Линия дпр на железной дороге – — ()

Содержание

Электроснабжение электрических железных дорог — Энциклопедия нашего транспорта

Системы тяги и тягового электроснабжения

Общие сведения.

На железных дорогах нашей страны две системы электрической тяги: постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ промышленной частоты 50 Гц. Система тяги определяется родом тока и значением напряжения в тяговой сети. Для обеих названных систем тяги создан и эксплуатируется разнообразный электроподвижной состав (ЭПС).

Одно и то же напряжение в тяговой сети при заданном роде тока можно получить несколькими способами, поэтому различают системы тяги и системы тягового электроснабжения, реализующие их. Под системой тягового электроснабжения понимают комплекс электротехнических устройств, предназначенных для получения напряжения, подаваемого в тяговую сеть.

В нашей стране используют три вида систем тягового электроснабжения: систему постоянного тока 3,3 кВ, систему однофазного переменного тока 25 кВ и систему однофазного переменного тока 2×25 кВ. Система тяги переменного тока 25 кВ реализуется при применении двух последних систем тягового электроснабжения. За рубежом (Канада, США, ЮАР) в последнее время нашла применение новая система тяги переменного тока 50 кВ промышленной частоты 50 Гц, действующая в системе тягового электроснабжения того же названия. В то же время в странах центральной и северной Европы (Германия, Швейцария, Швеция, Австрия, Норвегия) продолжается использование давно введённой системы тяги переменного тока напряжением 15 кВ пониженной частоты 162/3 Гц. Эта система тяги реализуется в двух системах тягового электроснабжения пониженной частоты 162/3 Гц: с вращающимися генераторами и преобразователями и со статическими преобразователями.

Основным потребителем энергии в любой системе тягового электроснабжения является ЭПС, который может получить энергию, лишь подключившись к тяговой сети при условии, что в тяговую сеть уже подано напряжение. Поэтому следует прежде всего обращать внимание на то, каким образом в тяговую сеть подаётся напряжение и как оно формируется в системе тягового электроснабжения.

Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе постоянного тока 3 кВ

Рисунок 1. Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе постоянного тока 3 кВ (а), разрезы по ЛЭП 110 кВ (б) и двухпутному участку дороги (в)

На схеме приведён участок электрифицированной железной дороги длиной 20—25 км с двумя соседними тяговыми подстанциями I и II, расположенными вблизи станций А и В (Рисунок 1, а).

К линии электропередачи (ЛЭП) трёхфазного переменного тока 110 кВ 12 подключён понижающий трансформатор тяговой подстанции 11. Этим трансформатором первичное напряжение 110 кВ понижается до 10 кВ и подаётся на шины 10 распределительного устройства тяговой подстанции. К этим шинам подключён преобразовательный агрегат, состоящий из преобразовательного трансформатора 9 и выпрямителя 8. Пониженное до 3 кВ напряжение на выходе преобразовательного трансформатора 9 выпрямляется и подаётся на шины «плюс» 6 и «минус» 7 тяговой подстанции.

Тяговая сеть перегона между подстанциями образована контактной сетью 22 и рельсами 26. Контактная сеть 22 питающей линией (фидером контактной сети) 4 через выключатель 5 соединена с шиной «плюс» 6, а рельсы 26 питающей линией (рельсовым фидером) 1 с шиной минус» 7 тяговой подстанции. Таким образом, если будет включён выключатель 5 фидера контактной сети (на схемах, согласно ГОСТ 2.755-87 все выключатели показаны в начальном отключённом положении), то в тяговую сеть перегона, то есть между контактной сетью 22 и рельсами 26, будет подано выпрямленное напряжение 3,3 кВ постоянного тока. Подняв на ЭПС токоприёмник 23 и включив выключатель 24, машинист соберёт цепь тока через тяговые двигатели 25, и ЭПС, потребляя энергию, начнёт двигаться. Через другие фидеры и выключатели тяговой сети с шиной «плюс» 3,3 кВ соединены: контактная сеть 2 станции А и контактная сеть перегона слева от станции. Участки контактной сети перегона 22 и станции 2 отделены друг от друга изолирующим сопряжением — воздушным промежутком 3, который, однако, обеспечивает непрерывный токосъём с контактной сети при проходе по нему токоприёмника ЭПС.

Аналогичным образом на этот же участок тяговой сети 22, 26 подаётся напряжение 3,3 кВ постоянного тока с подстанции //. Тем самым обеспечивается двусторонний подвод электрической энергии к ЭПС или, как говорят, его двустороннее питание. Существуют также другие, вспомогательные, линии электроснабжения участка. Чтобы обеспечить электрической энергией собственные нужды тяговой подстанции, а именно питать цепи управления, сигнализации, освещения, отопления и моторную нагрузку самой тяговой подстанции, на ней устанавливают трансформатор собственных нужд (ТСН) 13. Он понижает напряжение до 380/220 В переменного тока. Этими напряжениями и питаются цепи собственных нужд 14 (на схеме стрелки, отходящие от шин 380/220 В).

Вдоль трассы железной дороги расположено много нетяговых железнодорожных потребителей электрической энергии. К ним относятся установки, ринадлежащие всем службам дороги, механизмы и инструменты, для работы которых необходима электроэнергия, а также освещение станций, переездов и других объектов. Кроме того, электрической энергией снабжаются некоторые промышленные предприятия, колхозы, совхозы и т. д., расположенные по обе стороны железной дороги. Для питания всех перечисленных потребителей вдоль трассы железной дороги проложена трёхфазная воздушная линия (ВЛ) 10 кВ 17, подключённая к шинам 10 кВ 10 двух соседних подстанций I и II. В середине межподстанционной зоны ВЛ секционирована разъединителем 18, который нормально отключён. Благодаря этому каждая из подстанций питает только часть нетяговых потребителей, находящихся в межподстанционной зоне. При отключении любой из подстанций разъединитель 18 включают, и тогда все нетяговые потребители питаются от одной, неотключённой подстанции.

Ответственнейшие потребители электроэнергии — устройства СЦБ (сигнализации, централизации, блокировки) и связи, которые расположены вдоль трассы железной дороги. К таким устройствам относятся светофоры. Они получают питание от путевых ящиков СЦБ 21 через отдельный понижающий трансформатор 20, который в свою очередь получает питание от трёхфазной ВЛ СЦБ 10 кВ, трасса которой проходит вдоль железной дороги. Напряжение в эту линию подаётся от повышающего трансформатора 15, подключённого к шинам 380/220 В собственных нужд 14 тяговой подстанции. ВЛ СЦБ также подключена к обеим подстанциям / и // и в середине межподстанционной зоны секционирована разъединителем 19. Благодаря этому устройства СЦБ могут получать питание сразу от двух подстанций (при разомкнутом разъединителе 19) или от одной из них, когда другая отключена и включён разъединитель 19.

Устройство трёхфазной ЛЭП 110 кВ 12 таково: на опоре 27 (Рисунок 1, б) располагаются две трёхфазные линии (цепи) 110 кВ, одна слева, другая справа. На металлических траверсах 28 укрепляются гирлянды изоляторов 29, к которым подвешиваются провода линии 12.

На рисунке 1, в изображён разрез по двухпутному участку дороги. В нижней части видны четыре рельсовые нити 26 железнодорожного пути двухпутного участка (см. также рис. 1, а). На опорах контактной сети 33 подвешены провода различного назначения: усиливающие провода — алюминиевые тросы 30 — через изоляторы 31 к траверсе 32 с полевой стороны опоры 33; на консоли 34 через изолятор 31 несущий трос 35; фиксатор 36, укреплённый через изолятор 31, удерживает два контактных провода 37, не позволяя им перемещаться поперёк пути. Соединённые между собой во многих точках усиливающий провод 30, несущий трос 35 и контактные провода 37 и образуют собственно контактную сеть перегона 22 (см. рис. 1,

а).

С полевой стороны другой опоры 33 контактной сети на специальных кронштейнах и штыревых изоляторах 38 крепится продольная трёхфазная ВЛ 17 напряжением 10 кВ, о назначении которой сказано выше. Все светофоры 39 получают питание через путевой шкаф СЦБ 21 и кабель 42 от однофазного понижающего трансформатора 20, присоединённого к линии передачи СЦБ 10 кВ 16, проходящей вдоль железной дороги на собственных опорах 40. Провода ЛЭП СЦБ укреплены на штыревых изоляторах 41.

По системе постоянного тока напряжением 3 кВ в границах РФ электрифицировано свыше 19 тыс. км железных дорог, и среди них самые грузонапряжённые. В последние годы при электрификации железных дорог предпочтение отдавалось более совершенным системам 25 кВ или 2×25 кВ переменного тока промышленной частоты.

Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе переменного тока 25 кВ

Рисунок 2. Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе переменного тока 25 кВ (а), разрез его по друхпутному участку дороги (б) и схема, поясняющая процесс прохода поездом воздушного промежутка нейтральной вставки (в)

На схеме приведён участок электрифицированной железной дороги длиной 40—50 км с двумя тяговыми подстанциями / и //, расположенными вблизи станций А и В. К линии электропередачи 12 трёхфазного переменного тока 110 кВ подключён понижающий трёхобмоточный трансформатор 10 тяговой подстанции. Этим трансформатором первичное напряжение 110 кВ понижается до 25 кВ, а также до 35 или 10 кВ. Напряжение 25 кВ подаётся на шины 7, 8 и 9 (соответственно фазы

b, а и с) и используется для питания тяговой сети, а напряжение 35 (или 10) кВ — на шины 11 и используется для питания прилегающего к подстанции района (Рисунок 2, а).

Для равномерной загрузки всех трёх фаз системы внешнего электроснабжения (ей принадлежит ЛЭП 110 кВ) в тяговую сеть станции А и перегона слева от неё подаётся напряжение, отличающееся по фазе от напряжения, подаваемого в тяговую сеть перегона справа. Для этого участки контактной сети указанных перегонов и станции, а также рельсы, присоединены к разным фазам шин 27,5 кВ; контактная сеть перегона 26 через фидер контактной сети 4 и выключатель 5 подключена к шине фазы b, контактная сеть станции 1 и перегона слева от неё — к шине фазы а, а рельсы через рельсовый фидер 6 — к шине фазы

с. При таком подключении к шинам 27,5 кВ соединение контактной сети слева от станции А с контактной сетью станции токоприёмниками движущегося ЭПС 27 возможно, так как они присоединены к одной и той же фазе а. Соединение же контактной сети 1 станции и контактной сети 26 перегона справа от подстанции недопустимо, так как они присоединены к двум разным фазам а и b. Такое соединение приведёт к короткому замыканию фаз а и b понижающего трансформатора 10. Поэтому участки контактной сети 1 станции и перегона слева от неё разделены воздушным промежутком 2, а станции и перегона справа — двумя воздушными промежутками 2 и нейтральной вставкой между ними 3. Наличие нейтральной вставки 3 исключает даже кратковременное замыкание фаз а и b трансформатора 10 токоприёмниками ЭПС при проходе ими этого участка тяговой сети.

Подача напряжения в тяговую сеть перегона происходит при включении выключателя 5 фидера контактной сети. После этого машинист ЭПС может, подняв токоприёмник 27 и включив выключатель 28, подать переменное напряжение на первичную обмотку понижающего тягового трансформатора 31. Напряжение на вторичной обмотке тягового трансформатора выпрямляется выпрямителем 32 и через сглаживающий реактор 29 подводится к тяговым двигателям 30. Через электродвигатели начинает протекать ток, который приводит их и ЭПС в движение.

В тяговую сеть перегона между подстанциями напряжение подаётся от двух подстанций / и //. При этом обеспечивается двусторонний подвод энергии к ЭПС. Для обеспечения двустороннего питания ЭПС и равномерной загрузки фаз ЛЭП 110 кВ понижающие трансформаторы двух соседних подстанции / и // присоединены к ЛЭП 110 кВ неодинаково, а следуя специально разработанному правилу.

На рисунке также показаны другие вспомогательные линии электроснабжения участка. От шин тягового напряжения 27,5 кВ получают питание также нетяговые потребители. Для этого через выключатель 20 к шинам 7 и 8 подключают два провода, размещаемые на опорах контактной сети с полевой стороны. Понижающие трансформаторы потребителей 22 подключаются к этим проводам и рельсу. Такая система питания получила название ДПР (два провода — рельс). В середине линии ДПР установлен разъединитель 23. Нормально левая половина линии ДПР питается от подстанции /, а правая — от подстанции //, разъединитель 23 разомкнут. В случае необходимости (например, при отключении одной из подстанций) вся линия ДПР может получать питание от одной подстанции. При этом разъединитель 23 включается.

Энергию для собственных нужд тяговой подстанции (питание цепей управления, сигнализации, освещения, отопления, моторной нагрузки) получают от трансформатора собственных нужд (ТСН) 13 через шины собственных нужд 14 (на рисунке 2, а нагрузки собственных нужд обозначены стрелками). От шин собственных нужд 14 через трансформатор 15 напряжение подаётся в линию 16, предназначенную для питания устройств СЦБ и связи. От этой линии через маломощные понижающие трансформаторы 18 и релейные шкафы СЦБ 19 питаются светофоры. В середине линии 16 установлен разъединитель 17. Это даёт возможность питать линию от любой из двух подстанций / или // (при замкнутом разъединителе 17) или же каждую половину линии питать от своей подстанции (при разомкнутом разъединителе). Так как от работы устройств СЦБ непосредственно зависит выполнение графика движения поездов на участке, они должны иметь резервный источник питания. Устройства СЦБ получают резервное питание по линии 24 через понижающие однофазные трансформаторы 25 от линии ДПР 21.

На рисунке 2, б изображён разрез по двухпутному участку дороги.

Трёхфазная комплектная трансформаторная подстанция (КТП) 34, состоящая из трансформатора 22 и сопутствующего оборудования, получает питание от линии ДПР 21 через провода 36. Один провод линии ДПР 21 через изоляторы 37 подвешивается к консоли 38 с полевой стороны опоры контактной сети 39, а другой — с полевой стороны опоры 45 второго пути. Третий вывод КТП присоединяется проводом 35 к рельсам 33. На изолированной консоли 41, закреплённой на опоре через изоляторы 40, подвешен несущий трос 42. Одиночный контактный провод 44, удерживаемый фиксатором 43, занимает заданное положение относительно оси пути. Электрически соединённые во многих точках несущий трос 42 и контактный провод 44 и составляют контактную сеть 26 (см. рис. 2, а). Светофор 46 получает напряжение от маломощного понижающего однофазного трансформатора 18 через кабель 24 и релейный шкаф СЦБ 19. Трансформатор 18 подключён к трёхфазной линии передачи 10 кВ 16. Провода этой линии крепятся на штыревых изоляторах 48 опор 47, которые установлены параллельно железной дороге специально для линии СЦБ.

Проход воздушного промежутка 2 перед нейтральной вставкой 3 поездом, идущим со станции А в сторону станции В, происходит следующим образом. По правилам этот воздушный промежуток, как и нейтральную вставку, поезд должен проходить при отключённых тяговых электродвигателях или, как говорят, без тока. В противном случае возможен пережог ветви контактного провода 1 промежутка 2, принадлежащей ст. А.

Это может произойти так. Воздушный промежуток 2 изображён сбоку на рисунке 2, в. Высота подвеса контактных проводов ветвей 1 и 3 в пределах воздушного промежутка постепнно изменяется. В направлении слева направо контактный провод ветви 1 поднимается, а ветви 3 опускается. В точке а высоты подвеса обоих проводов равны. Поэтому, двигаясь по воздушному промежутку в направлении, указанном стрелкой, токоприёмник ЭПС до точки а скользит по проводу ветви 1 (позиция к), а после точки а — по проводу ветви 3 (позиция к+1). На провод 1 подано напряжение фазы А (см. рис. 2, а), на провод же 3, принадлежащий нейтральной вставке, напряжение не подано. По этой причине, двигаясь по воздушному промежутку, ЭПС может потреблять ток только до точки а. После её прохода контакт между контактным проводом 1 и токоприёмником 27 прекращается, и ток через двигатели ЭПС должен прерваться. Однако при большом токе (несколько сотен ампер) этого сразу не происходит, между контактным проводом и токоприёмником загорается электрическая дуга 49, которая за несколько долей секунды пережигает провод 1. Поэтому машинист и обязан отключать электродвигатели, или, как говорят, отключать ток, подъезжая к нейтральной вставке. Однако преждевременное отключение тока может вызвать остановку поезда на нейтральной вставке, следовательно, проезд нейтральной вставки требует от машиниста большого внимания.

Главными достоинствами системы переменного тока напряжением 25 кВ является более высокое напряжение в контактной сети и возможность легко понизить это напряжение трансформатором электровоза. Электровоз мощностью 6000 кВт на постоянном токе потребляет из контактной сети ток 2000 А, а на переменном лишь 300 А. Поэтому контактная сеть постоянного тока тяжелёя, имеет большое число проводов. Это обычно два медных контактных провода сечением 100 мм2 каждый, медный несущий трос сечением 120 мм2 и ещё один или два усиливающих алюминиевых провода сечением 185 мм2 каждый. На переменном токе контактная сеть более лёгкая и состоит из одного медного контактного провода сечением 100 мм2 и биметаллического несущего троса сечением 95 мм2. Конструкция подстанции переменного тока по сравнению с подстанцией на постоянном токе более проста благодаря отсутствию выпрямительных агрегатов. Количество подстанций на линиях при системе переменного тока меньше, ибо располагаются они на больших расстояниях. Один из недостатков системы переменного тока заключается в её значительном влиянии на линии связи, так как переменный ток создаёт вокруг проводов переменное электромагнитное поле. Приходится линии связи, проходящие вдоль железных дорог, непременно выполнять кабельными, а не воздушными, как на постоянном токе, что приводит к увеличению стоимости электрификации железных дорог. Кроме того, возникают проблемы несимметрии токов и напряжений из-за того, что электровозы потребляют однофазный ток, а линии передачи трёхфазные. Появляется необходимость монтажа нейтральных вставок у каждой подстанции. Наличие таких вставок увеличивает вероятность пережога контактного провода.

В некоторых странах (Канада, США, ЮАР) появилась новая система тягового электроснабжения — система переменного тока напряжением 50 кВ частоты 50 или 60 Гц. Эта система аналогична системе переменного тока 25 кВ, но более высокое напряжение даёт возможность существенно увеличить передаваемую по тяговой сети электрическую мощность. Однако при этом приходится усиливать изоляцию контактной сети, увеличивать габариты между устройствами, находящимися под напряжением, и заземлёнными частями, и, конечно, требуется новый электроподвижной состав, рассчитанный на напряжение 50 кВ.

Стремление повысить мощность, передаваемую по тяговой сети, путём увеличения напряжения при одновременном желании использовать стандартный электроподвижной состав на напряжение 25 кВ привело к возникновению системы переменного тока 2×25 кВ. При этой системе электрическая энергия от тяговой подстанции к ЭПС передаётся в два этапа: сначала при напряжении 50 кВ, а затем 25 кВ. Для этого на опорах контактной сети с полевой стороны приходится подвешивать ещё один так называемый питающий провод (напряжение между ним и проводами контактной сети и составляет 50 кВ), и устанавливать на перегоне между подстанциями автотрансформаторы 50/25 кВ.

Система 2×25 кВ широко применяется как в нашей стране, так и в других странах (Франция, Япония), имеющих электрифицированные линии напряжением 25 кВ. Она рассматривается как средство усиления этих линий.

Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе переменного тока 15 кВ пониженной частоты 16⅔ Гц с вращающимися преобразователями

Рисунок 3. Принципиальная схема участка дороги, электрифицированной по системе переменного тока 15 кВ пониженной частоты 16⅔ Гц с вращающимися преобразователями

В некоторых странах широкое распространение получила система переменного тока пониженной частоты. По этой системе работают с первых лет электрификации железные дороги стран центральной и северной Европы: Германии, Швейцарии, Швеции, Австрии, Норвегии. Понижение частоты объясняется стремлением использовать на переменном токе тяговый электродвигатель последовательного возбуждения, широко применяемый в электрической тяге на постоянном токе. Вращающий момент на валу электродвигателя пропорционален произведению тока и магнитного потока, поэтому электродвигатель последовательного возбуждения способен работать и на переменном токе, поскольку направления тока и магнитного потока меняются одновременно. Однако переменный магнитный поток электродвигателя приводит к возникновению так называемой трансформаторной э.д.с. в обмотке якоря двигателя. При значительной э.д.с. появляется сильное искрение под щётками, вплоть до кругового огня по коллектору при коммутации. Чтобы избежать этого, необходимо снизить частоту тока. Технически проще всего снизить частоту ровно в 3 раза: с 50 до 16⅔ Гц. Этим и объясняется появление электрифицированных участков 15 кВ частоты 16⅔ Гц. На рисунке 3 показан такой участок длиной 35—40 км с двумя соседними тяговыми подстанциями / и //, расположенными вблизи ст. А и В.

К линии электропередачи (ЛЭП) трёхфазного переменного тока 110 кВ 14 подключён трансформатор тяговой подстанции 13, понижающий напряжение до 6,0 кВ. Это напряжение подаётся на синхронный трёхфазный электродвигатель 12, на валу 11 которого установлен синхронный однофазный генератор 10 с выходным напряжением 5,7 кВ частотой 16⅔ Гц. Полученное напряжение повышается трансформатором 9 до 15 кВ и подаётся на шины 8 и 7 тяговой подстанции. Одна из шин 8 рельсовым фидером 6 соединена с рельсами, а другая через фидерные выключатели 5 и фидер контактной сети 4 — с контактной сетью перегона 3. Таким образом, после включения фидерного выключателя 5 тяговая сеть перегона, образованная контактным проводом 3 и рельсом 18, оказывается под напряжением. После этого машинист ЭПС может, подняв токоприёмник 15 и включив выключатель 16, подать напряжение на двигатели 17. Последние начинают вращаться, и ЭПС приходит в движение.

Контактная сеть 1 ст. А подключена к той же шине 7, что и сеть 3 перегона, поэтому перегон и станция в этой системе отделены простым по конструкции воздушным промежутком 2, а не двумя промежутками с нейтральной вставкой, как при системе 25 кВ.

Недостатки системы 15 кВ пониженной частоты заключаются прежде всего в том, что эта система требует громоздких вращающихся преобразователей. Трансформаторы, работающие на пониженной частоте, массивны из-за большой площади сечения стальных сердечников, так как для создания необходимой э.д.с. при пониженной частоте требуется больший магнитный поток. При некоторой предельной для стали индукции его можно получить только увеличивая площадь сечения сердечника трансформатора.

Однако система пониженной частоты 16⅔ Гц обладает и достоинствами: индуктивное сопротивление тяговой сети (пропорциональное частоте) в 3 раза меньше, чем при частоте 50 Гц (соответственно падения напряжения в сети меньше, и расстояния между тяговыми подстанциями могут быть увеличены), электромагнитное влияние на линии связи из-за более низкой частоты незначительно. Так как электрическая энергия из трёхфазной сети передаётся в однофазную через механическое звено (вал 11 между двигателем и генератором), то снимаются все проблемы несимметрии токов и напряжений, в контактной сети не нужны нейтральные вставки. Страны, уже имеющие у себя сеть электрифицированных линий переменного тока пониженной частоты, продолжают электрификацию по этой же системе. Однако другие страны систему пониженной частоты не применяют.

Источник:

  • «Электрические железные дороги», Московский государственный университет путей сообщения, Самарская государственная академия путей сообщения. Учебник, 2006 год.

wiki.nashtransport.ru

высоковольтная проводная система продольного электроснабжения, совместимая с электромагнитным полем контактной сети электрических железных дорог, электрифицированных на переменном токе — патент РФ 2286891

Изобретение относится к проводным системам продольного электроснабжения нетяговых потребителей, расположенных вблизи железных дорог, электрифицированных на переменном токе. Высоковольтная проводная система содержит трехфазный тяговый трансформатор, связанный с контактной сетью и рельсом-землей, а также линию продольного электроснабжения, связанную с электрическим потребителем через прибор учета электроэнергии и состоящую из двух проводов-фаз, находящихся под электромагнитным влиянием контактной сети. Указанная линия дополнительно снабжена третьим проводом-фазой, заземленным на подстанции, и трехконтактным выключателем, предназначенным для одновременного отключения трех проводов-фаз в режиме отключения системы от питания. Все три провода-фазы расположены на опорах контактной сети или на отдельно стоящих опорах с полевой стороны на одинаковых расстояниях от контактной сети. Прибор учета электроэнергии выполнен в виде трехэлементного счетчика электроэнергии, один из элементов которого включен в заземленный провод-фазу в направлении потребителя. С использованием предложенной системы снижается несимметрия напряжений у потребителей, появляется возможность использования трехэлементных счетчиков электроэнергии, исключается появление аварийных режимов за счет отсутствия резонансных явлений. Отсутствие резонанса исключает и потери мощности на резонанс, то есть система становится экономичнее. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2286891

Высоковольтная система продольного электроснабжения относится к системам питания нетяговых потребителей, расположенных вблизи электрифицированных на переменном токе железных дорог. Контактная сеть представляет собой однопроводную линию с возвратом тока через землю (рельс), создающую интенсивное электромагнитное поле в пространстве, окружающем железную дорогу. В зоне этого электромагнитного влияния находятся проводные высоковольтные линии, обеспечивающие электроэнергией вспомогательные службы железной дороги, расположенные вдоль нее. Для передачи электроэнергии маломощным потребителям первой категории потребления применяется система электроснабжения с изолированной нейтралью 6-10 кВ, отнесенная на безопасное расстояние от железной дороги. Для мощных потребителей низкой категории электроснабжения повсеместно применяются высоковольтные проводные линии, выполненные по системе два провода — рельс (ДПР) или провод — рельс (ПР) на 25 кВ, получающих питание от той же обмотки тягового трансформатора, что и контактная сеть, и размещенные непосредственно на опорах контактной сети. Для системы (ДПР) два провода — две фазы, на рельс, т.е. землю, подается третья фаза. Это обусловлено схемой питания тяговой сети, которая питает электроподвижной состав (ЭПС) по цепи — контактная сеть, ЭПС, рельс-земля, «отсос подстанции». Система ПР является производной от ДПР на тоже напряжение при отсутствии одной фазы. Принятое расположение проводов ДПР на опорах контактной сети обусловлено технико-экономическими и топографическими условиями эксплуатации, что особенно характерно в городах, горных районах, тоннелях, поймах рек и других местностях, где относ от железной дороги на безопасное расстояние, с точки зрения электромагнитного влияния, не возможен.

Расположение проводов ДПР в непосредственной близости к контактной сети создает большие уровни наведенных напряжений в линии, как от магнитной, так и от электрической составляющих электромагнитного влияния контактной сети. Магнитная составляющая влияет на линию в режиме подключения ДПР под питание, тем самым, создавая несимметрию на приемном конце линии у потребителя. При этом одновременно возникают условия неверного учета потребляемой электроэнергии. Электрическая составляющая воздействует на линию в режиме отключения ДПР от питания, создавая при этом резонансные явления, приводящие к аварии потребителей и неоправданным потерям энергии на резонанс. На некоторых участках электрифицированных железных дорог в создавшихся условиях электромагнитного влияния применение системы ДПР становится не только невозможным, но и даже опасным. Выше перечисленные недостатки линии ДПР находящейся под интенсивным влиянием контактной сети изложены в М.П.Ратнер, Е.Л.Могилевский. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог. — М.: Транспорт, 1985; и в ст. Ю.В.Иодко, Е.Ю.Семенова, Ю.А.Лиманский, М.С.Хлопков. Аварийные режимы оборудования, подключенные к линии продольного электроснабжения по системе «два провода рельс», сб. Новое в хозяйстве электроснабжения. Под ред. д.т.н. А.Б.Косарева. — М.: Интекст, 2003.

Вышеуказанная система продольного электроснабжения два провода — рельс (ДПР) выбрана в качестве прототипа. В этой системе используется в качестве третьей фазы рельс — земля. Рельс — земля и используется для подключения нагрузки (обмотка трансформатора, использующая третью фазу). Система содержит трехфазный тяговый трансформатор, питающий контактную сеть и линию продольного электроснабжения, состоящую из двух проводов-фаз, находящихся под электромагнитным влиянием контактной сети и питающих потребителей электроэнергией через прибор учета электроэнергии.

Система ДПР в условиях электромагнитного влияния контактной сети обладает четырьмя существенными недостатками.

Магнитная (продольная) составляющая электромагнитного влияния контактной сети создает продольную э.д.с. в проводах-фазах ДПР и распространяется вдоль провода линии. На подстанции провода линии ДПР замкнуты на землю через внутреннее сопротивление тягового трансформатора питающего контактную сеть и линию ДПР, что несоизмеримо мало по сравнению с величиной нагрузки, тогда на приемном конце (на нагрузке) создается наведенное напряжение, изменяющее симметричную форму треугольника напряжения на передающем конце, у подстанции. Уровень этого наведенного напряжения создающего не симметрию зависит от тока контактной сети и постоянно изменяется.

Несимметрия напряжений у потребителя является первым недостатком этой системы.

Кроме того, наведенный ток, циркулирующий по контуру: линия, нагрузка, земля — рельс, питающая обмотка тягового трансформатора и токовая обмотка измерительных приборов, имеет направление, совпадающее с направлением напряжения питающего линию. Совпадение направлений векторов тока и напряжения воспринимается приборами учета электроэнергии как действующая активная мощность потребления, что вносит дисбаланс в расхождение показаний между истинным потреблением на нагрузке и показанием приборов учета всей цепи. Как правило, этот дисбаланс относят к мощности потерь. Применение трехэлементного счетчика энергии невозможно, так как отсутствует отдельная линия потребления, она является общей для контактной сети и ДПР (отсос). На ДПР применяют двух элементные счетчики, использующие метод двух ваттметров, который не применим в условиях присутствия двух источников (основного питания и наведенной в линии э.д.с.). Для среднестатистического участка и в зависимости от месячной нагрузки контактной сети потери колеблется от 15 до 35% от общего потребления ДПР.

Недостоверность учета электроэнергии является вторым недостатком системы ДПР.

Перевод системы ДПР в режим отключения линии от питания, при определенных условиях, вызывает мощные резонансные явления. Линия, отключенная от тягового трансформатора, попадает под электрическую (поперечную) составляющую электромагнитного влияния контактной сети, образованную емкостью между контактной сетью и проводами линии и нагрузкой, соединенной с землей. Нагрузка обладает индуктивным характером и при возникновении равенства индуктивного и емкостного сопротивлений возникает последовательный резонанс с созданием на нагрузке напряжения значительно превышающее номинальное, что приводит к аварии потребителей.

Это третий и, можно сказать, основной недостаток, исключающий безопасность эксплуатации ДПР.

К четвертому недостатку относится лишний расход энергии на резонанс, который учитывается теперь приборами контактной сети. Для примера, мощность потерь в контактной сети равна максимальной мощности нагрузки ДПР.

Изобретением решаются следующие технические задачи:

1. Снижается несимметрия напряжений у потребителей, и будет зависеть только от правильности выбора геометрии расположения проводов вместе с заземленным поводом (ЗП).

2. Появляется возможность использования трехэлементных счетчиков электроэнергии (третий измерительный орган счетчика включается в заземленный провод после заземления в сторону нагрузки), что позволит полностью исключить недостоверность учета потребляемой электроэнергии системой.

3. Исключается появление аварийных режимов за счет полного отсутствия резонансных явлений.

4. Отсутствие резонанса исключает и потери мощности на резонанс, то есть система становится экономичней.

Указанные технические задачи решаются согласно изобретению в высоковольтной проводной системе продольного электроснабжения, совместимой с электромагнитным полем контактной сети электрических железных дорог, электрифицированных на переменном токе, содержащей трехфазный тяговый трансформатор, питающий контактную сеть и линию продольного электроснабжения, состоящую из трех проводов-фаз, расположенных на одинаковом расстоянии от контактной сети на опорах контактной сети или отдельно стоящих опорах, трехконтактный выключатель для одновременного отключения трех проводов-фаз в режиме отключения системы от питания, прибор учета расхода электроэнергии, выполненный в виде трехэлементного счетчика с включением третьего элемента в заземленный провод-фазу в направлении на потребителя.

Отличия высоковольтной проводной системы продольного электроснабжения согласно изобретению состоят в том, что она дополнительно содержит третий заземленный только на подстанции провод-фазу, причем все три провода-фазы расположены на одинаковом расстоянии от контактной сети на опорах контактной сети или отдельно стоящих опорах, трехконтактный выключатель для одновременного отключения трех проводов-фаз в режиме отключения системы от питания, при этом прибор учета расхода электроэнергии выполнен в виде трехэлементного счетчика с включением третьего элемента в заземленный провод-фазу в направлении на потребителя.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на которой приведена структурная схема системы продольного электроснабжения для железных дорог электрифицированных на переменном токе и находящееся в условиях электромагнитных влияний контактной сети; где 1 — тяговый трансформатор, 2 — понизительный трансформатор потребителя, 3 — контактная сеть, 4 — линия два провода — две фазы (ДП), 5 — заземленный провод-фаза (ЗП), 6 — выключатель одновременно отключающий все три провода, 7 — трехэлементный счетчик электроэнергии, 8 — рельсы-земля.

Система продольного электроснабжения состоит из источника питания (тягового трансформатора) 1 питающего контактную сеть 3, рельсы-землю 8, два провода-фазы (ДП) 4 и заземленный провод-фаза (ЗП) 5, все три провода отключаются выключателем 6, для измерения расхода энергии в линию включен трехэлементный счетчик 7, к линии подключаются понизительные трансформаторы потребителей 2.

Система продольного электроснабжения работает следующим образом: тяговым трансформатором 1 питается контактная сеть 3 и рельсы-земля, этим же напряжением питается три провода 4, 5, один из которых (ЗП) на подстанции подключен к рельсу-земле. Располагаются эти три провода на опорах контактной сети с полевой стороны так, чтобы расстояния от проводов до эквивалентной контактной подвески (контактной сети) были равны между собой, что создает одинаковые условия электромагнитного влияния контактной сети на эти провода. Величина и направление продольной э.д.с. по всем трем проводам на приемном конце, т.е. на потребителе 2, будут одинаковы, и треугольник напряжения не потеряет свою симметрию. Ток от наведенной продольной э.д.с. в проводах 4, 5, создающий в прототипе потери энергии на счетчике, в этой системе будет отсутствовать, так как провод 5 на приемном конце, у потребителя 2, не связан с землей, и цепи для продольной э.д.с. нет. Кроме того, трехэлементный счетчик 7 тремя элементами скомпенсирует даже и незначительную разность между э.д.с. трех проводов, которая может возникнуть из-за не точной геометрии расположения проводов 4, 5. В режиме отключения линии продольного электроснабжения выключателем 6 провода 4, 5 вместе с нагрузкой, имеющей индуктивный характер, будут находится в свободном состоянии, и связь с контактной сетью и землей только емкостная, что полностью исключает резонансные явления. Отсутствие резонансных явлений исключает аварийные режимы от перенапряжений и расход энергии на резонанс.

Предлагаемая система продольного электроснабжения для электрических железных дорог, электрифицированных на переменном токе, позволяет снизить аварийность потребителей, подключенных к этой системе, улучшить качество поставляемой энергии потребителю, обеспечить точность учета энергии и снизить расход потребляемой электроэнергии всей питающей подстанцией.

Реализация изобретения возможна в настоящее время на основе применения типового оборудования для линий продольного электроснабжения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Высоковольтная проводная система продольного электроснабжения, содержащая трехфазный тяговый трансформатор, связанный с контактной сетью и рельсом-землей, а также линию продольного электроснабжения, связанную с электрическим потребителем через прибор учета электроэнергии и состоящую из двух проводов-фаз, находящихся под электромагнитным влиянием контактной сети, отличающаяся тем, что линия продольного электроснабжения дополнительно снабжена третьим проводом-фазой, заземленным только на подстанции, и трехконтактным выключателем, предназначенным для одновременного отключения трех проводов-фаз в режиме отключения системы от питания, при этом все три провода-фазы расположены на опорах контактной сети или на отдельно стоящих опорах, а прибор учета электроэнергии выполнен в виде трехэлементного счетчика электроэнергии, один из элементов которого включен в заземленный провод-фазу в направлении потребителя.

www.freepatent.ru

Лекция 10. Влияние тяговой сети на линии пр и дпр

10.1. Особенности влияния тяговой сети переменного тока 2х25 кВ

Наряду с более высокими энергетическими показателями (значительное снижение потерь напряжения и энергии в тяговой сети) и увеличением расстояния между тяговыми подстанциями использование системы 2х25 кВ приводит к существенному снижению всех видов влияния электрифицированной железной дороги на смежные линии. Это снижение связано с наличием двух противофазных напряжений и двух противофазных токов в тяговой сети (рис. 29).

Электрическое влияние обусловлено емкостными токами, протекающими по элементам Cк и Cп от контактного и питающего проводов с противофазными напряжениями с частичной компенсацией друг друга на емкости провода по отношению к земле C 0. То же можно сказать и о магнитном влиянии, вызванном противоположно направленными токами контактной сети и питающего провода. Результирующее напряжение магнитного влияния определяется векторной суммой следующих составляющих:

— транзитная составляющая напряжения, обусловленная протеканием токов нагрузки всех автотрансформаторов по системе контактная сеть — питающий провод, в рельсах эти токи вызывают сравнительно небольшой индуктированный ток;

Рис. 29

— местная составляющая от токов, протекающих по контактной сети и рельсам во всех зонах автотрансформаторов, где находятся электровозы;

— нескомпенсированная составляющая, которая возникает при консольном питании фидерной зоны и расположении электровоза за последним автотрансформатором; на участке от последнего автотрансформатора до электровоза влияние на смежную линию такое же, как и при обычной системе 1х25 кВ без отсасывающих трансформаторов.

Рис. 30

Более определенно об уровне наводимых напряжений можно судить по следующему расчетному примеру, изображенному на рис. 30. На этом рисунке обозначены влияющие провода (контактный провод, несущий трос, питающий провод) и провода, подверженные влиянию (провод системы провод — рельс ПР и смежный провод на отдельной опоре С/Л). В скобках указаны координаты расположения проводов в метрах (расстояние от оси дороги и высота над землей).

В таблице 1 указаны рассчитанные для этой системы наведенные напряжения электрического и магнитного влияния в предположении длины проводов ПР и С/Л 10 км. Строки 1-3 таблицы соответствуют изолированным проводам ПР и С/Л и электрическому влиянию, строки 4-5 отвечают заземленным на удаленном конце проводам ПР и С/Л и напряжению в их начале из-за магнитного влияния.

Таблица 1

п/п

Напряжение к/с, кВ

Ток к/с, А

Напряжение ПП, кВ

Ток ПП, А

Напряжение ПР, В

Напряжение С/Л,кВ

1

27.5 e j 0

0

27.5 e j 180

0

1400

500

2

27.5 e j 0

0

0

0

6200

1500

3

24.0 e j 0

0

27.5 e j 180

0

2000

300

4

0

100 e j 0

0

100 e j 180

37.0

1.0

5

0

100 e j 0

0

0

160

110

В табл. 1 строки 2 и 5 отвечают влиянию только контактной сети, то есть совпадает со случаем тяговой сети 1х25 кВ. Строка 3 представляет ситуацию с отличающимися по величине напряжениями контактной сети и питающего провода. Данные таблицы показывают, что наводимое напряжение электрического влияния для тяговой сети 2х25 кВ в 3-4 раза меньше, чем для тяговой сети 1х25 кВ. Снижение напряжения магнитного влияния даже больше, но только в случае транзитной составляющей, когда по контактной сети и питающему проводу протекают одинаковые по величине и противофазные токи. Небольшая несимметрия системы 2х25 кВ не приводит к существенному увеличению наводимого напряжения.

10.2. Влияние контактной сети на линии ПР и ДПР

Несмотря на одинаковые уровни напряжения в тяговой сети 1х25 кВ, 2х25 кВ и в линиях провод — рельс, два провода — рельс, влияние тяговой сети приводит по меньшей мере к двум эффектам в смежных линиям ПР и ДПР: во-первых, из-за электрического влияния возникают перетоки мощности между линиями, сопоставимые с суммарной мощностью потребителей линии, во-вторых, из-за консольного питания линий ПР и ДПР и большой их длины магнитное влияние способно приводить к существенному изменению уровня напряжения в конце консоли.

Вследствие электрического влияния контактной сети, обусловленного наличием емкостной связи между проводами, на изолированные от земли воздушные линии наводится значительный потенциал. Если же линия питается от обмотки трансформатора, имеющего заземленный конец, как это имеет место у линий ПР и ДПР, то потенциал провода будет определяться напряжением трансформатора, а по проводу и по обмотке трансформатора будет протекать дополнительный ток емкостной связи с контактной сетью. Величина этого тока при расположении проводов на опорах контактной сети составляет десятки миллиампер на 1 км линии, и при длине межподстанционной зоны 50 км может достичь полутора ампер. Этот ток протекает по цепям учета электрической энергии, приводя к искажению показаний счетчиков.

В системе 2х25 кВ , где напряжения контактной сети и питающего провода противофазны, можно говорить в основном о взаимовлиянии проводов ДПР и ПР друг на друга. Схема рисунка 31, показывающая один из возможных вариантов фазировки, когда питание систем ПР и ДПР производится от отдельного трехфазного трансформатора, поясняет эту ситуацию. Емкостный ток I ДП2-ПР, опережающий на 90о напряжение между проводами UДП2-ПР , для фидера ПР создает ситуацию потребления активной мощности из линии ПР в трансформатор, поскольку при угле φ>90о произведение UПРIПРcosφ отрицательно. Тот же ток протекает через элемент счетчика учета электрической энергии фидера ДПР с появлением дополнительного потребления активной мощности, поскольку угол в этом случае составляет величину 30о. На самом деле эта мощность циркулирует в системе ДПР-ПР, и величина перетока мощности при токе 1 А будет составлять примерно 25 кВт, что приведет к дополнительному отрицательному расходу в системе ПР за месяц порядка 18000 кВт*час, а в счетчик системы ДПР насчитает больше электрической энергии на те же 18000 кВт*час.

Рис. 31

К линии ПР на зоне длиной 50 км в среднем присоединено 25 сигнальных точек с суммарной потребляемой мощностью 15-20 кВт, или 10-15 тыс. кВт*час за месяц, что сравнимо с перетоком по системе ДПР-ПР из-за электрического влияния.

Направление потока активной мощности зависит от взаимной фазировки напряжений проводов ПР и ДПР. Направление потока активной мощности из трансформатра в ПР положительное, если провод ДП, имеющий отличную от ПР фазу, питается от опережающей (по сравнению с ПР) фазы. Знак перетока мощности из ДПР в ПР отрицательный, если один из проводов ДПР запитать от отстающей (по сравнению с ПР) фазы вместо опережающей. Режим в тяговой сети на циркуляцию электрической энергии оказывает малое влияние.

В системе 1х25 кВ перетоки мощности могут быть существенно больше из-за нескомпенсированного влияния контактной сети. Поток активной мощности по линии ПР может достичь 35 кВт, это 25000 кВт*час в месяц, что существенно превышает возможные перетоки в системе 2х25 кВ. Если фаза напряжения контактной сети совпадает с фазой напряжения ПР, то между проводом ПР и контактной сетью емкостные перетоки отсутствуют, а суммарный поток мощности в линию ДПР (то есть в провод, имеющий отличающуюся от контактной сети фазу) лежит в пределах от 9 кВт до 25 кВт в зависимости от того, с какой стороны запитана линия ДП, что либо меньше, чем в системе 2х25 кВ, либо значительно больше. Эти значения перетоков мощности по линиям ПР и ДПР почти не зависят от того, питается ли контактная сеть консольно или от двух смежных подстанций, и от наличия нагрузок в тяговой сети.

Магнитное влияние тяговой сети на консоль питания ПР или ДПР может приводить к существенному изменению напряжения на конце консоли линий ПР-ДПР при вынужденном одностороннем режиме питания тяговой сети. Знак этого изменения зависит от взаимной фазировки рабочего напряжения и напряжения магнитного влияния. Оценочный анализ приводит к следующим выводам.

1. В системе 2х25 кВ с питающим проводом и хотя бы одним автотрансформатором магнитное влияние практически не сказывается на режиме напряжения в ПР (изменение напряжения на ПР составляют 0.1 — 0.2 кВ при токах 300 А в контактной сети и длине консольной зоны 50 км).

2. При консольном питании тяговой сети в системе 1х25 кВ и в системе 2х25 кВ с отключенными автотрансформаторами магнитное влияние уменьшает напряжение в системе ПР посередине зоны примерно на столько же, насколько уменьшается напряжение на шинах подстанции (удваивая провал напряжения), если ПР питается от той же фазы, к которой подключена контактная сеть. При расположении нагрузки на конце консольной зоны без автотрансформаторов магнитное влияние еще больше: напряжение за счет магнитного влияния снижается в 1.7 раза больше снижения напряжения на шинах, суммарный эффект получается в 2.7 раза больше просадки напряжения на шинах. При токе 300 А на зоне 50 км при внешнем электроснабжении 220 кВ, имеющем мощный источник в 100 км от подстанции, напряжение на шине, питающей контактную сеть и провод ПР, снижается на 1.4 кВ, а на конце ПР с нагрузкой 50 кВт напряжение ниже напряжения на шине еще на 2.4 кВ.

В общем же для каждой межподстанционной зоны участков дороги с питанием СЦБ от системы ПР при электрификации по системе 1х25 кВ требуется отдельный анализ ситуации и необходим рациональный выбор фазы подключения ПР.

РЕЗЮМЕ

Тяговая сеть 2х25 кВ характеризуется существенно меньшим уровнем наводимых на смежных линиях напряжений по сравнению с тяговой сетью 1х25 кВ. Основная причина этого эффекта — существование в системе проводов тяговой сети 2х25 кВ противофазных токов и напряжений.

В системе ДПР-ПР-контактная сеть происходит циркуляция электрической энергии из-за взаимного электрического влияния проводов.

Магнитное влияние на линии ПР-ДПР при консольном питании тяги способно сильно изменять напряжения линий ПР-ДПР на удаленном конце.

Возврат к оглавлению

studfiles.net

Мощность нетяговых железнодорожных потребителей, питающихся по линии «два провода

Данная система питания потребителей осуществляется от тяговых подстанций переменного тока по проводам фаз А и В, подвешенным на опорах контактной сети. Функцию третьей фазы С осуществляет тяговый рельс.

Мощность, отдаваемая главным понижающим трансформатором для питания этих потребителей, определяется, кВА

где установленная мощность, кВт;

 

Примерные вопросы для защиты контрольной работы

1. Как определить мощность на шинах РУ 27,5 кВ ?

2. Как определить мощность на тягу поездов ?

3. Как определить мощность преобразовательного агрегата ?

4. Как определить мощность обмотки 35 (10) кВ ?

5. Как определяется расчётная мощность первичной обмотки 110 (220) кВ трансформатора ?

6. Что относится к собственным нуждам подстанции?

7. Назначение системы ДПР?

Заключение

Настоящие методические указания ориентированы на достижение определенного результата, служащего показателем сформированности знаний и умений студента в процессе обучения в рамках соответствующих рабочей учебной программе компетенций.

Целью данных методических указаний являлось управление процессом обучения на основе оценки эффективности усвоения программного материала учебной дисциплины (комплекса учебных дисциплин) и качества знаний студентов. Задачи методических указаний достигаются путем определения содержания, видов и форм контроля знаний и умений студентов по учебной дисциплине.

Таким образом, настоящие методические указания для выполнения контрольной работы студентами осуществляют контролирующую, оценивающую, обучающую, развивающую функции, а также функцию самообразования.

 

Библиографический список

1. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: учебное пособие / Ополева Г.Н.. – М.: ИД «Форум»: ИНФРА-М, 2008. – 480 с.

2. Электрические подстанции : учебник/ Почаевец В.С. – М. :- ФБГОУ « Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012. – 491 с.

3. Тяговые и трансформаторные подстанции : Лабораторный практикум / Авдеёнок Н.И. – , 2016.Г.

4. Инструкция ЦЭ-191 «Заземление устройств тягового электроснабжения»

5. Электронная библиотека КрИЖТ ИрГУПС. http://irbis.krsk.irgups.ru

6. Сайт СДО «Енисей». http://newsdo.krsk.irgups.ru

7. Положение ИрГУПС №П.420700.05.4.092-2012 «Требования к

к оформлению текстовой и графической документации. Нормоконтроль».

 

Приложение А. Образец титульного листа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Иркутский государственный университет путей сообщения»



Красноярский институт железнодорожного транспорта
— филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»

 

Факультет «Заочное обучение»

Кафедра «Системы обеспечения движения»

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции»

КР. 531112. 23.05.05.000- 2017 ПЗ

 

 

Выполнил Проверил

студент(ка) группы З/о- СОД 1-13-1 доцент

В.П.Иванов Н.И.Авдеёнок

Шифр — К-12-СОД.1-0126к

 

«___»___________201_ г. __________________

 

«___»___________201_ г.

Красноярск 2017

 

Приложение Б. Образец содержания контрольной работы

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………. 3

1 Задание 1. Расчёт мощности тяговой подстанции постоянного тока 4

1.1…………………………………………………………………………………. 4

1.2 ………………………………………………………………………………… 5

1.3…………………………………………………………………………………. 7

2 Задание 2. Расчёт мощности тяговой подстанции переменного тока 10

2.1 ………………………………………………………………………………. 11

2.2 ………………………………………………………………………………. 12

Заключение……………………………………………………………………… 22

Список использованных источников………………………………….. 23

Приложение А. ……………………………………………………………….. 24

cyberpedia.su

ЦМР и ДПР: взаимодействие или противоречия?

Конечно, ЦМР и ДПР довольно разные документы и должны решать разные задачи. Долгосрочная программа развития – внутренний документ ОАО «Российские железные дороги», который определяет перспективную структуру компании, векторы ее развития и желаемые результаты работы, видимые для власти и общества. Целевая модель рынка, ответственным за разработку которой был Минтранс, должна определить принципы конфигурации рынка грузовых перевозок и правила их дальнейшего развития, понятые и принятые всей отраслью.

Документы не были утверждены, как планировалось, распоряжением правительства, хотя сроки, отведенные для этой процедуры, уже несколько раз прошли. Скорее всего, они просто в очередной раз переносятся – для необходимой адаптации в должностях нового руководства Минтранса. Впрочем, ряд положений ДПР вошел составной частью в утвержденный кабинетом министров документ –
Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры на период до 2024 года, в котором определены мероприятия по выполнению майских указов президента. Тем не менее, как считают опрошенные редакцией эксперты, оба документа сопряжены между собой на уровне основных формулировок и не противоречат друг другу.

«Последняя из опубликованных (летняя) редакция ЦМР фактически закрепляет существующую ситуацию на рынке на неопределенное время, что делает ее выгодной в первую очередь для РЖД и отчасти для крупных операторов», – считает заместитель председателя НП ОЖдПС Денис Семенкин.

Вопрос о развитии частной тяги ЦМР решает двояко. С одной стороны, там нет упоминания о такой форме перевозок, как собственные поездные формирования (СПФ), а также об их дальнейшей судьбе, что откладывает реализацию целей реформ железнодорожного транспорта за горизонт среднесрочной перспективы. С другой стороны, заявлено о том, что настала пора для создания нормативно-правовой базы по организационному разделению перевозочной и инфраструктурной деятельности ОАО «РЖД».

В рамках конкуренции на инфраструктуру железных дорог возможен приход локальных перевозчиков, утверждается в тексте. При этом развитие института локальных перевозчиков и частной локомотивной тяги возможно, только если это не ухудшит целевое финансовое состояние ОАО «РЖД», не приведет к росту общей стоимости транспортировки для грузоотправителей и обеспечит технологическую устойчивость перевозок.
Абсурдность подобных требований отмечает транспортный эксперт Фарид Хусаинов: «В документе ЦМР, если посмотреть на суть, сказано следующее: недопустимо появление настоящего рынка, а допустим лишь вход некоторых субъектов в некоторые сегменты, на которые укажут регуляторы и РЖД».

Долгосрочная программа развития РЖД до 2025 года предполагает только поступательное движение вперед, пусть и с экстенсивными характеристиками. К сожалению, программа не дает ответа на вопрос, что делать в случае негативной внешнеэкономической конъюнктуры продаж российского экспорта, которая может серьезно снизить доходы, отмечает директор ООО «Уралхим-Транс» Всеволод Ковшов.

Как прокомментировали в Минэкономразвития, принципы тарифообразования, заложенные в ЦМР и ДПР, имеют долгосрочный характер, который обеспечит плавный процесс развития отрасли, без шоковой терапии. Существующая модель осуществила переход к принципу тарифообразования, который обеспечивает финансирование инвестиций за счет основного выгодоприобретателя. Большая часть инвестиций ОАО «РЖД» направлена на обеспечение экспортных перевозок, и плату с прибыли от них можно рассматривать как некий эквивалент сетевого контракта, то есть системы взаимных обязательств государства и владельца инфраструктуры.

При этом в министерстве признают, что если выгоды государства, перевозчика и грузовладельца очевидны, то бизнес операторских компаний в случае дефицита или профицита вагонов не имеет однозначных сценариев роста. Таким сценарием могло бы стать развитие частной тяги, но решение пока что откладывается на срок за пределами 2025 года. А на указанный период операторам предложено осознавать тот факт, что реализация программ ДПР действует во благо всего рынка, увеличивая грузооборот, ускоряя вагонопотоки, что, соответственно, повышает их доход, а не только доходы госмонополии.

По утверждению председателя совета директоров Globaltrans Сергея Мальцева, закрепленный сегодня в ДПР подход к развитию нельзя называть долгосрочной тарифной политикой, а скорее, ручным управлением. «ДПР, конечно, глобальный и нужный документ, но если обратить внимание на цифры инвестиций, то они рассчитаны на ближайшие 7 лет, а тренды, заложенные в тарифном регулировании, – только на следующий год, – акцентирует топ-менеджер. – Говорить о том, что они будут иметь какой-то опережающий, ускоренный характер, нельзя. Тем более что совершенно непонятно, какой тариф будет повышен впоследствии, – на маршруты, контейнеры и т. д.».

Председатель экспертного совета АНО «Институт исследования проблем железнодорожного транспорта» П. Иванкин уверен, что нагнетать излишние страхи о будущем участникам рынка не следует. Грузовая база и ее развитие заложены логикой программ, вошедших в ДПР или комплексный план модернизации, и волей-неволей покажут свою эффективность. Кроме того, даже если планируемые до 2025 года инвестиции в инфраструктуру не дадут ожидаемого эффекта, РЖД и государство будут действовать дальше. Но при этом ни в ДПР, ни в ЦМР не говорится о том, что будет после этого с рынком перевозок.

«Если наложить карту грузопотоков, заложенных в ДПР, на узкие места, которые должны быть ликвидированы, – указал П. Иванкин, – то мы увидим, что они сместятся из точек выгрузки в точки погрузки. Тут очень трудно выстроить полигонный способ эксплуатации, как на экспортных маршрутах, а деньги на модернизацию этих пунктов не запланированы».

В итоге к 2025 году мы увидим застывшую существующую модель транспортного рынка. Нет независимых перевозчиков, хотя бы локальных, нет очерченной географии собственных поездных формирований, есть зафиксированное утверждение, что ОАО «РЖД» – «это инфраструктура плюс тяга». «По смыслу ЦМР как более универсальный документ должна быть универсальнее, чем ДПР, но фактически они закрепляют одинаковый вектор развития железнодорожного транспорта», – отмечает Ф. Хусаинов.

Объяснение, которое дают сложившемуся положению в Минэкономразвития, достаточно убедительно комментирует позицию госрегуляторов и упертость РЖД: «В существующей экономической модели железная дорога субсидирует очень многие отрасли промышленности. Если в стране когда-нибудь назреет необходимость перестройки структурной модели экономики, тогда мы и будем говорить о перестройке структурной модели транспорта», – заметил представитель министерства.
Остается ждать. Может быть, даже не до 2025 года.

Полностью статью читайте в № 24 за 2018 год.

Автор: Зелимхан Цагоев

Если Вы заметили ошибку, выделите, пожалуйста, необходимый текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить об этом редактору.

www.rzd-partner.ru

ДПР — защита линии «два провода-рельс» системы тягового электроснабжения

Наименование параметра
Значение
ДПР-10(00)-10-20
ДПР-11(01)-10-20

1. Входы аналоговых сигналов:

количество входов по току

3 (IA, IB, IC)

номинальное значение тока фаз (IA, IB, IC) Iн, A

5

диапазон контролируемых значений тока в фазах, А

0,13 — 130,00

пределы допускаемой относительной основной погрешности измерения тока, %:

— в диапазоне от Imin до 5.Imin включ.

+4

— в диапазоне св. 5.Imin до Imax включ.

+2,5

количество входов по напряжению

(UA, UB)

диапазон контролируемых значений напряжения (UA, UB), B

1 — 130

пределы допускаемой относительной основной погрешности измерения напряжения в диапазоне контролируемых значений, %

+4

рабочий диапазон частоты переменного тока, Гц

50+5

скорость изменения частоты, Гц/с, не более

20

абсолютная основная погрешность измерения частоты, Гц, не более

0,1

2. Входы дискретных сигналов:

количество входов

24

2

род тока и номинальное напряжение UH, В

постоян./перемен. (универсальные входы), 220

диапазон значений входного тока, мА

2,0 — 2,5

значение напряжения устойчивого сраатывания, В, не более

170

значение напряжения устойчивого несрабатывания, В, не менее

140

предельное значение напряжения, длительно, В

1,4.UH

минимальная длительность сигнала, мс

30

3. Входы дискретных сигналов:

количество входов

22

род тока и номинальное напряжение UH, А

постоян., 110

диапазон значений входного тока, В

2,0 — 2,5

значение напряжения устойчивого срабатывания, В

80

значение напряжения устойчивого несрабатывания, В

63

предельное значение напряжения, длительно, В

1,4.UH

минимальная длительность сигнала, мс

30

4. Выходы дискретных сигналов управления и сигнализации:

количество контактных выходов

24

диапазон значений коммутируемого напряжения переменного или постоянного тока, В

5 — 264

коммутируемый ток замыкания/размыкания цепи постоянного тока при активно-индуктивной нагрузке с постоянной времени L/R не более 20 мс, А, не более

2,50/ 0,15

www.psp-system.kz

Устройство для электроснабжения нетяговых потребителей на электрифицированных участках железных дорог переменного тока

Полезная модель относится к области электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог на электрифицированных участках переменного тока.

Известно, что электрификация железных дорог на переменном токе позволяет комплексно решать проблему электроснабжения большого количества нетяговых потребителей, расположенных вдоль трассы железной дороги. Для решения этой задачи используются высоковольтные линии продольного электроснабжения 6-35 кВ с изолированной нейтралью, подключенные к третьей обмотке тягового трансформатора. Из-за невысокого уровня изоляции и электромагнитного влияния контактной сети линии продольного электроснабжения выполняются на отдельно стоящих опорах на удалении от трассы железной дороги, что значительно увеличивает затраты на строительство таких линий.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства по совокупности существенных признаков является принятая за прототип трехфазная линия 27,5 кВ, выполненная по системе два провода-рельс (ДПР). Низкие затраты на сооружение линий ДПР по сравнению с линиями продольного электроснабжения 6-35 кВ определили их широкое распространение для электроснабжения нетяговых потребителей на электрифицированных участках железных дорог переменного тока. Два провода линии ДПР, подключенные к шинам 27,5 кВ тяговых подстанций, подвешиваются с полевой стороны опор контактной сети, а в качестве третьей фазы используются ходовые рельсы. Основной схемой питания линии ДПР

является схема одностороннего питания от одной из тяговых подстанций. Два ввода комплектных трансформаторных подстанций (КТП) нетяговых потребителей подключаются к двум фазам ДПР, а третий — к рельсам. Трансформаторы КТП ДПР, имеют схему соединения обмоток звезда — звезда с нулевым выводом и позволяют потребителям получать электроэнергию на напряжении 0,4-0,23 кВ.

Основным недостатком системы ДПР является подверженность ее электромагнитному влиянию близко расположенной контактной сети -несимметричной однофазной линии с высоким уровнем передачи электроэнергии. Вследствие магнитного влияния тягового тока в двух цепях провод-земля линии ДПР индуцируются дополнительные э.д.с., которые при больших тяговых нагрузках достигают значительных величин. При этом треугольник линейных напряжений на приемном конце линии ДПР искажен и его нейтраль смещена по отношению к нейтрали треугольника линейных напряжений на тяговой подстанции. Наличие выпрямителей на электроподвижном составе переменного тока обуславливает появление гармоник в кривых напряжения и тока контактной сети, которые индуцируются в линию ДПР и появляются у потребителей. Поэтому качество электроэнергии у потребителей, получающих электроснабжение от тяговых подстанций переменного тока по линии ДПР, не соответствует показателям ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является улучшение качества электрической энергии в трехфазных линиях напряжением 27,5 кВ, расположенных на опорах контактной сети, при электроснабжении нетяговых потребителей железных дорог на электрифицированных участках переменного тока.

Указанная цель достигается усовершенствованием системы ДПР -использованием в качестве третьей фазы вместо рельсов дополнительного провода, подвешиваемого на опорах контактной сети на одном подвесном

изоляторе и присоединяемого к отсосу тяговых подстанций. Дополнительный провод выбирается с электрическими параметрами аналогичными параметрам проводов двух других фаз. Ввод КТП ДПР, ранее присоединенный к рельсам, переключается на дополнительный провод.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена на фиг.1 — схема подключения устройства для электроснабжения нетяговых потребителей к шинам тяговой подстанции,

На тяговой подстанции к шинам 27,5 кВ 2, подключенным к тяговому трансформатору 1, помимо контактной сети 4 присоединяются два провода устройства 7,8. Дополнительный провод 6 устройства присоединяется к отсосу 3 тяговой подстанции. Ввод 9 КТП нетяговых потребителей 10, ранее присоединенный к рельсам 5 переключен на дополнительный провод 6.

Полезная модель представляет собой высоковольтную линию напряжением 27,5 кВ для электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог с одинаковыми собственными и взаимными (по отношению к контактной сети) параметрами проводов с заземленной фазой и работает следующим образом. Под влиянием контактной сети 4 в каждом из трех проводов устройства 6, 7, 8 индуцируются дополнительные э.д.с. как первой так и высших гармоник. При этом за счет размещения всех трех проводов устройства на практически одинаковом расстоянии от влияющей контактной сети, эти э.д.с. в каждом проводе будут совпадать по величине и фазе. В результате в линейных напряжениях на которые подключены трансформаторы КТП потребителей 10, индуцированные э.д.с. как основной так и высших гармоник будут отсутствовать. Нейтраль трансформатора КТП изолирована, поэтому никаких дополнительных токов не возникает. Соединение вторичной обмотки 0,4 кВ КТП в звезду с нулевым выводом позволяет исключить индуцированные контактной сетью э.д.с. как в линейных так и в фазных напряжениях у потребителей.

Напряжение дополнительного провода в точке подключения КТП потребителей по отношению к земле равно наведенному напряжению

основной и высших гармоник, а также падению напряжения от токов нагрузки. Величина этого напряжения в нормальном режиме не превышает 1-2 кВ. Поэтому дополнительный провод может быть подвешен на одном подвесном изоляторе на рабочее напряжение U раб=18 кВ.

При подключении трансформаторов КТП к этой линии никаких затруднений не возникает, так как все три ввода обмотки 27,5 кВ имеют один и тот же уровень изоляции по отношению к земле.

Практическое использование предлагаемого устройства позволяет на базе большого количества действующих линий ДПР, исключить электромагнитное влияние контактной сети, снизить потери напряжения в линии и улучшить качество электроэнергии у нетяговых потребителей железных дорог.


bankpatentov.ru