Spanningscontactnetwerk van de spoorweg. Stroomvoorziening

aandrijfsystemen, ongeacht het type tractieonderstation, moeten worden gemaakt met cyclische verbinding van de meest geladen fasen van tractieonderstations met verschillende fasen van bovenleidingen.

Het externe voedingsschema voor het geëlektrificeerde deel van de spoorweg wordt door gespecialiseerde instituten ontwikkeld op basis van de brongegevens over de plaatsing van tractieonderstations en hun vermogen van de Russische Spoorwegen of van de ontwerporganisatie die het elektrificatieproject ontwikkelt, en bepaalt:

– de nominale waarde van de tractieonderstations voor voedingsspanning;

– type onderstation (referentie, intermediair, gecombineerd met de wijk, enz.) en hoofdstroomkringen aan de aanbodzijde;

– vermogen en spanning van regionale consumenten voor het vijfde en tiende bedrijfsjaar;

– stroom of kortsluitstromen op de banden van de voedingsspanning van de tractie-onderstations;

– eisen voor het smelten van ijs op de toevoer VL;

– onbalanswaarden van stromen en spanningen gegenereerd door tractiebelasting;

– soorten relaisbescherming van elektrische bovenleidingen, hoogfrequente communicatieapparatuur, dispatching- en procesbesturingsfaciliteiten, alsmede de behoefte aan intersysteem accounting;

– distributie van werken tussen energiesystemen en andere organisaties bij de bouw van externe stroomvoorzieningen.

10.2. Het voedingscircuit van signaleringssystemen van AC- en DC-tractieonderstations

Automatische blokkering is het hoofdsysteem van interval verkeersleiding van spoorwegen. Om ervoor te zorgen dat het minimuminterval van de trein bij auto-blokkering wordt overschreden, worden de tussenafstanden verdeeld in bloksecties die worden beschermd door verkeerslichten, waarvan de waarden afkomstig zijn van

veranderen automatisch afhankelijk van de locatie van de treinen. Binnen elke block-site worden circuits voor elektrische circuits aangelegd.

Het eenvoudigste type elektrisch circuit kan worden weergegeven als een bron van elektrische energie en zijn verbruiker, onderling verbonden door geleiders van elektrische stroom. In een elektrisch railcircuit kunnen een batterij of een wisselspanningsomzetter (met een frequentie van 25, 50 of 75 Hz) en een toonfrequentie worden gebruikt als een bron van elektrische energie, en een relais kan een consument zijn. Beide draden van een spoorbaan dienen altijd als geleiders van elektrische energie van een bron naar een verbruiker.

Naast de verdeling van het type voedingsstroom, onderscheiden railschakelingen zich door de voedingswijze, de plaats van aanbrenging en de methode van het passeren van de omgekeerde tractiestroom. De methode van macht is verdeelde spoor ononderbroken voedingketens, impuls en code; op de plaats van toepassing - onvertakt en vertakt; door de methode van het doorgeven van de tractiestroom langs de rails - enkele en dubbele schroefdraad (gasklep). In enkelsporige circuits wordt de tractiestroom door een raildraad en in dubbele schroefdraadketens door beide raildraden geleid.

In gebieden zonder elektrische tractie zijn railcircuits met directe of wisselstroom met een frequentie van 50 Hz gepland, in gebieden met gelijkstroom elektrische stroom - railcircuits met wisselstroom, gewoonlijk met een frequentie van 50 Hz. Op lijnen met een wisselspanning met een frequentie van 50 Hz worden AC-spoorcircuits met een frequentie van 25 Hz gebruikt, in sommige gevallen worden spoorcircuits van 75 Hz gebruikt. Bestaande gedeelten met 75 Hz railcircuits moeten worden omgezet naar 25 Hz.

Wanneer een elektrische stroom van directe en wisselstroomrailcircuits op de sporen en ontvangst- en vertreksporen dubbele schroefdraad uitvoeren. Op de hoofdrails en de aangrenzende punten worden gaskleptransformators geïnstalleerd voor het doorlaten van de stroom, en deze worden zowel op de toevoer- als op de relaisuiteinden van de railcircuits alleen op de hoofdsporen geplaatst, en op de zijsporen, in de regel alleen op de toevoerpaden. einde circuit circuit. In de halzen van stations, alsmede in korte secties van de uitreikende sporen, mogen spoorcircuits, met uitzondering van die gecodeerd, enkelstrengig zijn, maar het moet mogelijk zijn om

tractiestroom niet minder dan vier raildraden op dubbele baan en drie draden op enkele baansecties.

Externe voeding bevat voedingspunten (bronnen); longitudinale lucht- en kabellijnen 6 (10) kV; lineaire transformatoren en transformatorstations van 6 (10) kV; complete transformatorstations (KTP) en longitudinale voedingslijnen van 25, 35 kV. Op grote stations met een groot stroomverbruik van EC-palen worden er aparte voederinrichtingen voor gelegd.

Het voedingssysteem levert stroom aan de volgende objecten van het signaleringssysteem:

– auto-lock signaalpunt;

– apparaten voor elektrische centralisatie van tussenstations;

– apparaten centralisatie van grote stations;

– apparaten voor het centraliseren van rangeergebieden;

– kruisende signalering en automatische luiken;

– centralisatie van de verzending.

De signaleringssystemen, als consumenten van de eerste categorie, moeten stroom krijgen van twee onderling gereserveerde bronnen via twee onderling gereserveerde lijnen.

De voeding van signaleringsinrichtingen wordt in de regel uitgevoerd via driefasige driedraadsleidingen met een spanning van 6 (10) kV van driefasige stroombronnen met een frequentie van 50 Hz en een geïsoleerde nulleider.

De hoofdvoeding van het signaleringssysteem wordt verkregen uit speciale automatische blokkeerlijnen (signaallijnen voor de bovenleiding), back-upstroom wordt geleverd aan de secties die via het DC-systeem zijn geëlektrificeerd en niet-geëlektrificeerde gebieden, in de regel vanuit driefasige lijnen van longitudinale voeding (PE) 6; 10 kV, en in gebieden die zijn geëlektrificeerd door het wisselstroomsysteem, van de lijnen "twee draden - rail" (DPR 27,5 kV). In sommige gevallen wordt de back-upstroomtoevoer naar de signaalgevers uitgevoerd vanaf aangrenzende lijnen met een spanning tot 1000 V. De stroombronnen van deze lijnen zijn tractie en speciale transformatorstations gebouwd om de automatische blokkeerlijnen en longitudinale voeding te voeden, en in geëlektrificeerde secties worden transformatorstations gebruikt als reserve-stroombronnen, en op niet-geëlektrificeerd - als basis.

Er zijn drie voedingslijnen voor automatische blokkeerlijnen: eenzijdig (console), tegenconsole en tweezijdig (parallel) 12.

In het consoletoevoerschema wordt de spanning naar de zelfblokkerende lijn geleverd door een van de tractieonderstations, bijvoorbeeld het TP1-onderstation (fig. 10.4). In het geval van een spanningsuitval in het TP1-station, wordt de voeding van de automatische blokkeerlijn automatisch overgebracht naar het naastgelegen TP2-tractie-onderstation nadat de Q3-schakelaar is ingeschakeld met de automatische overschakelschakelaar. Op dezelfde manier wordt met het voedingscircuit van de console ook spanning aan de PE-leiding 6 (10) kV geleverd.

Fig. 10.4. Hoofd- en back-uplijnen voor signalerings- en signaleringssystemen en typische diagrammen van hun verbinding met stroombronnen tijdens elektrificatie door het systeem

dC 3,3 kV

Om de betrouwbaarheid te vergroten in het geval van schade aan onderstations of op lijnen, moet het energiebeheerschema van de console zo worden uitgevoerd dat de hoofd- en back-upstroomtoevoerlijnen van de signaleringssystemen op elke feederzone stroom krijgen van verschillende onderstations. Daarom is er op elk onderstation slechts één feeder bovenleiding voor het signaleren van de feederzones in één richting en één feeder PE 6 (10) kV - in de tegenovergestelde richting. Bijvoorbeeld, voeding van signaleringssystemen op de feederzone tussen substations TP1 en TP2 is

in overeenstemming met de toevoer Q2 van de bovenleiding van het CCB-onderstation TP1 en het voedingsmiddel Q7 PE 6 (10) kV-substation TP2 (zie figuur 10.4). In aanvulling op de toevoer Q2, op het substation TP1, is de toevoer Q5 normaal ingeschakeld, en op het substation TP2, naast de toevoerinrichting Q7, de toevoerinrichting Q4, enz.

Het schema van de consolevoeding van bovenleidingen van signalerings- en signaallijnen en longitudinale voedingslijnen is wijdverspreid en is het belangrijkste voor DC-secties, waarvan de lengte gelijk is aan de afstand tussen aangrenzende onderstations en niet groter is dan 15-25 km.

In het schema van het vermogen van de tegenconsole in het midden van de zone tussen de onderstations op de bovenleiding van het signaleringssysteem, wordt een sectie gemaakt en wordt spanning aan elk deel van de lijn toegevoerd vanuit een van de aangrenzende substations (fig. 10.5). In vergelijking met de console is dit schema meer perfect, omdat de lengte van de gevoede secties van de lijn wordt gehalveerd. Dit verbetert de spanningsmodus in de lijn en in geval van schade is slechts de helft van het bovenleidingsegment van het vergrendelingssysteem tussen de onderstations losgekoppeld.

Fig. 10.5. Hoofd- en back-uplijnen voor signalerings- en signaleringssystemen en typische circuits van hun verbinding met stroombronnen tijdens elektrificatie via het 25 kV AC-systeem

Het schema van de kracht van de tegenconsole is wijdverspreid in gebieden die zijn geëlektrificeerd door het 25 kV AC-systeem, waar de afstanden tussen de onderstations zijn verhoogd tot 40 - 50 km. In dit schema is een scheidingspaal met een schakelaar uitgerust met een AVR-apparaat geïnstalleerd op het scheidingspunt in het midden van de feederzone. In een vereenvoudigde versie, in plaats van een schakelaar, is het toegestaan ​​om een ​​scheidingsschakelaar te gebruiken met een afstandsbediening of afstandsbediening. Wanneer een van de toevoerende substations wordt losgekoppeld, wordt de schakelaar (scheidingsschakelaar) van de scheidingspaal automatisch ingeschakeld vanuit de ATS en worden de spanningsloze halve zones vanuit het aangrenzende substation gevoed. De kwaliteit van de spanning aan het einde van de feederzone is echter lager.

Met een dubbelzijdig voedingscircuit wordt de automatische blokkeerlijn aangedreven door twee aangrenzende substations. Theoretisch is een tweezijdig vermogensschema het beste, omdat in dit geval de kleinste spanningsverliezen en vermogensverliezen in de lijn worden verkregen, en in het geval van een noodstop van een onderstation, blijft de lijn de stroom van een ander onderbreken zonder onderbreking. Maar in de praktijk is het moeilijk om zo'n voedingsschakeling te implementeren vanwege het verschijnen van egalisatiestromen, die worden bepaald door het vectorspanningsverschil op de voedingsstations en bereikwaarden waarbij de huidige bescherming van de VL СFB-voedingen of de longitudinale voeding wordt geactiveerd. Wanneer een van de onderstations wordt losgekoppeld of een modus, evenals een noodspanningsverandering daarop, stijgt de make-upstroom door de VL van de vergrendeling en PE 6 (10) kV sterk en veroorzaakt de beveiliging om te trippen en ontkoppelt de lijnen in de aangrenzende substations. In dit opzicht is het schema van bilaterale macht niet wijdverbreid in werking. Niettemin moeten in alle stroomvoorzieningsschakelingen van de automatische blokkeerlijnen, de longitudinale voeding en de DPR de voedingspunten geleidelijk in elkaar worden geschakeld en tweerichtingsvermogen mogelijk maken na het nemen van maatregelen om de egalisatiestromen te begrenzen.

10.3. Werkcontactnetwerk onder ijzige omstandigheden

en manieren om ermee om te gaan

Glaze bemoeilijkt het werk van het contactnetwerk en het proces van huidige verzameling enorm. IJsformaties worden meestal waargenomen tijdens een dooi-verandering door afkoeling op temperaturen die enigszins afwijken van nul, tijdens mist of tijdens regen als de luchttemperatuur onder nul is. Heel veel

vaak gelijktijdig met de vorming van ijs zijn er significante winden. De ijsintensiteit wordt gekenmerkt door de korstdikte en dichtheid. IJs heeft een dichtheid van 0,6 tot 0,9 g / cm3. Hoe groter de intensiteit van het ijs, hoe minder dichtheid.

De aanwezigheid van ijs op de contactdraden wordt slechter en onderbreekt soms het contact tussen hen en de lopers van de stroomafnemers, omdat de ijskorst een zeer lage geleidbaarheid heeft. In sommige gevallen wordt een elektrische boog gevormd die de contactoppervlakken beschadigt, waardoor de contactdraden uitbranden en breken. De vorming van ijs verhoogt de belasting van de draden, die met semi-gecompenseerde hangers leidt tot een aanzienlijke toename van de spanning van de ondersteunende kabels, en wanneer gecompenseerd, veroorzaakt dit een grote verzakking van alle draden.

De belangrijkste methoden om ijs op de draden van de contactophanging aan te pakken zijn elektrisch, mechanisch en chemisch13. De laatste twee methoden worden in detail behandeld bij het bestuderen van de discipline "Contactnetwerken en hoogspanningslijnen."

De elektrische methode is meestal alleen van toepassing op hoofdpaden, waar de doorsnede van contacthangers gemakkelijker op dezelfde waarde kan worden gebracht. Het omvat de schepping gedurende enige tijd van een kunstmatige kortsluiting, waarbij de stromende stroom de draden verwarmt, wat leidt tot het smelten van het ijs, evenals preventieve verwarming van de draden van het contactnetwerk 14.

Om een ​​verwarmingsstroomcircuit te maken, worden de draden ofwel verbonden met de tractierails met behulp van speciale scheiders, of op tweesporenlijnen omvatten de draden van de twee sporen een lus. Het is aan te raden om de voorverwarming van de draden zo te organiseren dat hun temperatuur stijgt tot boven nul en de vorming van ijs onmogelijk wordt. In dit geval is de vereiste stroomdichtheid voor het verwarmen van de draden 2,5 - 3,5 A / mm2. Als zich al ijs op de draden heeft gevormd, dan is het voor smelten noodzakelijk om een ​​stroomdichtheid te hebben

6,5 - 8 A / mm2.

Volgens de schema's van Fig. 10.6 voer het smelten van ijs op de AC-lijnen uit en volgens de schema's van afb. 10.7 - op DC-lijnen. Het huidige pad op alle circuits wordt aangegeven door een dikke lijn en pijlen.

Op de AC-lijnen kan de beweging van treinen tijdens het smelten niet worden onderbroken, maar de sluiting van sectionele isolatoren aan

congressen tussen de hoofdwegen. Op DC-lijnen wordt de treinbeweging tijdelijk gestopt vanwege onvoldoende spanning.

Fig. 10.6. IJssmeltschema's op enkelspoor (a) en dubbelspoor (b) AC-lijnen

Schema fig. 10.6, en gebruikt op single-track AC lijnen, en het smelten van ijs wordt rechtstreeks geproduceerd op de twee zones tussen de onderstations. Het middelste tractie-onderstation B is losgekoppeld en de neutrale inlaat die zich er dichtbij bevindt, is overbrugd, inclusief sectionaaldeurconnectors 2 en 3. Sectiepalen zijn ook losgekoppeld van het netwerk en om een ​​circuit te creëren, omvatten ze longitudinale scheiders 1 en 4. Op tractieonderstation A, een fase (of b), en op substation B - fase b (of a), waardoor de verschillende fasen worden gesloten via het contactnetwerk tussen de substations A en B.

Schema fig. 10.6, b wordt gebruikt op AC-lijnen met dubbele lijn. Hier worden de fasen gesloten in een van de tractieonderstations via de contactnetwerken van beide wegen verbonden door het reservewiel van het andere onderstation (zoals weergegeven in de figuur) of door een disconnector in dwarsdoorsnede geïnstalleerd op het andere onderstation.

Op DC-lijnen voor smeltend ijs worden circuits gebruikt waarbij de circulatiestroom van de "+" bus naar de "-" bus komt. Op lijnen met één track wordt een schema met rails gebruikt (afb. 10.7, a). Op dubbelspoor wordt gelijktijdig ijs gesmolten op de contacthangers van beide paden (Fig. 10.7, b), spoorcircuits zijn niet inbegrepen in het smelten van ijs. In deze schema's kan de verbinding van de draden van de twee hangers worden gemaakt door de dwarsscheiders in te schakelen, door de grondstangen op te hangen wanneer rails worden gebruikt of door de scheider met het aardmes te gebruiken.

Fig. 10.7. IJssmeltschema's op enkelspoor (a) en dubbelspoor (b) gelijkstroomlijnen

Op het gebied van gelijkstroom in ijzige gebieden wordt de preventieve verwarming van de draden van het contactnetwerk uitgevoerd zonder de beweging van treinen te stoppen met behulp van een speciale verwarmingseenheid (Fig. 10.8). De verwarmingseenheid 2 is aan een zijde verbonden met de "+" - bus en met de ophanging op één spoor, en aan de andere op het reservewiel en met de ophanging op het andere pad. De opwarmstroom passeert door de ophangingen van beide sporen verbonden op de post van post 3. Voor het aandrijven van de treinen wordt de werkeenheid 1 gebruikt, alleen verbonden met de ophanging van één baan.

werkende huidige verwarmingsstroom

reserve

Fig. 10.8. Schematisch diagram van de preventieve verwarming van de draden van het contactnetwerk op de DC-lijnen

Op de secundaire sporen van de stations, op de paden van het depotpark en neutrale inzetstukken, kan het smelten van ijs niet worden uitgevoerd, daarom worden mechanische methoden voor het reinigen van de draden van ijs op dergelijke plaatsen gebruikt. Dezelfde methoden in combinatie met elektrisch kunnen op de hoofdpaden worden toegepast.

Algemene informatie over de stroomvoorziening van spoorwegen.

Geëlektrificeerde spoorwegen in ons land krijgen elektriciteit van de energiesystemen.

  Elektriciteitsnet- bestaat uit een reeks grote krachtcentrales, verenigd door elektriciteitsleidingen en om consumenten te voorzien van elektrische en thermische energie. Krachtsystemen verenigen krachtcentrales van verschillende typen: thermisch, die een verscheidenheid aan organische brandstoffen gebruiken, hydraulisch en nucleair.

Opgemerkt moet worden dat elektrische drukbelastingen worden gekenmerkt door een hoge uniformiteit, en dit draagt ​​bij tot een stabielere werking van energiesystemen. Elektrische snelwegen van het Europese deel van het land, de Oeral en Siberië worden gevoed vanuit het Unified Energy System van ons land. Voeding door krachtige voedingssystemen zorgt voor een ononderbroken stroomtoevoer naar de consument, inclusief elektrisch rollend materieel.

De figuur toont in een enigszins vereenvoudigde voor de duidelijkheid het algemene schema van de voeding van een geëlektrificeerde spoorweg conventioneel van een thermische energiecentrale.

Driefasige wisselstroom met een spanning van 6-10 kV van de generatoren van de krachtcentrale gaat via kabel naar de step-up transformator, hier kan, afhankelijk van verschillende omstandigheden, de spanning worden verhoogd tot 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 kV. Deze nominale waarden van spanningen worden geleverd door de normen die van kracht zijn in de USSR.

Vervolgens wordt de stroom door de voedingsleiding (PTL) doorgegeven aan consumenten, in dit geval aan het tractieonderstation. Als er een kortsluiting op de voedingslijn is of als er onaanvaardbare overbelasting optreedt, koppelt een hoogspanningsschakelaar hem los van de elektriciteitscentrale. Dezelfde schakelaar wordt gebruikt om de spanning van de lijn te verwijderen, bijvoorbeeld tijdens de inspectie.

Vervolgens passeert de stroom door een andere hoogspanningsschakelaar naar de primaire wikkeling van de transformator van het tractieonderstation, die de spanning van een wisselstroom met drie fases verlaagt tot de waarde die nodig is voor de normale werking van het elektrisch rollend materieel (bijvoorbeeld P.C).

Het ontwerp en de werking van de tractie-onderstations van op een constante en wisselstroom geëlektrificeerde wegen verschillen sterk.

Bij het DC-tractie-onderstation, dat in de figuur is weergegeven, wordt de wisselstroom omgezet in gelijkstroom. Aanvankelijk werden daarvoor roterende omzetters gebruikt, die bestond uit krachtige AC-motoren die op dezelfde as waren gemonteerd als DC-generatoren. In plaats van zware en omvangrijke machine begonnen convertors kwikgelijkrichters te gebruiken. Vervolgens werden alle kwikgelijkrichters vervangen door halfgeleiders.

Gelijkgerichte spanning via een speciale beveiliging - snelschakelaar - en de toevoerleiding (feeder) wordt aan het netwerk van contacten geleverd. Wanneer de tractiemotoren van de loc worden ingeschakeld, gaat de stroom van de secundaire wikkeling van de transformator via een gelijkrichter, een hogesnelheidsschakelaar, een feeder, een contactnetwerk, voorschakelapparatuur en tractiemotoren naar de rails. Om een ​​gesloten elektrisch circuit te verkrijgen, zijn de rails verbonden met een zuigleiding naar het nulpunt van de secundaire wikkeling van de transformator.

Hogesnelheidsschakelaar schakelt automatisch de feeder en daarmee het contactnetwerk uit in geval van overbelasting en kortsluiting van de laatste. Daarnaast is het soms nodig om het contactnetwerk los te koppelen (verwijder de spanning ervan) voor de productie van elk werk, waarvoor ze ook de hogesnelheidsschakelaar ontkoppelen.

Dientengevolge dienen de tractieonderstations van gelijkstroomwegen voor het verlagen van de spanning geleverd door de vermogenslijnen oi, het converteren van de wisselstroom in gelijkstroom en het distribueren van de gelijkstroom elektrische energie over de secties van het contactnetwerk.

Als de spoorweg geëlektrificeerd is op wisselstroom van industriële frequentie, dan is het tractie-onderstation bedoeld voor het verlagen van de spanning geleverd door krachtoverbrengingslijnen en het verdelen van elektrische energie over de secties van het contactnetwerk. Op lijnen die op wisselstroom zijn geëlektrificeerd, wordt een gesloten stroomlus gevormd door een uiteinde van de primaire wikkeling van een transformator op een elektrische locomotief aan te sluiten op het contactnetwerk en het andere uiteinde op de rail en vervolgens door de zuigleiding naar het onderstation. De opstelling van tractieonderstations van wisselstroomwegen is veel eenvoudiger, omdat de spanningsverbetering voor het aandrijven van de tractiemotoren wordt uitgevoerd op het rollend materieel zelf.

De efficiëntie van elektrische tractie wordt uitgedrukt als het product van de efficiëntie van individuele schakels van het voedingssysteem van een geëlektrificeerde spoorweg: elektriciteitscentrales, hoogspanningslijnen, tractieonderstation, contactnetwerk en de elektrische locomotief zelf. Als de energie afkomstig is van een thermische energiecentrale, met een rendement van ongeveer 35%, dan is de totale efficiëntie van elektrische tractie ongeveer 28%. De geëlektrificeerde spoorwegen, die energie van kernenergiecentrales begonnen te ontvangen, werken met dezelfde efficiëntie. Waterkrachtcentrales, waarvan de efficiëntie 85% bereikt, voeden ongeveer een vijfde van de geëlektrificeerde spoorwegen; De efficiëntie van elektrische tractie is 60-62%.

Pagina 2 van 35

PRIMAIRE VOEDINGSSYSTEMEN. NETWERKVERBRUIKERS

1. Elektriciteitsvoorziening

Elektrische locomotieven en auto's van geëlektrificeerde spoorwegen zijn geen autonome locomotieven. Ze staan ​​op het spel, verbruiken elektriciteit van het openbare elektriciteitsnet.
   De elektrische energie opgewekt door de generatoren van de krachtcentrale 1 (figuur 1) wordt toegevoerd aan het opvoertransformatorstation 2 en verder wordt langs hoogspanningslijnen hoogspanningsleidingen (VL) 3 overgebracht naar de tractieonderstations 4 die zich langs de spoorweg bevinden. Bij de tractieonderstations wordt driefasige wisselstroom omgezet in een stroom van de overeenkomstige soort en spanning om de elektrische tractie-inrichtingen en regionale verbruikers van stroom te voorzien. De kracht van de elektrische locomotief 9 wordt uitgevoerd vanaf het contactnetwerk 7 via de stroomcollectoren. Railcircuit 8 is het tweede draadtractienetwerk.
   Elektrische stations, onderstations en bovenleidingen naar de tractie-onderstations worden het primaire of externe deel van het voedingssysteem genoemd. Het tractie-onderstation, het contact- en spoorwegnetwerk, evenals de voeding 5 en zuig 6-lijnen vormen het tractieonderdeel van dit systeem. Bij elektriciteitscentrales, een driefasige wisselstroom met een frequentie van 50 Hz en een spanning van 6,3; 10,5; 21 kV. Elektriciteit wordt geleverd aan een nabijgelegen transformatorstation, waar de spanning stijgt naar 35, 110, 150, 220, 330, 500 en 750 kV, met deze spanningswaarde wordt de elektriciteit over lange afstanden doorgegeven.

Krachtoverbrenging over lange afstanden is voordeliger bij hoge spanningen. Het wordt als economisch voordelig beschouwd om 1 kV per 1 km over te brengen (bijvoorbeeld 35 kV is het voordelig om 35 km, maar niet meer dan 50 km over te brengen). Bij toenemende spanning neemt de stroom af, en hangt het dwarsdoorsnedeoppervlak van de draden ervan af, derhalve de metaalkosten voor hen en de kosten van de lijn. Met een afname van stroom worden ook energieverliezen in elektrische netwerken verminderd.

Fig. 1. Schematisch diagram van de stroomvoorziening voor het geëlektrificeerde gedeelte van de spoorweg:
   1 - externe voeding; 2 - tractie-voeding

Het spanningsniveau bepaalt de isolatie van de bovenleiding. De economisch voordelige overdrachtsspanning in elk individueel geval wordt gevonden door de geschikte technische en economische berekening uit te voeren.
Voor een ononderbroken stroomtoevoer naar consumenten, een beter gebruik van geïnstalleerde elektrische apparatuur in energiecentrales en onderstations, en een betere energiekwaliteit, worden energiecentrales en onderstations van één regio verbonden door transmissielijnen en vormen zo een energiesysteem. Alle geëlektrificeerde wegen van de USSR worden aangedreven door energiesystemen.
   Op de USSR-spoorwegen worden twee elektrische tractiesystemen gebruikt:
   Indicatoren voor de kwaliteit van elektriciteit zijn afwijkingen in wisselstroomnetwerken en fluctuaties in frequentie en spanning, spanningsonbalans, niet-sinusvormige vorm van de curve en in DC-netwerken - spanningsafwijking en fluctuatie en spanningsfluctuatiefactor.
   DC met nominale spanning in het tractienetwerk van 3 kV;
   eenfase AC 50 Hz met een nominale spanning van 25 kV.
   Gebruik op buitenlandse wegen bovendien een wisselstroomsysteem met een lagere frequentie van 16-2 / 3 en 25 Hz.
   Zuinige en betrouwbare halfgeleideromzetters worden gebruikt als AC-naar-gelijkstroom-omvormers op onderstations van gelijkstroomwegen. Op de onderstations van AC 50 Hz-wegen zijn converters industriële of speciale transformatoren.
   Tractie-onderstations worden ook gebruikt voor het aandrijven van industriële, agrarische en niet-tractie spoorwegbelastingen. Voor dit doel worden extra transformatoren op onderstations geïnstalleerd. Tractie-onderstations bevinden zich langs de spoorweg over 15-20 km op gelijkvloerse wegen en 40-60 km op AC-wegen.
   Het contactnetwerk wordt gebruikt om elektrisch vermogen te leveren aan het elektrische rollend materieel (bijvoorbeeld P. P.) en kan worden gemaakt in de vorm van een luchtvering of een extra contactrail (op metro's). Contact- en spoorwegnetten zijn verbonden door lucht- of kabellijnen met de banden van het tractie-onderstation.
   De onderstations worden aangedreven door twee bovengrondse lijnen, die elk zijn ontworpen voor de volledige kracht van de tractieonderstations. De hoofdapparatuur van tractie-onderstations (gelijkrichtunits, transformatoren, schakelaars) is gereserveerd. Daarnaast zijn er mobiele tractieonderstations gepland, die stationaire stations kunnen vervangen wanneer ze worden losgekoppeld of defect raken.
De betrouwbaarheid van het contactnetwerk wordt verzekerd door een verhoogde veiligheidsmarge van zijn elementen en partitionering, d.w.z. de scheiding van het contactnetwerk in geïsoleerde secties en normaal verbonden met behulp van scheiders of schakelaars. De stroomtoevoer van de secties wordt uitgevoerd vanuit de tractieonderstations via onafhankelijke toevoerleidingen (feeders).
   Alle verbruikers van elektriciteit Regels voor elektrische installaties (PUE) zijn onderverdeeld in drie categorieën. De 1e categorie omvat de meest verantwoordelijke consumenten, die geen stroomstoring hebben. De kracht van dergelijke consumenten wordt uitgevoerd vanuit twee of meer bronnen, de back-upstroom wordt automatisch ingeschakeld. Voor consumenten van de tweede categorie (ook verantwoordelijk) zijn stroomonderbrekingen toegestaan ​​voor de tijd die nodig is om de stroom in te schakelen door het dienstdoende personeel. Categorie 3 omvat alle andere consumenten. Voor hen is een onderbreking van de stroomvoorziening toegestaan ​​gedurende de tijd die nodig is om de schade te herstellen, tot een dag. In overeenstemming met de categorie van de consument accepteren ze externe stroomvoorziening en primaire schakelcircuits van installaties. Geëlektrificeerde spoorlijnen behoren tot de consumenten van de 1e categorie.
   In de afgelopen jaren zijn nieuwe voedingssystemen ontwikkeld. Met de toename van het verkeer, het verhogen van de bewegingssnelheid en de massa van treinen, worden de nadelen van een constante 3 kV en een wisselstroom van 25 kV, die het draagvermogen en de efficiëntie van de lijnen beperken, steeds duidelijker.
   Dit maakt het noodzakelijk om de systemen te versterken. De nadelen van het DC-systeem zijn relatief lage spanning (3 kV), een groot dwarsdoorsnede-oppervlak van de draden van het contactnetwerk (400 - 600 mm2), grote verliezen van spanning en energie in het tractienetwerk, een kleine afstand tussen de tractie-substations (15-20 km), de aanwezigheid van zwerven stromen die elektrocorrosie van metalen ondergrondse structuren veroorzaken. Het nadeel is ook grote verloren energie in de startreostaten e. n. s. tijdens versnelling van de trein.
Het meest effectieve middel om dit systeem te verbeteren is om de spanning in het tractienetwerk te verhogen tot 6 kV met behulp van elektrische locomotieven uitgerust met DC-pulsomvormers. In dit geval blijft het contactnetwerk van 3 kV onveranderd, de sterkte van de isolatie is voldoende voor een spanning van 6 kV. Een dergelijk systeem maakt het mogelijk om energieverliezen in het tractienetwerk 3-4 keer te verminderen, om het risico van oververhitting van draden en zwerfstromen te verminderen; daarnaast de spanning op de tractiemotoren e. n. s. stabiliseert als gevolg van het wegvallen van de stijve verbinding tussen het contactnetwerk en de tractiemotoren en de capaciteit van de voedingseenheid neemt toe. Om een ​​aantal redenen is de verdere ontwikkeling van het 6 kV-systeem echter opgeschort en is het praktische gebruik ervan niet voorzien in de elfde periode van vijf jaar.
   Hoe hoger de spanning in het tractienetwerk, hoe efficiënter en zuiniger het voedingssysteem. Het verhogen van de spanning in het tractienetwerk naar een hoger dan 6 kV (bijvoorbeeld 12 kV) is echter onpraktisch, omdat dit zou leiden tot hogere prijzen voor het voedingssysteem (reorganisatie van het contactnetwerk, vervanging van convertoreenheden bij onderstations) en het creëren van een nieuwe, duurdere elektriciteitsvoorziening. n. s. Interfacing met 3 kV-secties zou moeilijk zijn (zie paragraaf 25).
   Het versterken van het DC-systeem wordt uitgevoerd door de bouw van tussenstations, scheidingspalen en parallelle verbindingspunten, evenals door een vergroting van de dwarsdoorsnede van het contactnetwerk.

Het systeem van enkelfasige wisselstroom van 25 kV met een frequentie van 50 Hz wordt intensief ontwikkeld in de USSR en in het buitenland. De voordelen zijn te danken aan de hoge spanning in het tractienetwerk, met als gevolg dat het contactnetwerk een klein doorsnedegebied (150 mm2), eenvoudige transformatorstations en een grote afstand daartussen (50 km), enz. Heeft.
   Dit systeem heeft echter ook nadelen: ongelijke belasting van de fasen van het voedingssysteem (zie paragraaf 12), schadelijke elektromagnetische effecten op communicatielijnen en aangrenzende bovengrondse hoogspanningslijnen, verslechtering van de kwaliteit van de aan de verbruiker geleverde energie, de mogelijkheid van vonkvorming op ondergrondse structuren, inductief effect op contactopschortingen aangrenzende paden.
   Om deze tekortkomingen te elimineren en de energieprestaties te verbeteren, is een 2x25 kV-systeem met autotransformators (AT) ontwikkeld, waarmee bestaande apparatuur en elektriciteit kunnen worden opgeslagen in een 25 kV-tractienetwerk. n. s. voor een spanning van 25 kV.

   Fig. 2. Schema van voedingssysteem 2X25 kV

In dit systeem (figuur 2) energie k e. n. s. Het wordt geleverd via een contactnetwerk van 25 kV, niet alleen van tractie-substations, maar ook lineaire step-down autotransformatoren (ATI, AT2, enz.) Geïnstalleerd langs de spoorlijn 10-15 km tussen de tractie-onderstations. De spaartransformator ontvangt vermogen van de tractieonderstations via de draden van de contactophanging K en de extra voedingsdraad P met een spanning van 50 kV, en met betrekking tot de rails P en de aarde hebben deze draden slechts 25 kV. Het netsnoer is opgehangen aan de steunen van het netwerk.
   Zo'n systeem zorgt voor de overdracht van energie naar e. n. s. op kleine afstanden tussen autotransformatoren van 25 kV, en op grote afstanden van het onderstation naar autotransformatoren van 50 kV, wat leidt tot een afname in voltage- en energieverliezen. Bovendien, de huidige e. n. s. het keert terug naar het onderstation, niet langs de rails, maar langs de voedingsdraad, waardoor de invloed van het tractienetwerk op de communicatielijnen wordt verminderd en een goedkopere communicatiekabel kan worden gebruikt.
   Op het tractie-onderstation zijn enkelfasige transformatoren TP1 en TP2 geïnstalleerd met twee secundaire wikkelingen met een spanning van 27,5 kV, die in serie zijn geschakeld. Hun gemeenschappelijke punt is aan de rail bevestigd. De output van één wikkeling is verbonden met het contactnetwerk, de andere - met de voedingsdraad. De primaire wikkelingen zijn verbonden met verschillende fasen van de voeding VL volgens het open driehoekspatroon. Eenfasige transformatoren maken het mogelijk om fase-voor-fase spanningsregeling onder belasting uit te voeren en om de spanningsonafhankelijkheid van elke toevoerarm van de belasting van de andere te creëren, wat de systeemefficiëntie verhoogt.
   Drie eenfasige tractie-transformatoren zijn geïnstalleerd op het onderstation: twee werknemers en een standby-eenheid, die door elke werknemer kan worden vervangen. Om regionale consumenten in het substation te voorzien installeer driefasige transformatoren. Consumenten met een kleine lading kunnen stroom krijgen van de tractie-transformatoren volgens het DPR-systeem (zie paragraaf 3).
   Met het 2X25 kV-systeem kunt u de afstand tussen onderstations tot 100 km vergroten. De kosten van extra apparatuur in het systeem met autotransformatoren worden gedekt door het verlagen van de kosten van onderstations.
   Tijdens de werking bleek dat op de wegen die zijn geëlektrificeerd volgens het 2X25 kV-systeem, het elektromagnetische effect op de circuits van de communicatiekabel 7-11 keer is afgenomen, en de gevaarlijke geïnduceerde spanning - met 8 keer vergeleken met het 25 kV-systeem. Dit systeem is toegepast op de wegen Moskou en Wit-Rusland en zal worden gebruikt op BAM en andere spoorwegen van het land.
Verhogen van de spanning tot 50 kV in het 25 kV-systeem zou versterking van de isolatie van het contactnetwerk vereisen, toepassing van nieuwe stroom- en schakelapparatuur op de tractieonderstations en in het tractienetwerk, ter vervanging van de gehele e. n. s.