Принципы секционирования и питания контактной сети железных дорог

Секционирование и системы питания контактной сети для надежной работы железных дорог. Контактная сеть электрифицированной железной дороги получает питание от тяговых подстанций, расположенных вдоль линии. Для повышения надежности и управления электроснабжением сеть разделена на изолированные участки — секции. Как правило, каждая секция на перегоне питается по двусторонней схеме от двух подстанций (рис. 107, а). Питающие линии присоединяются к началу и концу секции, формируя зону питания или фидерную зону.

Рис. 107. Схемы питания контактной сети: а — двустороннее питание секции; б — график падения напряжения.

Двустороннее питание повышает надежность, снижает токовую нагрузку на подстанции и провода, уменьшает падение напряжения и потери энергии. Для сравнения, при одностороннем питании падение напряжения на токоприемнике электровоза может быть вдвое выше. Это объясняется распределением общего тока I между двумя подстанциями: I = I₁ + I₂. Максимальное падение напряжения при двустороннем питании (рис. 107, б) рассчитывается как:

Величина напряжения напрямую влияет на скорость движения поезда. Нормируемый минимум на токоприемнике составляет 21 кВ для переменного тока и 2.7 кВ для постоянного. Для снижения потерь увеличивают сечение проводов, но это имеет экономический и конструктивный предел. Существенно влияет на напряжение расстояние между подстанциями: 20–30 км для постоянного тока и 40–60 км для переменного.

Параллельное соединение контактных сетей смежных путей снижает потери, но ухудшает бесперебойность. При коротком замыкании отключились бы оба пути. Поэтому постоянное соединение не применяется, вместо этого используют посты секционирования и пункты параллельного соединения (ППС). Пост секционирования (рис. 109) электрически соединяет сеть многопутного участка в одной точке, обычно посередине между подстанциями.

Рис. 109. Схема поста секционирования на двухпутном участке: 1-4 — быстродействующие выключатели (БВ); I-IV — секции контактной сети; Р1, Р2 — разъединители.

На посту устанавливаются быстродействующие выключатели (БВ), соединенные с общей шиной. Контактная сеть разделена на секции воздушными промежутками. При включенных БВ сеть соединяется в узловую схему питания. Пост обеспечивает селективную защиту: при коротком замыкании в точке K отключаются только ближайшие БВ (например, БВ2 подстанции П2 и БВ4 поста), обесточивая лишь часть секции, а не весь путь.

Для временного перехода на двустороннее питание отключают пост и замыкают разъединители Р1 и Р2. Более эффективны для снижения потерь и выравнивания нагрузки пункты параллельного соединения, устанавливаемые в нескольких точках участка (рис. 110). Они автоматически разъединяют поврежденный и исправный пути.

Рис. 110. Участок питания контактной сети с четырьмя пунктами параллельного соединения (ППС).

Пункт параллельного соединения постоянного тока (рис. 111) представляет собой электрическую перемычку с моторным разъединителем 6. Перемычка через гирлянды изоляторов 2 и 2' присоединена к контактным подвескам 1 и 1'. В нормальном режиме изоляторы шунтируются съемными перемычками 3 и 3', а разъединитель замкнут.

Рис. 111. Принципиальная схема пункта параллельного соединения постоянного тока: 1, 1' — контактные подвески; 2, 2' — гирлянды изоляторов; 3, 3' — съемные перемычки; 4, 4' — высоковольтные предохранители; 5, 5' — реле напряжения; 6 — разъединитель с моторным приводом.

При коротком замыкании срабатывают быстродействующие выключатели, снимая напряжение. Затем реле напряжения 5 и 5', подключенные через предохранители 4 и 4', через реле времени дают команду на отключение разъединителя 6. После автоматического повторного включения (АПВ) БВ, если замыкание устранено, разъединитель снова включается. Для ремонта съемные перемычки удаляют, полностью изолируя оборудование. На участках переменного тока используется аналогичный принцип, но реле напряжения включаются через понижающие трансформаторы напряжения.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: А. Н. Шемякин А. С. Прудыус.

Источник: Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети и высоковольтных линий электропередачи.

Данные публикации будут полезны инженерам-проектировщикам и строителям контактной сети железных дорог, специалистам служб эксплуатации и ремонта инфраструктуры, а также студентам транспортных и строительных вузов, изучающим конструкции и основы надежности железнодорожных сооружений.