Система однофазного переменного тока промышленной частоты напряжением 25 кВ

На ЭПС переменного тока 25 кВ устанавливаются понижающие транс­форматоры с регулируемым напряжением. Кроме того, для решения проблем коммутации ТЭД прибегают к преобразованию переменного тока в постоянный, точнее пульсирующий, имеющий значительную постоянную составляющую. С этой целью на ЭПС устанавливают выпрямитель. Ранее, начиная с опытного образца 1940-х гг. и вплоть до начала 1970-х гг., эти выпрямители строились на ртутных преобразователях, а позже на полупроводниковых диодах. В настоящее время на ЭПС устанавливают управляемые выпрямители – статические электрические аппараты, обладающие обратимостью действия – в режиме тяги, работающие как выпрямитель,
а при рекуперации как аппарат, преобразовывающий энергию постоянного тока, вырабатываемую ТЭД в генераторном режиме, в энергию переменного тока.

В связи с развитием полупроводниковой преобразовательной техники в последние годы за рубежом появились электровозы переменного тока
25 кВ с преобразователями энергии переменного тока 25 кВ промышленной частоты в энергию переменного тока регулируемой частоты с напряжением, необходимым для непосредственного питания тяговых двигателей. При этом становится возможным использование самого надежного на сегодняшний день двигателя – асинхронного.

По этой системе электрической тяги электрифицируются участки в России, Японии, Франции. Протяженность Дальневосточной железной дороги, электрифицированной на переменном токе 25 кВ, составляет 1720 км.

Схема электроснабжения электрифицированной железной дороги на переменном токе представлена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Принципиальная схема системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ: А, В, С – фазы питающей ЛЭП; ВН – обмотка высокого напряжения; НН – обмотка низкого напряжения для питания районных потребителей; СН – обмотка среднего напряжения для питания
тяговой нагрузки; ЭПС – электроподвижной состав

Схема соединения обмоток тяговых трансформаторов обычно «звезда – треугольник» (рис. 2.6). Тяговые однофазные нагрузки получают от обмотки СН трансформатора. Вывод «с» трансформатора подключен в рельсовую цепь, а выводы «а» и «b» – к правому или к левому плечу контактной сети. Поэтому контактная сеть справа и слева от подстанции питается от разных фаз. Во избежание короткого замыкания между ними монтируется нейтральная вставка (рис. 2.6).

Между контактной сетью и рельсами напряжение составляет 25 кВ,
а на питающих шинах – 27,5 кВ. Расстояние между подстанциями в среднем 40–60 км.

Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 25 кВ с первичным напряжением 110(220) кВ и РУ 10(35) кВ для питания районных потребителей изображена на рис. 2.7 [9].

Рис. 2.7. Структурная схема системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ

Рассмотрим структурную схему тяговой подстанции переменного тока. Основные функциональные узлы подстанции (рис. 2.7): РУ 110(220) кВ; понижающие трехобмоточные трансформаторы; РУ 10 кВ; РУ 27,5 кВ. Для электроснабжения потребителей, расположенных вдоль железных дорог, применяется система ДПР (два провода-рельс), питающаяся от шин РУ 27,5 кВ. От РУ 10 кВ получают питание районные или нетяговые потребители.