Виды электромагнитного влияния тяговых сетей на линии связи.

1. Мероприятия по снижению электромагнитных влияний.

Сеть передатчиков телерадиовещания, радарные установки, линии высоковольтных электропередач и трансформаторные подстанции повышают электромагнитный фон.

Воздушные линии электропередач должны находиться на расстоянии не ближе 10м (санитарно-защитная зона определяется от 10 до 55м до зданий, в зависимости от напряжения ЛЭП).

Трансформаторная подстанция должна находиться на расстоянии, превышающем 10м от жилого здания.

Применение защитных экранов снижает напряженность электрического поля.

Особую опасность представляют источники электромагнитных полей вне квартиры. Они круглосуточно посылают вредное излучение внутрь квартиры.
Распределительные шкафы и силовые электрокабели, находящиеся снаружи (например, в подъезде) должны находиться на расстоянии не меньше, чем 2.5-3м до мест отдыха внутри квартиры.

Лифт также создает значительное по интенсивности электромагнитное поле.

Старайтесь не устраивать рабочее место или зону отдыха внутри квартиры возле стены, граничащей с лифтом.

2. Отсасывающие трансформаторы. Общие сведения.

Отсасывающий трансформатор

специализированный Трансформатор, предназначенный для уменьшения влияния электромагнитного поля однофазного переменного тока, протекающего по проводам контактной сети (См. Контактная сеть), на воздушные и кабельные линии связи, металлические трубопроводы и другие коммуникации, находящиеся вблизи электрифицированных железных дорог. Токи контактной сети вызывают в смежных коммуникациях эдс взаимной индукции, нарушающие их нормальную работу и представляющие опасность для обслуживающего персонала. Токи в рельсах, имеющие направление, противоположное направлению токов в контактной сети, уменьшают их вредное влияние, так как вызывают эдс обратного знака, то есть создают защитный экранирующий эффект. Рельсы не изолированы от земли, поэтому часть тока, называемая током утечки, ответвляется в землю как в проводник, присоединённый параллельно к рельсам. В результате токи в рельсах значительно уменьшаются; токи утечки, протекающие на большой глубине, почти не создают экранирующего эффекта. Для повышения экранирующего эффекта в рассечку контактной сети включают первичную обмотку О. т., а в рассечку рельсов — вторичную. О. т. имеет коэффициент трансформации, равный 1; во вторичной обмотке принудительно поддерживается ток, равный току первичной обмотки, поэтому в землю уходит меньший ток и экранирующий эффект увеличивается.

3. Режим работы отсасывающих трансформаторов

Номинальным режимом трансформатора называется режим его работы при номинальном напряжении, номинальной нагрузке и температуре охлаждающей среды (воздуха) +20°С. Из приведенного определения видно, что длительный номинальный режим является идеализированным (практически недостижимым) режимом. Однако считается, что в таком режиме трансформатор способен проработать установленный заводом-изготовителем срок службы.

Нормальным называется режим работы трансформатора, при котором его параметры отклоняются от номинальных в пределах, допустимых стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами

4. Сглаживающие устройства. Общие сведения, режим работы по снижению электромагнитных влияний.

Сглаживающий фильтр — устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока диодным мостом. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, установленный на схеме параллельно нагрузке, соблюдая полярность конденсатора.

5. Электроснабжение устройств СЦБ.

Основное питание устройств СЦБ и связи должно осуществляться от высоковольтных линий электроснабжения ВЛ СЦБ напряжением 6,10 или 35 кВ, расположенных на отдельных опорах или опорах контактной сети. Подключение к ВЛ СЦБ посторонних потребителей не допускается. Неравномерность нагрузки по фазам на ВЛ СЦБ не должна превышать 10%.
На электрифицированных железных дорогах переменного тока допускается использовать в качестве основного питания устройств СЦБ и связи однофазные линии напряжением 25 кВ, при этом один провод подвешивается на опорах контактной сети, а в качестве второго - используются тяговые рельсы (линия ПР - провод-рельс в отличие от ДПР - два провода-рельс Действующие электростанции, используемые для основного и резервного электроснабжения устройств СЦБ и связи, должны иметь не менее двух агрегатов, каждый из которых на время ремонта одного из агрегатов по своей электрической мощности должен обеспечить электропитанием устройства СЦБ и связи и другие потребители электрической энергии I и II категории.
В качестве третьего источника для электроснабжения потребителей особой группы I категории устройств СЦБ и связи
используются электростанции с автоматизированным дизель-генератором (ДГА).

6. Общие сведения и схемы питания нетяговых потребителей.

Основной особенностью электрификации железных дорог в СНГ является то, что через системы электроснабжения электрифицированных железных дорог одновременно питаются всевозможные нетяговые потребители. Эта особенность является важным преимуществом электрической тяги. Переход на электрическую тягу, кроме ряда преимуществ, создаваемых непосредственно для перевозочного процесса, значительно меняет условия работы самих железных дорог и прилегающих районов. Поэтому задача обеспечения электроэнергией всех нетяговых потребителей, находящихся в районе железных дорог, является весьма важной.

Схема питания нетяговых потребителей по линии ДПР-25 (два провода – рельсы) от тяговых подстанций переменного тока с трехфазными трансформаторами:

а – раздел питания в середине фидерной зоны

Схема питания нетяговых потребителей от трехфазной линии 35 кВ (а)

7. Системы электрификации железных дорог.

8. Схемы электроснабжения тяговых подстанций.

Тяговые подстанции служат для приема и преобразования энергии электроэнергетических систем в электроэнергию с необходимыми параметрами для функционирования электрической железной дороги.

Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 25 кВ

10 Схемы соединения и питания тяговых трансформаторов на дорогах переменного тока.

Схема соединения обмоток силовых трехфазных трансформаторов.

а – двухобмоточных трансформаторов.

б – трехобмоточных трансформаторов.

Составление мгновенных схем для тяговой сети постоянного и переменного тока

Мгновенные схемы в зависимости от поставленной задачи могут составляться для фидерной, подстанционной зон или для участка дороги с несколькими подстанциями.

Составление мгновенных схем зависит от характера электрифи­цированной дороги (одно-, двух- или многопутная), а их расчеты — от режима работы тяговых подстанций по контактной сети (раз­дельная или параллельная работа), схемы соединения контактных подвесок путей (раздельная работа подвесок путей, узловая схема, параллельное соединение подвесок не только посередине фидерной зоны). Расчеты мгновенных схем для участков постоянного и пере­менного тока отличаются друг от друга.

При одностороннем питании тяговых нагрузок от одной тяговой подстанции на однопут­ном или многопутном (при раздельном питании путей) участке мгновен­ную схему расположения поездов на фидерной зо­не можно получить для данного момента времени t , имея тяговый расчет поезда для заданного типа поезда в зависимо­сти от пути (рис. 3.8.2.1., а) и предполагаемый или ис­полненный график дви­жения (рис. 3.8.2.1., б) поез­дов.

. К определению мест расположения и нагрузок поездов в мгновенной схеме для момента времени , на однопутном участке

. К расчету мгновенной схемы при двустороннем питании нагрузок

9. Расчеты мгновенных схем для участков переменного тока при одностороннем питаний.

Электровозы переменного тока потребляют существенно не синусоидальный ток. Тяговое усилие, развиваемое электровозом, пропорционально активной составляющей 1-й гармоники этого то­ка. Наряду с активной электровоз потребляет значительную реак­тивную мощность, расходуемую в первичной цепи на создание маг­нитных полей во всех элементах электрической сети в периодах проводимости и коммутации.

Обычно при расчетах мгновенных схем не синусоидальность на­грузок учитывают методом эквивалентной синусоиды, т. е. предпо­лагают, что нагрузки синусоидальны, а их действующие значения равны действующим значениям реальных несинусоидальных нагрузок

Полный ток, потребляемый электровозом, содержит активную (проекция вектора тока на вектор напряжения, подведенного к электровозу) и реактивную (проекция вектора тока на линию, пер­пендикулярную вектору напряжения) составляющие. Чем больше потребляемая электровозом реактивная мощность, тем больше проекция вектора тока на линию, перпендикулярную вектору на­пряжения (и меньше его проекция на вектор напряжения). Следо­вательно, на векторной диаграмме угол сдвига фаз между вектора­ми тока и напряжения показывает расход активной мощности, и расчеты мгновенных схем следует вести с учетом сдвига фаз меж­ду токами и напряжениями.

Схема одностороннего питания (рис3.9.2.8, а). Ток k-ro электровоза:

Ток подстанции

10. Расчеты мгновенных схем для участков переменного тока при двухстороннем питаний.

11. Методы расчета системы электроснабжения по графику движения.

Определение расчётных величин по вероятностному графику движения поездов. Это относится к грузовому движению поездов, которые не имеет определённого графика движения.

Поэтому методы расчёта разбиты на две группы:

Расчёт по заданному графику движения поездов;

Расчёт по заданным размерам движения поездов.

К методу расчёта на использовании заданного графика движения поездов относятся:

Метод равномерного сечения графика движения поездов;

Метод характерных сечений графика движения;

Метод непрерывного исследования графика движения.

В этих методах число и расположение поездов и их тип определяют непосредственно по заданному графику движения.

12. Методы расчета системы электроснабжения по графику движения.

13. Схемы соединения обмоток трансформатора на тяговых подстанциях

На дорогах однофазного тока тяговая сеть, как правило, питается от трехфазной линии передачи через трансформаторы.

При рассмотрении цепей переменного тока в электротехнике принято условливаться о направлениях электродвижущей силы (э.д.с.) и тока которые принимаются за положительные.

У каждой обмотки условно назначается «начало» и «конец». «Начало» обмоток согласно действующему стандарту обозначают начальными буквами алфавита (Л, В, С), а «конец» – последними буквами алфавита (X, У, Z). При этом для обмоток высшего напряжения используют прописные буквы А, В, С и X, У, Z, а для обмоток низшего напряжения – строчные а, b, с и х, у, z. Для однофазных трансформаторов обозначают соответственно А и Х и а и х.

.

Как видно из рис. 1.3.1.1а, ток в первичной обмотке, являющийся в своем контуре приемником энергии, направлен от начала обмотки А к концу X, а во вторичной обмотке, которая является в своем контуре источником энергии, ток направлен от конца обмотки х к началу а.

14. Схемы электроснабжения при различных системах тяги.

15. Посты секционирования и пункты параллельного соединения контактных подвесок.

Посты секционирования и пункты параллельного соединения, контактные подвесок. На двух путных или многопутных участках контактные подвески отдельных путей могут не иметь соединения между собой схема раздельного питания путей (рис. 1.2.2.3, а) или могут быть соединены с помощью специальных устройств в одной точке так называемая узловая схема (рис. 1,2.2.3, б), или в нескольких точках - схема параллельного соединения путей (рис.1. 2.2.3).

Рис. 1.2.2.3. Схемы питания контактной сети двух путного участка:

а – раздельное питание путей; б – узловая схема, в – параллельное соединение путей; 1 – тяговые подстанции; 2 – контактная сеть пути I; 3 – контактная сеть пути II; 4 – секционирующие устройства; 5 – пост секционирования; 6 – пункт параллельного соединения контактной сети путей.

При узловой схеме (см. рис. 1.2.2.3, б) примерно в середине фидерной зоны устраивается так называемый пост секционирования, на котором через выключатели и разъединители электрически соединяются между собой контактные подвески обоих путей. В случае повреждения контактной сети выходит из работы не весь участок между подстанциями, а лишь поврежденная секция между подстанцией и постом. При параллельном соединении путей (рис. 1.2.2.3, б), кроме поста секционирования, устраивают еще пункты параллельного соединения путей, которые электрически соединяют пути дополнительно в нескольких точках. Когда повреждается контактная сеть одного из путей, пункты параллельного соединения автоматически разъединяют контактные подвески, позволяя неповрежденному пути остаться в работе.

В рассматриваемых схемах примем следующие наименования участков контактной сети по признаку их питания. На рис. 1.2.2.3, а участки контактной сети между подстанциями – внизу (2) фидерная зона первого пути и наверху (3) фидерная зона второго пути. На рис. 1.2.2.3, б и в контактная сеть обоих путей составляет одну фидерную зону двух путей. При отключении выключателей поста секционирования эта фидерная зона распадается на несколько фидерных зон, при отключении, например, всех выключателей поста – на четыре зоны.

Поперечные соединения проводов контактной сети смежных, путей многопутного и двух путного участков выравнивают, нагрузки в проводах соединения улучшают условия рекуперации энергии, облегчают передачу энергии от рекуперирующего локомотива к локомотиву, который на участках переменного тока (рис. 1.2.2.4, б) сеть присоединяют посредством масляного выключателя на подстанции и разъединителя на опоре контактной сети.

16. Принципы выбора номинальной мощности трансформаторов. Износ (старение) изоляции.

При постоянной температуре с течением времени механическая прочность изоляции снижается.

Измеряется она числом перегибов, выдерживаемых изоляцией при испытании.

При неизменной температуре трансформатора прочность изоляции уменьшается равномерно, затем, достигнув значения, равного примерно 20% начального, она снижается очень медленно (рисунок 1).

Однако к этому времени практически изоляция не пригодна для дальнейшей эксплуатации.

Срок полного равномерного износа изоляции (до момента, при котором, прочность ее составляет около 20% начальной) согласно опытным данным

17. Электрические расчеты тягового электроснабжения. Задачи и методы расчета.

18. Схемы электроснабжения при системе постоянного тока.

В данной системе тяговые электродвигатели постоянного тока питаются напрямую от контактной сети. Регулирование осуществляется подключением резисторов, перегруппировкой двигателей и ослаблением возбуждения. В последние десятилетия стало распространяться импульсное регулирование, позволяющее избежать потерь энергии в резисторах

Простота электрооборудования на локомотиве, низкий удельный вес и высокий КПД обусловили широкое распространение этой системы в ранний период электрификации.

Недостатком данной системы является сравнительно низкое напряжение контактной сети, поэтому для передачи одинаковой мощности требуется больший ток по сравнению с более высоковольтными системами. Это вынуждает:

• использовать большее суммарное сечение контактных проводов и подводящих кабелей;
• увеличивать площадь контакта с пантографом электровоза за счет увеличения числа проводов в подвеске контактной сети до 2-х и даже 3-х (например, на подъемах);
• уменьшать расстояния между тяговыми подстанциями для минимизации потерь тока в проводах, что дополнительно приводит к увеличению стоимости самой электрификации и обслуживания системы (подстанции хоть и автоматизированы, но требуют обслуживания). Расстояние между подстанциями на грузонапряженных участках, особенно в сложных горных условиях, может быть всего лишь несколько километров.

Трамваи, троллейбусы используют постоянное напряжение величиной 550 В, метрополитен — 750 В.

19. Схемы электроснабжения при системе переменного тока.

В ряде европейских стран (Германия, Швейцария и др.) используется система однофазного переменного тока 15 кВ 16⅔ Гц, а в США на старых линиях 11 кВ 25 Гц. Пониженная частота позволяет использовать коллекторные двигатели переменного тока. Двигатели питаются от вторичной обмотки трансформатора без каких-либо преобразователей. Вспомогательные электродвигатели (для компрессора, вентиляторов и др.) также обычно коллекторные, питаются от отдельной обмотки трансформатора.

Недостатком системы является необходимость преобразования частоты тока на подстанциях или строительство отдельных электростанций для железных дорог.

20. Показатели качества электроэнергии и их классификация.

Показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы определяет Межгосударственный стандарт: «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» ГОСТ 13109-97.

Согласно ГОСТ 13109-97 показателями качества электроэнергии являются:

- Отклонение напряжения

- Колебания напряжения

- Провалы напряжения

- Временное перенапряжение

- Несимметрия напряжения в трехфазной системе

- Несинусоидалность формы кривой напряжения

- Отклонение частоты

- Импульсное напряжение

21. Номинальные и допускаемые напряжения в системе электроснабжения.

Номинальные напряжения потребителей:

основной ряд напряжений постоянного и переменного тока, В: 0,6; 1,2; 2,4; 6; 9; 12; 27; 40; 60; 110; 220; 380; 660; 1140; 3000; 6000; 10000; 20000; 35000;

22. Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока.

23. Защита тяговой сети постоянного и переменного тока.

1. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока, состоящий в том, что формируют величину, пропорциональную приращению текущего значения тока фидера I, формируют и подают команду на отключение выключателя фидера, отличающийся тем, что формируют величину, пропорциональную усредненному значению текущего тока защищаемого фидера где k - коэффициент пропорциональности, затем формируют величину пропорциональную приращению текущего значения тока фидера определяя ее как разность величины, пропорциональной усредненному текущему значению тока защищаемого фидера величины, пропорциональной усредненному значению тока, который был на фидере Т секунд тому назад - и вычисляют величину, пропорциональную текущему значению уставки по приращению тока , по соотношениям