграф 3).
Система 2X25 кВ позволяет увеличить расстояние между подстанциями до 100 км. Стоимость дополнительного оборудования в системе с автотрансформаторами покрывается за счет уменьшения расходов на подстанциях.
В процессе эксплуатации установлено, что на дорогах, электрифицированных по системе 2X25 кВ, электромагнитное влияние на цепи кабеля связи снижается в 7-11 раз, а опасное индуктированное напряжение - в 8 раз по сравнению с системой 25 кВ. Эта система применена на Московской и Белорусской дорогах и будет использована на БАМе и других железных дорогах страны.
Увеличение напряжения до 50 кВ в системе 25 кВ потребовало бы усиления изоляции контактной сети, применения нового силового и коммутационного оборудования на тяговых подстанциях и в тяговой сети, замены всего э. п. с.