Электроснабжение железных дорог: схемы секционирования, защита сетей, ГОСТ

1. Меры по снижению электромагнитных влияний
Источники ЭМ-полей: ЛЭП, трансформаторные подстанции, радары, лифты.
Нормы расстояний:
- Воздушные ЛЭП: 10–55 м от зданий (в зависимости от напряжения).
- Трансформаторные подстанции: ≥10 м от жилых домов.
- Распределительные шкафы: ≥2.5–3 м от зон отдыха внутри квартир.

Защита:
- Экранирование электромагнитных полей.
- Избегание размещения рабочих мест у стен, граничащих с лифтами.

2. Отсасывающие трансформаторы
Назначение: Снижение влияния ЭМ-полей контактной сети на линии связи и трубопроводы.

Принцип работы:
- Первичная обмотка включается в контактную сеть, вторичная — в рельсы.
- Коэффициент трансформации = 1. Ток вторичной обмотки компенсирует ток утечки, усиливая экранирующий эффект.

Режимы работы:
- Номинальный: Напряжение, нагрузка и температура (+20°C) соответствуют паспортным значениям.
- Нормальный: Параметры отклоняются в пределах стандартов.

3. Сглаживающие устройства
- Сглаживающий фильтр: Устраняет пульсации после выпрямления тока.
- Базовая конструкция: Электролитический конденсатор большой ёмкости, подключенный параллельно нагрузке.

4. Электроснабжение устройств СЦБ
Основные источники:
- ВЛ СЦБ (6–35 кВ) на отдельных опорах.
- Линии ПР (провод-рельс) на дорогах переменного тока.
- Резервные ДГА (дизель-генераторы с автоматизацией).

Требования:
- Запрет подключения посторонних потребителей к ВЛ СЦБ.
- Неравномерность нагрузки по фазам ≤10%.

5. Системы электрификации и схемы питания
Системы тяги:
- Постоянный ток (3 кВ): Простота оборудования, низкий КПД из-за малого напряжения.
- Переменный ток (25 кВ): Экономичность, меньше подстанций, но требуется преобразование частоты.

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)

Схемы питания нетяговых потребителей:
- Линии ДПР-25 (два провода – рельсы).
- Трехфазные линии 35 кВ.

Тяговые подстанции:
- Преобразуют энергию для контактной сети.

Схемы соединения трансформаторов:
- Двухобмоточные (Y/Δ).
- Трехобмоточные (Y/Y/Δ).

7. Защита тяговых сетей
Постоянный ток:
- Отслеживание приращения тока фидера для отключения при КЗ.

Переменный ток:
- Дифференциальные защиты, газовые реле (Бухгольца).

8. Показатели качества электроэнергии
ГОСТ 13109-97:
- Отклонение напряжения, колебания, провалы, несимметрия, несинусоидальность.

Номинальные напряжения:
- Ряд напряжений: 0.6–35 кВ (постоянный/переменный ток).

9. Износ изоляции трансформаторов
Факторы: Температура, время.
График старения:
- Механическая прочность падает до 20% начальной за срок службы.
- Формула срока износа:

Схема соединения обмоток силовых трехфазных трансформаторов. а – двухобмоточных трансформаторов. б – трехобмоточных трансформаторов

10. Схемы секционирования контактной сети
Посты секционирования:
- Узловая схема: Соединение подвесок в середине фидерной зоны.
- Параллельное соединение: Дополнительные пункты для автоматического разделения при авариях.

Примеры схем:

Заключение: Эффективное проектирование систем электроснабжения железных дорог требует учета электромагнитной совместимости, выбора оптимальных схем подключения и соблюдения норм качества энергии. Интеграция современных методов расчета и защиты обеспечивает надежность и экономичность инфраструктуры.