Принципы и схемы секционирования контактной сети электрифицированных железных дорог

Контактная сеть представляет собой сложную систему, протянутую не только по перегонам, но и над станционными, деповскими и другими путями. Для обеспечения надежности, безопасности и удобства обслуживания ее разделяют на отдельные участки — секции. Это разделение осуществляется с помощью воздушных промежутков (изолирующих сопряжений), нейтральных вставок и секционных изоляторов. Основная задача схемы секционирования — сочетание максимальной надежности с простотой конструкции и минимальным количеством коммутационных аппаратов.

Конкретная конфигурация схемы зависит от условий эксплуатации железной дороги, однако основывается на универсальных принципах. Различают два основных типа: продольное и поперечное секционирование. Эти принципы позволяют гибко управлять энергоснабжением, изолировать участки для ремонта и минимизировать последствия возможных аварий.

Продольное секционирование предусматривает разделение сети по длине линии. Ключевыми его элементами являются выделение отдельных секций у каждой тяговой подстанции и поста секционирования. Контактная сеть перегонов отделяется от сети станций, а пути разных парков или группы путей также формируют самостоятельные секции. Кроме того, в отдельные секции часто выделяют участки в тоннелях, на больших мостах или других ответственных сооружениях.

Поперечное секционирование подразумевает разделение подвесок соседних путей. Контактные сети главных путей на перегонах и станциях изолируются друг от друга. На крупных станциях, где к главному пути примыкает более трех путей, выполняют дополнительное поперечное разделение. Также обособляют сети погрузочно-разгрузочных путей, экипировочных стояночных путей и путей для отстоя электроподвижного состава.

Специальные секционные разъединители, управляющие такими секциями, часто оснащаются заземляющими ножами. При отключении разъединителя отключенная секция автоматически заземляется, что создает безопасные условия для работы персонала. Данная мера является обязательным требованием правил технической эксплуатации.

В ряде случаев продольное секционирование реализуется с помощью нейтральных вставок. Исторически на линиях постоянного тока они применялись на стыках участков с разным номинальным напряжением (1.5 и 3 кВ). На дорогах переменного тока нейтральные вставки обязательны у каждой тяговой подстанции, поскольку смежные секции питаются от разных фаз трехфазной системы. Это необходимо для выравнивания нагрузки на внешнюю энергосистему.

Рис. 112. Схемы секционирования контактной сети на двухпутном участке при переменном и постоянном токе без тяговых подстанций: а — без поста секционирования, б — с постом секционирования; 1 — станция, 2 — пост секционирования, 3 — изолирующее сопряжение; А, Б, В. Г и Р — секционные разъединители

Рис. 113. Схема питания и секционирования железнодорожной станции в случае расположения на ее территории тяговой подстанции переменного тока: 1 - тяговая подстанция, 2 — нейтральная вставка, 3 — станция, 4 — изолирующее сопряжение; А, Б, В, Г, П₁, Ф₁, Ф₂, Ф₄, Ф₅, Ф₃₁ и Ф₃₂ — разъединители контактной сети

Рис. 114. Схема питания и секционирования железнодорожной станции при расположении на ее территории тяговой подстанции постоянного тока: 1 — тяговая подстанция, 2 — станция, 3 — изолирующее сопряжения

Рис. 112-114. Примеры схем питания и секционирования контактной сети станций для систем постоянного и переменного тока (поперечное секционирование станционных путей не показано).

Электрическая схема секционирования изображается графически с использованием условных обозначений, приведенных в соответствующих нормативных документах (например, табл. 11). Тяговые подстанции и посты секционирования обозначаются прямоугольниками, а секционные разъединители могут изображаться во включенном или отключенном положении, соответствующем нормальному режиму работы.

Таб. 11. Условные обозначения, применяемые в схемах питания и секционирования контактной сети

Для однозначной идентификации аппаратов в схемах принята система буквенно-цифровой маркировки. Продольные разъединители обозначаются начальными буквами алфавита (А, Б, В), поперечные — буквой П, а разъединители на фидерах питания — буквой Ф. К букве добавляется цифровой индекс, указывающий на номер пути или направление. Эта унифицированная система позволяет специалистам "читать" любую схему питания и секционирования.

Особую сложность представляют схемы на станциях стыкования участков, электрифицированных на разных системах тока — постоянном и переменном. Существует два основных способа организации движения в таких узлах. Первый способ основан на переключении секций контактной сети станции на нужное напряжение в зависимости от прибывающего подвижного состава.

Рис. 115. Схема стыкования участков постоянного и переменного тока с переключаемой секцией (5) контактной сети на станции: 1 — питающая линия постоянного тока, 2—переключатель, 3 — питающая линия переменного тока, 4 — контактная сеть
переменного тока, 5 — секция контактной сети, переключаемая
на постоянный или переменный ток, 6 — контактная сеть постоянного тока

Переключение выполняется автоматически в составе подготовки маршрута. В СССР для этого была разработана и внедрена автоматическая система МРЦ (маршрутно-релейная централизация), исключающая возможность подачи на локомотив несовместимого напряжения. Второй способ предполагает использование электровозов двойного питания, способных работать на обоих видах тока. Выбор способа осуществляется на основе технико-экономического сравнения.

Переключение секций осуществляется специальными аппаратами — переключателями контактной сети. Они позволяют подключить секцию либо к линии постоянного, либо к линии переменного тока.

Рис. 116. Малогабаритный переключатель контактной сети завода «Уралэлектротяжмаш». 1 – розеточные контакты, 2 – токоведущий стержень, 3 – изолирующая тяга, 4 – опорный изолятор, 5 – дугогасительные камеры.

Несколько таких переключателей, смонтированных в одном месте, образуют пункт группировки. Они могут быть открытого или закрытого (в зданиях) типа. Количество пунктов группировки определяется схемой станции и необходимостью обеспечения гибкого маневрирования подвижным составом разных систем тока. Критически важным правилом является запрет на переключение напряжения на секции, пока на ней находится электроподвижной состав. Сигналы, разрешающие движение между секциями, загораются только при наличии на них одинакового 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.