Принципиальная схема железной дороги, электрифицированной по системе постоянного тока 3 кВ

По системе постоянного тока на­пряжением 3 кВ в России электрифицировано 18,80тыс. км железных дорог и среди них - самые грузонапряженные.

Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе постоянного тока 3 кВ приведена на рис. 2.2. На схеме участок электрифицированной железной дороги, длиной 20— 25 км с двумя соседними тяговыми подстанциями I и II, расположенными вблизи ст. А и В.

К линии электропередачи (ЛЭП) трехфазного переменного тока 110 кВ (12) подключен понижающий трансформатор тяговой подстанции (11).

Этим трансформатором первичное напряжение 110 кВ понижается до 10 кВ и подается на шины 10 распределительного устройства тяговой подстанции. К этим шинам подключен преобразовательный агрегат, состоящий из преобразовательного трансформатора 9 и выпрямителя 8. Пониженное до 3 кВ напряжение на выходе преобразовательного трансформатора 9 выпрямляется и подается на шины «плюс» 6 и «минус» 7 тяговой подстанции.

Тяговая сеть перегона между подстанциями образована контактной сетью и рельсами. Контактная сеть - питающей линией (фидером контактной сети) 4 через выключатель 5 соединена с шиной «плюс» 6, а рельсы – отсосом (рельсовым фидером) 1 с шиной «минус» 7 тяговой подстанции.

Таким образом - через выключатель 5 фидера контактной сети в тяговую сеть перегона, т. е. между контактным проводом и рельсами, подано выпрямленное напряжение 3,3 кВ постоянного тока. Участки контактной сети левого и правого плеча отделены друг от друга изолирующим сопряжением — воздушным промежутком 3, который, однако, обеспечивает непрерывный токосъём с контактной сети при проходе по нему токоприемника ЭПС. Аналогичным образом на этот же участок тяговой сети подается напряжение 3,3 кВ постоянного тока с подстанции II. Тем самым обеспечиваться двусторонний подвод электрической энергии к ЭПС или, как говорят, его двустороннее питание.

Рассмотрим другие, вспомогательные линии электроснабжения участка.

Чтобы обеспечить электрической энергией собственные нужды тяговой подстанции, а именно питать цепи управления, сигнализации, освещения, отопления и силовую нагрузку различных электродвигателей самой тяговой подстанции устанавливают трансформатор собственных нужд (ТСН) 13. Он понижает напряжение до 380/220В переменного тока. Этими напряжениями и питаются цепи собственных нужд (на схеме стрелки, отходящие от шин 380/220В).

Вдоль трассы железной дороги расположено много нетяговых железнодорожных потребителей электрической энергии. К ним относятся установки, принадлежащие всем службам дороги, механизмы и инструменты, для работы которых необходима электроэнергия, а также освещение станций, переездов и других объектов. Кроме того, электричеством снабжаются некоторые промышленные предприятия, колхозы, совхозы и т.д., расположенные по обе стороны железной дороги. Для питания всех перечисленных, потребителей вдоль трассы железной дороги проложена трехфазная воздушная линия (ВЛ) 10кВ (17), подключенная к шинам 10 кВ (10) двух соседних подстанций I и II. В середине межподстанционной зоны ВЛ секционирована разъединителем 18, который нормально отключён. Благодаря этому каждая из подстанций питает только часть нетяговых потребителей, находящихся в межподстанционной зоне. При отключении любой из подстанций разъединитель 18 включают и тогда все нетяговые потребители питаются от одной, неотключенной подстанции.

Ответственейшими потребителями электроэнергии являются устройства СЦБ (сигнализации, централизации, блокировки) и связи, которые расположены вдоль трассы железной дороги. На основании действующих «Правил технической эксплуатации железных дорог»- устройства электроснабжения должны обеспечивать -надежное электропитание систем СЦБ как электроприемников I категории.

Схемами питания предусматривается автоматический переход с одного источника напряжения на другой, причем в момент переключения сигналы автоблокировки не гаснут. К источникам питания предъявляются следующие требования: у потребителя напряжение на входе не должно быть меньше номинального на 10 % и больше на 5 %. Для обеспе­чения этого в ряде случаев применяют устройства автоматического регулирования напряжения.

ВЛ СЦБ к пунктам питания подключают так, чтобы они не были гальванически связаны с другими высоковольтными линиями (для ограничения токов однофазных КЗ); во всех случаях их присоединяют через трансформаторы к шинам 220 или 380 В собственных нужд ТСН тяговых или трансформаторных подстанций. Кроме того, уменьшаются и токи к.з. на ВЛ СЦБ.

Устройства СЦБ (рис.2.2) получают питание от путевых ящиков СЦБ 21 через понижающий трансформатор 20, который в свою очередь, получает питание от трехфазной ВЛ СЦБ 10 кВ, трасса которой проходит вдоль железной дороги. Напряжение в эту линию подается от повышающего трансформатора 15, подключенного к шинам 380/220 В собственных нужд 14 тяговой подстанции. ВЛ СЦБ также подключена к обеим подстанциям I и II и в середине межподстанционной зоны секционирована разъединителем 19. Благодаря этому устройства СЦБ могут получать питание сразу от двух подстанций (при разомкнутом разъединителе 19) или от одной из них; когда другая отключена и включен разъединитель 19.

ВЛ СЦБ обычно располагается параллельно ж.д. (рис.2.3).

Во все времена самым трудоемким является обслуживание трассы ВЛ, проходящей в лесных массивах или в лесозащитной полосе железной дороги, — требуется выявлять деревья, угрожающие падением на провода ВЛ или с опасным приближе­нием ветвей к проводам, своевременно расчищать просеки в охранных зонах.

Плановые работы часто бывают неэффективны – из-за бурь и других погодных катаклизмов- часто деревья или ветки падают на воздушные линии и другие устройства и выводят их из строя. Аварийные ситуации на линии АБ могут вызвать перебой в движении поездов.

Поэтому в настоящее время ведется планомерно по всем направлениям реконструкция ВЛ СЦБ по вышесказанной схеме(рис. 2.4). Кроме того- при

реконструкции применяются современные материалы и оборудования: самонесущие изолированные провода, новые конструкции консолей, линейные однофазные и трехфазные трансформаторные пункты, реклоузеры, современные

ОПН и другое оборудование. Реконструкция электроснабжения ВЛ сцб и ПЭ ведется в системах ЭНС ж.д. постоянного и переменного тока(рис. 2.4 и рис.2.7)

Рис. 2.3. Разрез железной дороги, электрифицированной по

Рис. 2.4. Монтаж проводов ВЛ СЦБ на опоры контактной сети