Sieć styków napięciowych linii kolejowej. Zasilanie

systemy elektroenergetyczne, niezależnie od rodzaju podstacji trakcyjnej, powinny być wykonywane z cyklicznym połączeniem najbardziej obciążonych faz podstacji trakcyjnych z różnymi fazami linii napowietrznych.

Zewnętrzny schemat zasilania dla zelektryfikowanego odcinka linii kolejowej jest opracowywany przez wyspecjalizowane instytuty na podstawie danych źródłowych dotyczących rozmieszczenia podstacji trakcyjnych i ich mocy otrzymywanych od Kolei Rosyjskich lub od organizacji projektującej opracowującej projekt elektryfikacji i powinien określać:

– wartość nominalna podstacji trakcyjnych napięcia zasilającego;

– rodzaj podstacji (referencyjny, pośredni, połączony z dzielnicą itp.) i główne obwody elektryczne po stronie podaży;

– moc i napięcie regionalnych konsumentów w piątym i dziesiątym roku eksploatacji;

– prądy mocy lub zwarcia na oponach napięcia zasilającego podstacjach trakcyjnych;

– wymagania dotyczące topienia lodu na zasilającym VL;

– niewyważenia wartości prądów i napięć generowanych przez obciążenie trakcyjne;

– rodzaje zabezpieczenia przekaźników linii napowietrznych prądu, urządzeń komunikacyjnych o wysokiej częstotliwości, urządzeń dyspozytorskich i kontroli procesu, a także potrzeby rachunkowości międzysystemowej;

– rozdział robót między systemami energetycznymi i innymi organizacjami na budowę zewnętrznych urządzeń zasilających.

10.2. Obwód zasilający systemów sygnalizacyjnych z podstacji trakcyjnych AC i DC

Automatyczne blokowanie jest głównym systemem interwałowej kontroli ruchu kolejowego. Aby zapewnić minimalny czas przejazdu pociągu przy automatycznym blokowaniu, przęsła międzystacyjne są podzielone na sekcje blokowe chronione przez sygnalizację świetlną, których odczyty pochodzą z

zmienia się automatycznie w zależności od lokalizacji pociągów. W obrębie każdego bloku rozmieszczaj elektryczne obwody torowe.

Najprostszy typ obwodu elektrycznego może być reprezentowany jako źródło energii elektrycznej i jego odbiornik, połączone ze sobą przewodami prądu elektrycznego. W elektrycznym obwodzie szynowym, bateria lub przetwornik napięcia przemiennego (o częstotliwości 25, 50 lub 75 Hz) i częstotliwość tonu mogą być wykorzystane jako źródło energii elektrycznej, a przekaźnik może być konsumentem. Oba gwinty szyny zawsze służą jako przewodniki energii elektrycznej od źródła do konsumenta.

Oprócz podziału rodzaju prądu zasilającego, obwody szynowe wyróżniają się sposobem zasilania, miejscem zastosowania i sposobem przekazywania prądu odwrotnego trakcji. Sposób zasilania podzielony jest na łańcuchy ciągłego zasilania, impuls i kod; w miejscu podania - nierozgałęziony i rozgałęziony; metodą przekazywania prądu trakcyjnego wzdłuż szyn - pojedynczego i podwójnego gwintu (przepustnicy). W obwodach jednotorowych prąd trakcyjny przepuszczany jest przez jeden wątek szyny, a w podwójnych łańcuchach gwintowych przez oba gwinty szyny.

W obszarach bez trakcji elektrycznej przewiduje się obwody szynowe prądu stałego lub przemiennego o częstotliwości 50 Hz, w obszarach z prądem stałym prądu stałego - obwody szynowe prądu przemiennego, zwykle o częstotliwości 50 Hz. Na liniach z prądem przemiennym AC o częstotliwości 50 Hz stosowane są obwody torowe AC o częstotliwości 25 Hz, w niektórych przypadkach stosowane są obwody torowe 75 Hz. Istniejące odcinki z obwodami 75 Hz powinny zostać przekonwertowane na 25 Hz.

Kiedy prąd elektryczny obwodów szynowych prądu stałego i przemiennego na torach i torach odbierających i odbierających wykonuje podwójny gwint. Transformatory przepustnicy są instalowane na głównych torach i sąsiednich punktach dla przepuszczania prądu, i są umieszczone zarówno na zasilaniu jak i na końcach przekaźników obwodów szynowych tylko na głównych torach, a na bocznych torach, z reguły tylko na ścieżkach zasilania. koniec obwodu torowego. Na szyjach stacji, a także w krótkich odcinkach ścieżek odbiorczych, obwody torowe, z wyjątkiem kodowanych, mogą być jednopasmowe, ale musi istnieć możliwość przejścia

prąd trakcyjny nie mniejszy niż cztery gwinty szynowe na podwójnej ścieżce i trzy nici na odcinkach jednotorowych.

Zewnętrzne źródło zasilania obejmuje punkty zasilania (źródła); podłużne przewody powietrzne i kablowe 6 (10) kV; transformatory liniowe i podstacje transformatorowe o napięciu 6 (10) kV; kompletne podstacje transformatorowe (KTP) i podłużne linie zasilające 25, 35 kV. Na dużych stacjach o dużym poborze mocy słupków WE dla nich układane są osobne podajniki karmy.

System zasilania zapewnia zasilanie następującym obiektom systemu sygnalizacji:

– punkt auto-lock;

– urządzenia elektrycznej centralizacji stacji pośrednich;

– centralizacja urządzeń na dużych stacjach;

– urządzenia do centralizowania obszarów manewrowych;

– skrzyżowanie sygnalizacji i auto-okiennic;

– centralizacja wysyłki.

Systemy sygnalizacyjne, jako konsumenci pierwszej kategorii, powinni otrzymywać moc z dwóch wzajemnie zarezerwowanych źródeł za pośrednictwem dwóch wzajemnie zarezerwowanych linii.

Zasilanie urządzeń sygnalizacyjnych realizowane jest z reguły za pomocą trójfazowych linii trójprzewodowych o napięciu 6 (10) kV z trójfazowych źródeł prądu o częstotliwości 50 Hz i izolowanym przewodzie neutralnym.

Główne zasilanie systemu sygnalizacyjnego jest uzyskiwane ze specjalnych automatycznych linii blokujących (linie sygnalizacji linii napowietrznej), moc zapasowa jest dostarczana do sekcji zelektryfikowanych przez system DC i obszary niezelektryfikowane, z reguły z linii trójfazowych o podłużnym zasilaniu (PE) 6; 10 kV oraz w obszarach zelektryfikowanych przez system prądu przemiennego, z linii "dwa przewody - szyna" (DPR 27,5 kV). W niektórych przypadkach zapasowe zasilanie urządzeń sygnalizacyjnych odbywa się z sąsiednich linii o napięciu do 1000 V. Źródłami zasilania tych linii są trakcja i specjalne podstacje transformatorowe zbudowane w celu zasilania automatycznych linii blokujących i podłużnego zasilania, aw sekcjach zelektryfikowanych stacje transformatorowe są wykorzystywane jako zapasowe źródła zasilania, oraz na niezelektryfikowanych - jako podstawowe.

Istnieją trzy linie zasilające dla automatycznych linii blokujących: jednostronna (konsola), przeciw-konsolowa i dwustronna (równoległa) 12.

Na schemacie zasilania konsoli napięcie do linii samoblokującej zasilane jest z jednej z podstacji trakcyjnych, na przykład z podstacji TP1 (rys. 10.4). W przypadku zaniku napięcia w podstacji TP1, zasilanie automatycznej linii blokującej jest automatycznie przekazywane do sąsiedniej podstacji trakcyjnej TP2 po włączeniu przełącznika Q3 za pomocą automatycznego urządzenia do przełączania transferu. W ten sam sposób, z obwodem zasilającym konsoli, napięcie jest również dostarczane do linii PE 6 (10) kV.

Ryc. 10.4. Linie główne i zapasowe dla systemów sygnalizacji i sygnalizacji oraz typowe diagramy ich podłączenia do źródeł zasilania podczas elektryzacji przez system

3,3 kV

Aby zwiększyć niezawodność w przypadku uszkodzenia w podstacjach lub na liniach, schemat zasilania konsoli musi zostać wykonany w taki sposób, aby główne i zapasowe linie zasilające systemów sygnalizacyjnych w każdej strefie zasilającej były zasilane z różnych podstacji. Dlatego w każdej podstacji jest tylko jedna linia napowietrzna zasilająca do sygnalizowania stref zasilających w jednym kierunku i jednego zasilacza PE 6 (10) kV - w przeciwnym kierunku. Na przykład, zasilanie systemów sygnalizacyjnych w strefie zasilacza między podstacjami TP1 i TP2 jest

zgodnie z zasilaniem Q2 linii napowietrznej podstacji CCB CC1 i podajnika Q7 PE 6 (10) kV TP2 (patrz Fig. 10.4). Oprócz zasilacza Q2, w podstacji TP1, podajnik Q5 jest normalnie włączony, a na podstacji TP2, oprócz podajnika Q7, podajnik Q4 itp.

Schemat zasilania konsolowego linii napowietrznych linii sygnalizacyjnych i sygnalizacyjnych oraz podłużnych linii zasilających jest szeroko rozpowszechniony i jest głównym dla odcinków DC, których długość jest równa odległości między sąsiednimi podstacjami i nie przekracza 15-25 km.

W schemacie mocy przeciw-konsolowej w środku strefy między podstacjami w linii napowietrznej układu sygnalizacyjnego, zostaje wykonany przekrój i napięcie jest dostarczane do każdego odcinka linii z jednej z sąsiednich podstacji (rys. 10.5). W porównaniu do konsoli ten schemat jest bardziej doskonały, ponieważ długość odcinków zasilających linii jest o połowę mniejsza. Poprawia to tryb napięciowy w linii, aw przypadku uszkodzenia, tylko połowa odcinka linii napowietrznej systemu blokującego między podstacjami jest odłączona.

Ryc. 10.5. Linie główne i zapasowe dla systemów sygnalizacji i sygnalizacji oraz typowe obwody ich podłączenia do źródeł zasilania podczas elektryzacji za pomocą systemu prądu przemiennego 25 kV

Schemat zasilania przeciw-konsoli stał się powszechny w obszarach zelektryfikowanych przez system 25 kV AC, gdzie odległości między podstacjami są zwiększone do 40 - 50 km. W tym schemacie słupek działowy z przełącznikiem wyposażonym w urządzenie AVR jest zainstalowany w punkcie podziału w środku strefy zasilacza. W uproszczonej wersji zamiast przełącznika można używać rozłącznika ze zdalnym lub zdalnym sterowaniem. Kiedy którakolwiek z podstacji zasilających jest odłączona, przełącznik (rozłącznik) słupka przegrody jest automatycznie włączany z ATS, a pół-strefy pozbawione zasilania są zasilane z sąsiedniej podstacji. Jednak jakość napięcia na końcu strefy zasilacza jest niższa.

W obwodzie zasilania dwustronnego automatyczna linia blokująca zasilana jest przez dwie sąsiednie podstacje. Teoretycznie najlepszym rozwiązaniem jest dwustronny schemat zasilania, ponieważ w tym przypadku uzyskuje się najmniejsze straty napięcia i straty mocy w linii, a w przypadku awaryjnego wyłączenia jednej podstacji, linia nadal otrzymuje moc od innej bez przerywania. Jednak w praktyce trudno jest zaimplementować taki obwód zasilania ze względu na występowanie prądów wyrównawczych, które są określone przez wektorową różnicę napięcia na podstacjach zasilających i wartości zasięgu, przy których aktywuje się prądowe zabezpieczenie zasilaczy VL СFB lub podłużnego źródła zasilania. Ponadto, gdy jedna z podstacji jest odłączona lub tryb, jak również zmiana napięcia awaryjnego na niej, prąd uzupełniania przez VL blokowania i PE 6 (10) kV wzrasta gwałtownie i powoduje, że ochrona wyłącza się i rozłącza linie w sąsiednich podstacjach. W związku z tym system dwustronnej władzy nie jest rozpowszechniony w działaniu. Niemniej jednak, we wszystkich obwodach zasilania linii automatycznego blokowania, wzdłużnego zasilania i DPR, punkty zasilania muszą być wprowadzane między sobą i pozwalać na dwukierunkową moc po podjęciu środków w celu ograniczenia prądów wyrównawczych.

10.3. Sieć kontaktów roboczych w oblodzonych warunkach

i sposoby radzenia sobie z tym

Szkliwo znacznie komplikuje pracę sieci kontaktów i proces bieżącego zbierania. Obrzędy lodowe są zwykle obserwowane podczas zmiany odtajania poprzez chłodzenie w temperaturach nieznacznie różniących się od zera, podczas mgły lub podczas deszczu, gdy temperatura powietrza jest poniżej zera. Bardzo

często wraz z formowaniem się lodu występują silne wiatry. Intensywność lodu charakteryzuje się grubością i gęstością skórki. Lód ma gęstość 0,6 do 0,9 g / cm3. Im większa intensywność lodu, tym mniejsza gęstość.

Obecność lodu na przewodach kontaktowych pogarsza się i czasami przerywa kontakt między nimi a biegunami kolektorów prądu, ponieważ skorupa lodowa ma bardzo niskie przewodnictwo. W niektórych przypadkach powstaje łuk elektryczny, który uszkadza powierzchnie stykowe, powoduje, że przewody kontaktowe wypalają się i pękają. Tworzenie się lodu zwiększa obciążenie drutów, co w przypadku częściowo skompensowanych wieszaków prowadzi do znacznego wzrostu naprężenia lin nośnych, a po skompensowaniu powoduje duże ugięcie wszystkich drutów.

Główne metody radzenia sobie z lodem na drutach zawieszenia kontaktowego są elektryczne, mechaniczne i chemiczne 13. Dwie ostatnie metody są szczegółowo omówione podczas badania dyscypliny "Sieci kontaktów i linie energetyczne".

Metoda elektryczna ma zwykle zastosowanie tylko do ścieżek głównych, gdzie przekrój wieszaków kontaktowych jest łatwiejszy do doprowadzenia do tej samej wartości. Obejmuje on tworzenie przez pewien czas sztucznego zwarcia, w którym prąd płynący ogrzewa przewody, co prowadzi do topienia lodu, a także zapobiegawcze nagrzewanie się przewodów sieci styku 14.

Aby utworzyć obwód prądu grzewczego, przewody są albo połączone z szynami trakcyjnymi za pomocą specjalnych odłączników, albo na liniach dwutorowych, przewody dwóch ścieżek zawierają pętlę. Zaleca się zorganizowanie wstępnego podgrzewania przewodów tak, aby ich temperatura wzrosła powyżej zera, a tworzenie się lodu staje się niemożliwe. W tym przypadku gęstość prądu wymagana do podgrzania przewodów wynosi 2,5 - 3,5 A / mm2. Jeżeli lód już utworzył się na drutach, to aby się stopić, konieczne jest posiadanie gęstości prądu

6,5 - 8 A / mm2.

Zgodnie ze schematami z rys. 10.6 wykonać topnienie lodu na liniach prądu przemiennego i zgodnie ze schematami z rys. 10.7 - na liniach prądu stałego. Aktualna ścieżka na wszystkich obwodach jest oznaczona grubą linią i strzałkami.

Na liniach prądu przemiennego ruch pociągów podczas wytopu nie może zostać przerwany, ale zamknięcie izolatorów

kongresy między głównymi drogami. Na liniach prądu stałego ruch pociągu jest chwilowo zatrzymywany z powodu niewystarczającego napięcia.

Ryc. 10.6. Schematy topnienia lodu na liniach AC jednotorowych (a) i dwutorowych (b)

Schemat rys. 10.6, i używane na jednotorowych liniach prądu zmiennego, a topnienie lodu jest wytwarzane bezpośrednio w dwóch strefach między podstacjami. Środkowa podstacja trakcyjna B zostaje odłączona, a wlot neutralny usytuowany w jej pobliżu jest zablokowany, w tym odłączniki segmentowe 2 i 3. Słupki odcinkowe są również odłączone od sieci i aby utworzyć obwód, zawierają rozłączniki wzdłużne 1 i 4. W podstacji trakcyjnej A, fazę (lub b), oraz w podstacji B - faza b (lub a), co powoduje zamknięcie różnych faz przez sieć kontaktów między podstacjami A i B.

Schemat rys. 10.6, b jest stosowany w liniach AC o dwóch liniach. Tutaj fazy są zamykane w jednej z podstacji trakcyjnych poprzez sieci kontaktowe obu sposobów połączone przez koło zapasowe drugiej podstacji (jak pokazano na rysunku) lub przez rozłącznik przekrojowy zainstalowany w drugiej podstacji.

Na liniach prądu stałego do topienia lodu stosowane są obwody, w których prąd cyrkulacyjny pochodzi z szyny "+" do szyny "-". W przypadku linii jednotorowych stosuje się schemat wykorzystujący szyny (rys. 10.7, a). W przypadku dwutorowania, równoczesne topienie lodu przeprowadza się na wieszakach kontaktowych obu ścieżek (rys. 10.7, b), obwody torowe nie są uwzględnione w schemacie topienia lodu. Na tych schematach połączenie drutów dwóch wieszaków może być wykonane poprzez włączenie rozłączników poprzecznych, przez zawieszenie prętów uziemiających przy użyciu szyn lub za pomocą rozłącznika z nożem uziemiającym.

Ryc. 10.7. Schematy topnienia lodu na liniach prądu stałego jednotorowego (a) i dwutorowego (b)

W obszarach prądu stałego na oblodzonych obszarach, zapobiegawcze ogrzewanie przewodów sieci styku odbywa się bez zatrzymywania ruchu pociągów za pomocą specjalnego urządzenia grzewczego (rys. 10.8). Zespół grzewczy 2 jest połączony z jednej strony z szyną "+" i zawieszeniem na jednej ścieżce, a z drugiej z oponą zapasową i zawieszeniem na drugiej. Prąd rozgrzewania przechodzi przez zawieszenia obu torów połączone na stanowisku sekcji 3. Do zasilania pociągów wykorzystywana jest jednostka robocza 1 połączona tylko z zawieszeniem jednej ścieżki.

prąd prądu grzewczego

Zapasowe

Ryc. 10.8. Schemat ideowy ogrzewania prewencyjnego przewodów sieci kontaktów na liniach prądu stałego

Na torach drugorzędnych stacji, na ścieżkach parku depo i obojętnych wkładkach, topienie lodu nie może być przeprowadzone, dlatego w takich miejscach stosuje się mechaniczne metody czyszczenia drutów z lodu. Te same metody w połączeniu z elektrycznymi można zastosować na głównych ścieżkach.

Ogólne informacje o zasilaniu kolei.

Elektryfikowane koleje w naszym kraju otrzymują energię elektryczną z systemów elektroenergetycznych.

  Sieć energetyczna- to zbiór dużych elektrowni, połączonych liniami energetycznymi i współpodawających energię elektryczną i cieplną. Systemy elektroenergetyczne łączą elektrownie różnych typów: termiczne, które wykorzystują różnorodne paliwa organiczne, hydrauliczne i jądrowe.

Należy zauważyć, że obciążenia wzdłużne elektryczne charakteryzują się wysoką jednorodnością, co przyczynia się do bardziej stabilnej pracy systemów elektroenergetycznych. Autostrady europejskiej części kraju, Uralu i Syberii zasilane są z ujednoliconego systemu energetycznego naszego kraju. Zasilanie z wydajnych systemów zasilania zapewnia nieprzerwane zasilanie odbiorników, w tym elektrycznego taboru kolejowego.

Figura pokazuje w pewnym uproszczeniu dla jasności ogólny schemat zasilania elektrycznej linii kolejowej konwencjonalnie z jednej elektrociepłowni.

Trójfazowy prąd przemienny o napięciu 6-10 kV z generatorów elektrowni jest przesyłany kablem do transformatora podwyższającego, w zależności od różnych warunków napięcie może zostać zwiększone do 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 kV. Te nominalne wartości napięć są dostarczane przez normy obowiązujące w ZSRR.

Następnie prąd przez linię energetyczną (PTL) przechodzi do odbiorców, w tym przypadku do podstacji trakcyjnej. Jeśli wystąpi zwarcie na linii elektroenergetycznej lub wystąpi niedopuszczalne przeciążenie, przełącznik wysokiego napięcia odłączy go od elektrowni. Ten sam przełącznik służy do usuwania napięcia z linii, na przykład podczas jego kontroli.

Następnie prąd przepływa przez inny przełącznik wysokiego napięcia do pierwotnego uzwojenia transformatora podstacji trakcyjnej, co obniża napięcie przemiennego prądu trójfazowego do wartości wymaganej do normalnego działania elektrycznego taboru (np. P. C).

Projektowanie i działanie podstacji trakcyjnych na drogach zelektryfikowanych przy stałym i zmiennym prądzie różni się znacznie.

W podstacji trakcyjnej prądu stałego, pokazanej na rysunku, prąd zmienny jest przekształcany na prąd stały. Początkowo używano w tym celu przetworników obrotowych, na które składały się potężne silniki prądu zmiennego zamontowane na tym samym wale, co generatory prądu stałego. Wtedy zamiast ciężkich i nieporęcznych maszynowych przetwórców zaczęto używać prostowników rtęciowych. Następnie wszystkie prostowniki rtęciowe zastąpiono prostownikami półprzewodnikowymi.

Napięcie prostowane przez specjalne urządzenie zabezpieczające - przełącznik dużej prędkości - i przewód zasilający (zasilacz) są dostarczane do sieci kontaktowej. Gdy silniki trakcyjne lokomotywy są włączone, prąd z uzwojenia wtórnego transformatora przechodzi przez prostownik, przełącznik dużej prędkości, podajnik, sieć stykową, przekładnie sterujące i silniki trakcyjne do szyn. W celu uzyskania zamkniętego obwodu elektrycznego szyny są połączone za pomocą przewodu ssącego z punktem zerowym uzwojenia wtórnego transformatora.

Przełącznik o wysokiej prędkości automatycznie wyłącza podajnik, a tym samym sieć kontaktów w przypadku przeciążenia i zwarcia tego ostatniego. Ponadto czasami konieczne jest odłączenie sieci kontaktów (usunięcie napięcia z niej) w celu wykonania jakiejkolwiek pracy, do której również odłączają przełącznik dużej prędkości.

W konsekwencji podstacje trakcyjne na drogach prądu stałego służą do obniżania napięcia dostarczanego przez linie elektroenergetyczne oi, przekształcania prądu przemiennego w prąd stały i rozprowadzania prądu elektrycznego prądu na odcinkach sieci kontaktowej.

Jeżeli kolej zostanie zelektryfikowana prądem zmiennym o częstotliwości przemysłowej, wówczas podstacja trakcyjna ma na celu obniżenie napięcia dostarczanego przez linie przesyłowe energii i dystrybucję energii elektrycznej na odcinkach sieci kontaktowej. Na liniach zelektryfikowanych na prądzie przemiennym, zamknięta pętla prądowa jest tworzona przez połączenie jednego końca uzwojenia pierwotnego transformatora umieszczonego na elektrycznej lokomotywie z siecią kontaktową, a drugi koniec do szyny, a następnie przez linię ssącą do podstacji. Układ podstacji trakcyjnych na drogach AC jest znacznie prostszy, ponieważ rektyfikacja napięcia do zasilania silników trakcyjnych jest wykonywana w samym taborze.

Wydajność trakcji elektrycznej wyrażona jest jako iloczyn skuteczności poszczególnych ogniw systemu elektroenergetycznego kolei elektroenergetycznej: elektrowni, linii energetycznych, podstacji trakcyjnych, sieci kontaktów i samej lokomotywy elektrycznej. Jeżeli energia pochodzi z elektrociepłowni, której sprawność wynosi w przybliżeniu 35%, wówczas całkowita sprawność trakcji elektrycznej wynosi około 28%. Elektryfikowane koleje, które zaczęły otrzymywać energię z elektrowni jądrowych, działają z taką samą wydajnością. Elektrownie wodne, których sprawność sięga 85%, zasilają około jedną piątą zelektryfikowanych linii kolejowych; Wydajność trakcji elektrycznej wynosi 60-62%.

Strona 2 z 35

PODSTAWOWE SYSTEMY ZASILANIA. KONSUMENCI SIECI

1. Schemat zasilania elektrycznego

Elektryczne lokomotywy i samochody elektryczne zelektryfikowanych linii kolejowych nie są lokomotywami autonomicznymi. Są na linii, zużywają energię elektryczną z publicznej sieci.
   Energia elektryczna generowana przez generatory elektrowni 1 (fig. 1) jest dostarczana do podstacji 2 transformatora podwyższającego i dalej wzdłuż linii wysokiego napięcia (VL) 3 jest przesyłana do podstacji trakcyjnych 4 usytuowanych wzdłuż linii kolejowej. W podstacjach trakcyjnych trójfazowy prąd przemienny przekształca się w prąd odpowiedniego rodzaju i napięcie, aby zasilać elektryczne urządzenia trakcyjne i regionalnych odbiorców. Moc lokomotywy elektrycznej 9 jest realizowana z sieci kontaktowej 7 przez kolektory prądu. Obwód szyny 8 jest drugą siecią trakcji drutowej.
   Stacje elektryczne, podstacje i napowietrzne linie do podstacji trakcyjnych są nazywane główną lub zewnętrzną częścią systemu zasilania. Podstacja trakcyjna, sieć styku i szyny, a także zasilacz 5 i przewody ssące 6 tworzą część trakcyjną tego układu. W elektrowniach trójfazowy prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz i napięciu 6,3; 10,5; 21 kV. Energia elektryczna jest dostarczana do pobliskiej podstacji transformatorowej, gdzie napięcie wzrasta do 35, 110, 150, 220, 330, 500 i 750 kV, przy tej wartości napięcia energia elektryczna jest przesyłana na duże odległości.

Transmisja mocy na duże odległości jest bardziej ekonomiczna przy wysokich napięciach. Uważa się, że ekonomicznie korzystne jest przesyłanie 1 kV na 1 km (na przykład 35 kV korzystne jest przeniesienie 35 km, ale nie więcej niż 50 km). Wraz ze wzrostem napięcia prąd zmniejsza się, a powierzchnia przekroju przewodów zależy od niego, a zatem koszty metalu dla nich i koszt linii. Wraz ze spadkiem prądu zmniejszają się również straty energii w sieciach elektrycznych.

Ryc. 1. Schemat ideowy zasilacza dla zelektryfikowanego odcinka linii kolejowej:
   1 - zewnętrzny zasilacz; 2 - zasilanie trakcji

Poziom napięcia określa izolację linii napowietrznej. Korzystne ekonomicznie napięcie do transmisji w każdym indywidualnym przypadku można znaleźć, wykonując odpowiednie obliczenia techniczne i ekonomiczne.
Aby zapewnić nieprzerwane zasilanie odbiorników, lepsze wykorzystanie zainstalowanego sprzętu elektrycznego w elektrowniach i podstacjach oraz lepszą jakość energii, elektrownie i podstacje jednego regionu są połączone liniami przesyłowymi, tworząc w ten sposób system energetyczny. Wszystkie zelektryfikowane drogi ZSRR zasilane są przez systemy elektroenergetyczne.
   Na kolei ZSRR stosuje się dwa elektryczne systemy trakcyjne:
   Wskaźniki jakości energii elektrycznej są w odchyleniach sieci prądu przemiennego oraz fluktuacjach częstotliwości i napięcia, asymetrii napięcia, niesinusoidalnej formie jego krzywej oraz w sieciach prądu stałego - odchylenie napięcia oraz fluktuacja i współczynnik tętnienia napięcia.
   DC o napięciu znamionowym w sieci trakcyjnej 3 kV;
   jednofazowy AC 50 Hz o napięciu znamionowym 25 kV.
   Na drogach zagranicznych należy dodatkowo zastosować układ prądu przemiennego o zmniejszonej częstotliwości 16-2 / 3 i 25 Hz.
   Ekonomiczne i niezawodne konwertery półprzewodnikowe są używane jako konwertery AC-DC na podstacjach dróg DC. Na podstacjach dróg AC 50 Hz konwertery są transformatorami przemysłowymi lub specjalnymi.
   Podstacje trakcyjne są również wykorzystywane do zasilania przemysłowych, rolniczych i nietrakcyjnych obciążeń kolejowych. W tym celu instalowane są dodatkowe transformatory na podstacjach. Podstacje trakcyjne znajdują się wzdłuż linii kolejowej przez 15-20 km na drogach DC i 40-60 km na drogach AC.
   Sieć kontaktowa służy do dostarczania energii elektrycznej do elektrycznego taboru (np. P. P.) i może być wykonana w postaci zawieszenia pneumatycznego lub dodatkowej szyny stykowej (w metrze). Sieci kontaktowe i kolejowe są połączone przewodami powietrznymi lub kablowymi z oponami do podstacji trakcyjnych.
   Podstacje są zasilane przez dwie linie napowietrzne, z których każda jest zaprojektowana dla pełnej mocy podstacji trakcyjnych. Podstawowy sprzęt podstacji trakcyjnych (jednostki prostownicze, transformatory, przełączniki) jest zarezerwowany. Ponadto przewiduje się mobilne podstacje trakcyjne, które mogą zastąpić stacjonarne, gdy zostaną odłączone lub ulegną awarii.
Niezawodność sieci kontaktowej jest zapewniona dzięki zwiększonemu marginesowi bezpieczeństwa jego elementów i podziałowi, tj. Oddzieleniu sieci stykowej na sekcje odizolowane od siebie i zwykle połączone za pomocą rozłączników lub przełączników. Zasilanie sekcji odbywa się z podstacji trakcyjnych za pośrednictwem niezależnych linii zasilających (podajników).
   Wszyscy odbiorcy energii elektrycznej Przepisy dotyczące instalacji elektrycznych (PUE) są podzielone na trzy kategorie. Pierwsza kategoria obejmuje najbardziej odpowiedzialnych konsumentów, którzy nie mają przerwy w dostawie prądu. Moc takich odbiorców jest realizowana z dwóch lub więcej źródeł, zasilanie rezerwowe jest włączane automatycznie. Dla konsumentów drugiej kategorii (również odpowiedzialnych) przerwy w zasilaniu są dozwolone przez czas niezbędny do włączenia zasilania przez dyżurny personel. Kategoria 3 obejmuje wszystkich pozostałych konsumentów. Dla nich przerwa w zasilaniu jest dozwolona na czas niezbędny do naprawy uszkodzenia, do jednego dnia. Zgodnie z kategorią odbiorcy akceptują zewnętrzne zasilanie i pierwotne obwody przełączające instalacji. Elektryfikowane koleje należą do konsumentów pierwszej kategorii.
   W ostatnich latach opracowano nowe systemy zasilania. Wraz ze wzrostem natężenia ruchu, zwiększeniem prędkości ruchu i masy pociągów, coraz bardziej widoczne stają się wady stałych 3 kV i prądu przemiennego 25 kV, które ograniczają nośność i sprawność linii.
   To sprawia, że ​​konieczne jest wzmocnienie systemów. Wadami układu DC są stosunkowo niskie napięcie (3 kV), duże pole przekroju przewodów sieci kontaktów (400-600 mm2), duże straty napięcia i energii w sieci trakcyjnej, niewielka odległość między podstacjami trakcyjnymi (15-20 km), obecność błądzenia prądy powodujące elektrokorozję metalicznych konstrukcji podziemnych. Wadą jest również duża utracona energia w wyjściowych reostatach e. str. podczas przyspieszania pociągu.
Najskuteczniejszym sposobem poprawy tego systemu jest zwiększenie napięcia w sieci trakcyjnej do 6 kV za pomocą elektrycznych lokomotyw wyposażonych w konwertery impulsów prądu stałego. W tym przypadku sieć kontaktów o napięciu 3 kV pozostaje niezmieniona, a wytrzymałość jej izolacji wystarcza dla napięcia 6 kV. Taki system umożliwia zmniejszenie strat energii w sieci trakcyjnej 3-4 razy, aby zmniejszyć ryzyko przegrzania przewodów i prądów błądzących; ponadto napięcie w silnikach trakcyjnych, np. str. stabilizuje się dzięki wyeliminowaniu sztywnego połączenia między siecią kontaktową i silnikami trakcyjnymi oraz zwiększa się moc sekcji zasilania. Jednak z wielu powodów dalszy rozwój systemu 6 kV został zawieszony, a jego praktyczne zastosowanie nie jest przewidziane w jedenastym pięcioletnim okresie.
   Im wyższe napięcie w sieci trakcyjnej, tym bardziej wydajny i ekonomiczny jest układ zasilania. Jednak zwiększenie napięcia w sieci trakcyjnej do wartości większej niż 6 kV (na przykład 12 kV) jest niepraktyczne, ponieważ doprowadziłoby to do wyższych cen systemu zasilania (reorganizacja sieci kontaktów, wymiana jednostek konwerterów na podstacjach) i stworzenie nowego, droższego źródła energii elektrycznej. str. Współpraca z sekcjami 3 kV byłaby trudna (zob. Pkt 25).
   Wzmocnienie układu DC odbywa się poprzez budowę podstacji pośrednich, słupków działowych i równoległych punktów połączeń, a także zwiększenie przekroju sieci kontaktów.

System jednofazowego prądu przemiennego 25 kV o częstotliwości 50 Hz intensywnie rozwija się w ZSRR i za granicą. Jego zalety wynikają z wysokiego napięcia w sieci trakcyjnej, w wyniku czego sieć kontaktowa ma mały obszar przekroju poprzecznego (150 mm2), proste podstacje transformatorowe i dużą odległość między nimi (50 km) itp.
   System ten ma jednak również swoje wady: nierównomierne obciążenie faz systemu zasilania (patrz pkt 12), szkodliwy wpływ elektromagnetyczny na linie komunikacyjne i sąsiednie niskonapięciowe linie napowietrzne, pogorszenie jakości energii dostarczanej do odbiorników, możliwość iskrzenia w podziemnych konstrukcjach, indukcyjne oddziaływanie na zawieszenia kontaktowe sąsiednie ścieżki.
   Aby wyeliminować te niedociągnięcia i poprawić charakterystykę energetyczną, opracowano układ 2x25 kV z autotransformatorami (AT), który pozwala na zaoszczędzenie istniejącego sprzętu i energii elektrycznej w sieci trakcyjnej 25 kV. str. dla napięcia 25 kV.

   Ryc. 2. Schemat układu zasilania 2X25 kV

W tym systemie (ryc. 2) energia k e. str. Jest on zasilany za pośrednictwem sieci kontaktowej 25 kV nie tylko z podstacji trakcyjnych, ale także z autotransformatorów liniowych obniżających napięcie (ATI, AT2 itp.) Zainstalowanych wzdłuż linii kolejowej 10-15 km między podstacjami trakcyjnymi. Autotransformator odbiera energię z podstacji trakcyjnych za pośrednictwem przewodów zawieszenia kontaktowego K i dodatkowego przewodu zasilającego P o napięciu 50 kV, a w odniesieniu do szyn P i ziemi przewody te mają tylko 25 kV. Przewód zasilający jest zawieszony na wspornikach sieci kontaktów.
   Taki system zapewnia transfer energii do e. str. przy małych odległościach między autotransformatorami 25 kV, a także w dużych odległościach od podstacji do autotransformatorów 50 kV, co prowadzi do zmniejszenia strat napięcia i energii. Ponadto obecny e. str. powraca do podstacji nie wzdłuż szyn, ale wzdłuż przewodu zasilającego, w wyniku czego zmniejsza się wpływ sieci trakcyjnej na linie komunikacyjne i można zastosować tańszy kabel komunikacyjny.
   W podstacji trakcyjnej instalowane są transformatory jednofazowe TP1 i TP2, posiadające dwa uzwojenia wtórne o napięciu 27,5 kV, połączone szeregowo. Ich wspólny punkt jest dołączony do szyny. Wyjście jednego uzwojenia jest połączone z siecią kontaktową, a drugie - z przewodem zasilającym. Pierwotne uzwojenia są połączone z różnymi fazami zasilania VL zgodnie z otwartym trójkątem. Transformatory jednofazowe umożliwiają regulację napięcia fazowego pod obciążeniem i wytwarzają niezależność napięcia każdego ramienia zasilającego od obciążenia drugiego, co zwiększa wydajność systemu.
   W podstacji zainstalowane są trzy jednofazowe transformatory trakcyjne: dwóch robotników i jeden rezerwowy, który może być zastąpiony przez dowolnego pracownika. Aby zaopatrzyć regionalnych odbiorców w podstację zainstalować trójfazowe transformatory. Konsumenci o niewielkim ładunku mogą otrzymywać energię z transformatorów trakcyjnych zgodnie z systemem DPR (patrz: pkt 3).
   System 2X25 kV pozwala na zwiększenie odległości między podstacjami do 100 km. Koszt dodatkowego wyposażenia w systemie z autotransformatorami objęty jest obniżeniem kosztów podstacji.
   Podczas pracy stwierdzono, że na drogach zelektryzowanych zgodnie z systemem 2X25 kV, wpływ elektromagnetyczny na obwody kabla komunikacyjnego jest zmniejszony o 7-11 razy, a niebezpieczne indukowane napięcie - o 8 razy w porównaniu z układem 25 kV. System ten został zastosowany na moskiewskich i białoruskich drogach i będzie wykorzystywany na BAM i innych liniach kolejowych w kraju.
Zwiększenie napięcia do 50 kV w systemie 25 kV wymagałoby wzmocnienia izolacji sieci kontaktowej, zastosowania nowych urządzeń zasilających i przełączających w podstacjach trakcyjnych i w sieci trakcyjnej, zastępując cały e. str.