35(10) кВ

ТТ

ПА

В

+ 3. 3 кВ

_

Рис.2. Принципиальная схема подстанции постоянного

тока с одинарной трансформацией.

При наличии первичного напряжения 6, 10, 35 кВ на ТП происходит преобразование в постоянный ток непосредственно с помощью тягового трансформатора и выпрямителя. При первичном напряжении 110, 220 кВ устанавливается промежуточный понижающий трансформатор 110(220)/10 кВ.

На ТП используются 6 – пульсные схемы выпрямления две обратных звезды (нулевая) и мостовые; 12 – пульсные мостовые схемы выпрямления.

Преимущества СТЭ постоянного тока 3 кВ:

1.При напряжении 3 кВ в КС энергия к тяговым двигателям передаётся без изменения уровня напряжения на электровозе. Поэтому электровоз получается простым. Это главное преимущество системы постоянного тока 3 кВ.

2. Тяговая нагрузка постоянного тока для трёхфазной сети внешнего электроснабжения является симметричной нагрузкой и поэтому не влияет на несимметрию токов в трёхфазной сети внешнего электроснабжения.

Недостатки:

1.  Низкое напряжение в КС ограничивает расстояние между ТП до15 км, а на грузонапряжённых участках с горным профилем до 8-10км.

2.  Значительное сечение контактной сети, которое достигает 400 – 600 мм2 в медном эквиваленте на один путь. Это в 2-3 раза больше чем в системе переменного тока. Максимальное сечение подвески М120 + 2МФ100 + 3А185 (647 мм2).

3.  Значительные потери электроэнергии, что связано с низким уровнем напряжения в КС и большими значениями потребляемых токов. Потери электроэнергии DР = I2R составляют 12 – 15%.

4.  Cложная схема регулирования скорости двигателей: путём перегруппировки двигателей, включением реостатов, переключениями в цепях возбуждения. Включение пусковых реостатов увеличивает расход электроэнергии. Это особенно заметно на электропоездах пригородного сообщения.

5.  При питании ТП от 110(220) кВ требуется промежуточная трансформация 110(220)/10 кВ.

6.  Наличие блуждающих токов вызывает электрокоррозию металлических подземных сооружений.

7.  На особо грузонапряжённых участках с горным профилем при организации движения тяжеловесных поездов система тяги постоянного тока 3 кВ ограничивает пропускную и провозную способность участков по нагреву проводов КС и напряжению на токоприёмнике ЭПС. В связи с этим участок постоянного тока Зима – Черемхово – Слюдянка в 1995г заменён на прогрессивный вид тяги переменного тока 25 кВ. В настоящее время в России электрификация преимущественно выполняется на переменном токе 25 кВ. Электрификация на постоянном токе ограничена.

2.2.3 Схема электроснабжения тяги переменного тока 1х25 кВ.

Для данной схемы электроснабжения ТП превращаются в простые трансформаторные понижающие подстанции (рис.3). Преобразовательный агрегат перемещается с подстанции на электровоз. Это усложняет электровоз, но при этом исключаются пусковые резисторы и коммутационная аппаратура для переключения двигателей при пуске. Двигатели включаются параллельно. Пуск ЭПС обеспечивается регулированием напряжения на трансформаторе электровоза.

КС имеет меньшее сечение. На тяговых подстанциях устанавливают трёх - обмоточные трансформаторы: обмотка 27,5 кВ выполняется для питания тяговых и нетяговых железнодорожных потребителей, а вторая напряжением 35(10) кВ для питания районных нетранспортных потребителей.

Основные преимущества системы тяги 1х25 кВ по сравнению с системой тяги 3 кВ:

1.  Более высокое напряжение 25 кВ в КС уменьшает потребляемые токи. Это приводит к значительному уменьшению сечения КС (экономия меди) при больших расстояниях между подстанциями 40 – 60 км. При той же мощности S = UI с увеличением напряжения уменьшается ток и, следовательно, потери напряжения и активной мощности.

2.  Значительно упростились тяговые подстанции.

3.  Обеспечивается комплексное электроснабжение тяги и районных потребителей от одного трансформатора.

4.  Величина потерь электроэнергии значительно меньше и составляет 5 - 6%.

Недостатки:

1.  Однофазное потребление тягового тока от симметричной трёхфазной системы создаёт в трёхфазной сети внешнего электроснабжения, районных нетранспортных потребителей и нетяговых железнодорожных потребителей несимметрию токов и напряжений.

2.  Нелинейность выпрямителя ЭПС создаёт несинусоидальный тяговый ток. Кроме тока основной частоты 50 Гц имеются токи высших частот 150, 250, 350, 450 и т. д. (высшие гармоники 3, 5, 7. 9 и т. д.). Соответственно и напряжение на всех элементах в трёхфазной сети внешнего электроснабжения, районных нетранспортных потребителей и нетяговых железнодорожных потребителей и системы электроснабжения тяги имеет несинусоидальный характер.

3.  Выпрямительные ЭПС потребляют значительную реактивную мощность, которая по величине в режиме тяги примерно равна активной мощности Q = P, а в режиме рекуперации Q = 1,5 P.

4.  Электромагнитное влияние на линии связи, смежные воздушные ЛЭП, на отключённую контактную сеть соседнего пути усложняет безопасные условия работы. Требуется каблирование проводной связи или переход на оптоволоконную связь,

Несимметрия, несинусоидальность и значительное потребление реактивной мощности снижает технико-экономическую эффективность электрической тяги на переменном токе. Однако более высокое напряжение тяговой сети переменного тока 25 кВ обеспечивает большую эффективность электрической тяги постоянного тока 25 кВ.

2.2.4 Схема электроснабжения тяги переменного тока 2х25 кВ.

Схема электроснабжения однофазного тока промышленной частоты повышенного напряжения 2х25 кВ (автотрансформаторная трёхпроводная схема электроснабжения) сохраняет существующее электрооборудование 25 кВ (рис. 4). Электроэнергия к ЭПС передаётся напряжением 50 кВ на большей части межподстанционной зоны. ЭПС получает питание от автотрансформаторов (АТ) слева и справа напряжением 25 кВ от АТ.

Схема электроснабжения 2х25 кВ по сравнению со схемой 1х25 кВ позволяет увеличить расстояние между подстанциями до 70 - 90 км, значительно увеличивается пропускная способность, уменьшаются потери активной энергии и потери напряжения в тяговой сети, уменьшается электромагнитное влияние тяговой сети на смежные устройства. При равной потребляемой мощности ток в сети уменьшается в 2 раза так как S = UI. Схема электроснабжения 2х25 кВ является наиболее прогрессивной системой электрической тяги на современном этапе развития электрифицированных железных работ.

На тяговой подстанции устанавливается три однофазных тяговых трансформатора. Один питает левое плечо питания тяги поездов, другой питает левое плечо и третий используется в качестве резервного.

2.2.5. Система однофазного тока пониженной частоты 162/3 и 25 Гц напряжением 15 кВ.

Преимущество этой системы по сравнению с системой постоянного тока:

Более высокое напряжение в КС и, следовательно, допускается большее расстояние между подстанциями ( 40 –50 км ) при одновременном уменьшении сечения проводов КС.

В качестве двигателей применяют коллекторные двигатели переменного тока, близкие к характеристикам постоянного тока. Напряжение на зажимах двигателя регулируется изменением коэффициента трансформации трансформатора ЭПС. Коллекторные двигатели потребляют значительную реактивную мощность ( cos f = 0,8, при трогании 0,3 – 0,4 ). К недостаткам системы относятся значительное влияние на линии связи и воздушные ЛЭП, сложность рекуперации электроэнергии, усложнение питания районных и нетяговых ЖД потребителей.

Для электроснабжения используются две схемы: от электрических станций пониженной частоты или от отдельных агрегатов пониженной частоты, установленных на районных подстанциях.

2.3 Стыкование электрифицированных участков с различными системами электрической тяги и системами электроснабжения.

Стыкование участков ЖД, работающих на разных системах тока, осуществляется с помощью специальных ЭПС двойного питания или с помощью станции стыкования по принципу секционирования КС. Станция стыкования делится на не переключаемые секции постоянного тока, на не переключаемые секции переменного тока и переключаемые секции. На переключаемые секции напряжение подаётся в зависимости от рода тока ЭПС. При этом обеспечивается прибытие поездов с ЭПС одного рода тока, проход любого ЭПС из одного парка в другой и на пути отстоя.

Коммутационным устройством, обеспечивающим подачу в переключаемую секцию КС напряжения постоянного или переменного тока, является переключатель. Переключатель имеет три фиксированных положения: постоянный ток, переменный ток, обесточено. Переключатели устанавливают в пунктах группировки. Пункт группировки имеет три шины: переменного и постоянного тока и резервную.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21