Схемы питания и секционирования контактной сети

Глава 5. Питание и секционирование контактной сети

Схемы питания и секционирования контактной сети

На электрифицированных линиях ЭПС получает электроэнергию через контактную сеть от тяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии между ними, чтобы было обеспечено стабильное номинальное напряжение на ЭПС и работала защита от токов к.з. При системе электроснабжения постоянного тока (рис. 5.1, а) в кон­тактную сеть электрическая энергия поступает от шин положитель­ной полярности напряжением 3,3 кВ тяговых подстанций и возвра­щается после прохождения через тяговые двигатели ЭПС по рельсовым цепям, присоединенным к шинам отрицательной полярности. Рассто­яние между тяговыми подстанциями постоянного тока в зависимости от грузонапряженности колеблется в широких пределах от 7 до 30 км.

В системе электроснабжения однофазного переменного тока (рис. 5.1, б) электроэнергия в контактную сеть поступает от двух фаз А и В напряжением 27,5 кВ ( на шинах тяговых подстанций) и возвращается по рельсовой цепи к третьей фазе С. При этом пита­ние осуществляют одной фазой встречно на фидерную зону (па­раллельная работа смежных тяговых подстанций) с чередованием питания для последующих фидерных зон с целью выравнивания нагрузок отдельных фаз энергоснабжающей системы. При этой системе электроснабжения вследствие высокого напряжения тяго­вые подстанции располагают через 40—60 км.

В системе электроснабжения 2 х 25 кВ с автотрансформатора­ми (рис. 5.1, в), на тяговой подстанции устанавливают специальные однофазные трансформаторы, вторичные обмотки которых состоят из

Рис. 5.1. Схемы тягового электроснабжения: а — постоянного тока 3,0 кВ; б — однофазного переменного тока 25 кВ; в — переменного тока по системе 2 х 25 кВ; г — переменного тока 25 кВ с отсасывающими транс­форматорами; д — переменного тока 25 кВ по системе ЭУП; / — сило­вой тяговый трансформатор тяговой подстанции; 2 — выпрямитель­ный агрегат; 3 — распределительное устройство 3,3 кВ; 4 — контактная подвеска; 5 — ЭПС; б — реактор; 7 — открытый воздушный промежу­ток (изолирующее сопряжение анкерных участков); 8 — тяговая рельсо­вая цепь; 9 — распределительное устройство 27,5 кВ; 10 — нейтральная вставка; 11 — автотрансформаторный пункт; 12 — питающий провод; 13 — отсасывающий трансформатор; 14 — экранирующий провод; 75 — усиливающий провод; 16 — отсасывающие линии; А,В,С — фазы сило­вого тягового трансформатора; 3 и 25 кВ — уровень напряжения между контактной подвеской и рельсовой цепью; 50 кВ — уровень напряжения между контактной подвеской и питающим проводом (стрелки показы­вают направление движения тягового тока)

двух секций, каждая напряжением 27,5 кВ. Секции соединяют последо­вательно, а общую точку подключают к рельсам. Вывод одной секции вторичной обмотки подключают к проводам контактной сети, а другой — к дополнительному питающему проводу, который подвешивают на опорах контактной сети. Таким образом, контактная сеть и питающий провод (с учетом потери напряжения) находятся под напряжением 25 кВ по отношению к земле, а напряжение между ними составляет 50 кВ.

В межподстанционной (фидерной) зоне на расстоянии от 8 до 15 км один от другого установлены автотрансформаторы с коэффициентом трансформации 2/1, обмотки которых присоеденены к проводам кон­тактной сети и питающему проводу, а средняя точка — к рельсам.

При этой системе электроэнергия от тяговой подстанции переда­ется по питающему проводу к проводам контактной сети при номи­нальном напряжении 50 кВ, в результате чего ток в тяговой сети вдвое меньше потребляемого ЭПС, что уменьшает потери напряжения и энергии и позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстан­циями до 80—100 км. При движении поезда по участку автотранс­форматоры принимают нагрузку, понижают напряжение до 25 кВ и подают его в контактную сеть, от которой питаются ЭПС.

В системе электроснабжения однофазного тока для снижения маг­нитного влияния на смежные сети устанавливают отсасывающие трансформаторы с коэффициентом трансформации 1/1 на рассто­янии 3—4 км между ними (рис. 5.1, г) в местах, где контактная сеть разделяется изолирующими сопряжениями. Первичную обмотку такого трансформатора подключают в пределах изолирующего со­пряжения в рассечку контактной сети, а вторичную — в рассечку обратного тока.

На ряде электрифицированных участков на однофазном перемен­ном токе применена система многопроводной тяговой сети с экрани­рующим (Э) и усиливающим (У) проводами (система ЭУП), схема которой приведена на рис. 5.1, д. Такая система тягового электро­снабжения позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстан­циями и повысить на 20 % допустимый ток. Экранирующий провод располагается по всему участку между тяговыми подстанциями, со­единяется с путевыми троссель-трансформаторами на каждом тре­тьем блок-участке и подвешивается на опорах контактной сети.

На электрифицированных железных дорогах применяют схему двухстороннего питания: каждый находящийся на линии локомотив получает электроэнергию от двух тяговых подстанций. Исключение составляют участки контактной сети, расположенные в конце элек­трифицированной линии, где может быть применена схема консоль­ного (одностороннего) питания от крайней тяговой подстанции.

Контактную сеть вдоль путей делят на отдельные электрически не связанные участки (секции), для чего у тяговых подстанций и постов секционирования монтируют изолирующие сопряжения — это так называемое продольное секционирование. Каждая секция получает электроэнергию от питающей линии тяговой подстанции и от соседних секций контактной сети, которые подключают через посты секционирования.

При продольном секционировании выделяют в отдельные сек­ции контактную сеть каждого перегона и станции, а в некоторых случаях — и крупных тоннелей или мостов. На узловых станциях, имеющих несколько электрифицированных парков, контактную сеть отдельных парков выделяют в самостоятельные секции с питанием при возможности непосредственно от тяговой подстанции. Секции между собой соединяют секционными разъединителями, что по­зволяет при необходимости отключать любую из них от электри­ческого питания.

На двухпутных и многопутных участках электрически разделяют контактную сеть каждого главного пути перегона и станции от других путей — это так называемое поперечное секционирование. В этом слу­чае на станциях контактную сеть группы путей выделяют в отдельные секции и питают их электроэнергией от главных путей через секцион­ные разъединители, которые при необходимости могут быть отключе­ны. Секции контактной сети на соответствующих съездах между глав­ными и группами второстепенных путей изолируют секционными изоляторами, чем достигается их электрическое разделение. Это облег­чает схему и устройство защиты и дает возможность при повреждении или отключении одной из секций осуществлять движение поездов по Другим секциям и главным путям. В отдельных случаях допускается на промежуточных станциях контактную сеть одного или двух путей под­ключать непосредственно к контактной сети главных путей.

На контактной сети переменного тока у тяговых подстанций мон­тируют два рядом расположенных изолирующих сопряжения с нейт­ральной вставкой между ними. Это вызвано тем, что смежные секции питаются от разных фаз и соединение их между собой через полоз то­коприемника, проходящего по изолирующему сопряжению недопус­тимо, иначе произойдет межфазное короткое замыкание сети.

На тяговых подстанциях, питающих контактную сеть постоянно­го тока, защита от токов к.з. осуществляется с помощью быстродей­ствующих автоматических выключателей, а на линиях переменного тока — с помощью масляных выключателей.

Кроме того, для защиты контактной сети от токов перегрузки и к.з. между тяговыми подстанциями устанавливают посты секциониро­вания. На двухпутных и многопутных участках ПС электрически со­единяют контактную сеть параллельно расположенных главных пу­тей. Таким образом создается схема узлового питания, при которой ЭПС получает электроэнергию по контактной сети всех главных путей от двух тяговых подстанций. При схеме узлового питания в случае по­вреждения на каком-либо из участков между тяговой подстанцией и постом секционирования защита отключит сеть только того участка, где произошло повреждение, а на остальных участках может продол­жаться движение поездов. На грузонапряженных двухпутных и мно­гопутных линиях для повышения напряжения на токоприемнике и сни­жения сопротивления контактной сети предусмотрено параллельное соединение контактных сетей между тяговыми подстанциями и по­стами секционирования, которое осуществляется установкой пунктов параллельного соединения (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Принципиальная схема питания контактной сети при наличии поста секционирования (ПС) и пунктов параллельного соединения (ППС): 1 — изолирующее сопряжение (воздушный промежуток) на участках постоянного тока или нейтральная вставка на участках переменного тока; 2 — тяговая подстанция; 3 — пункт параллельного соединения; 4 — пост секционирования; 5 — изолирующее сопряжение у поста секцио­нирования; б — контактная сеть главных путей на двухпутных участках

Все разъединители контактной сети в зависимости от назначе­ния и частоты переключений оборудуют моторными (для дистан­ционного управления) или ручными приводами. При этом мотор­ные приводы должны быть у разъединителей питающих линий тяговых подстанций, постов секционирования, автотрансформа­торов, а также разъединителей, участвующих в схемах профилак­тического подогрева и плавки гололеда на контактной сети. Дис­танционно управляют разъединителями с пунктов, где постоянно находится дежурный персонал: района контактной сети (ЭЧК), тяговой подстанции, помещений дежурного по станции, парка и депо. На участках с телеуправлением моторные приводы разъеди­нителей вводят в систему телеуправления и переключают их с энер­годиспетчерского пункта.

Для каждого участка электрифицированной линии при ее про­ектировании разрабатывают схему питания и секционирования кон­тактной сети, а также схемы питания продольных линий элект­роснабжения СЦБ и других нетяговых потребителей, которые утверждаются начальником железнорй дороги.

Схемы питания и секционирования, а также сопряжения анкер­ных участков должны предусматривать электрическую плавку го­лоледа или профилактический подогрев проводов контактной сети главных путей станций и перегонов, а также ВЛ электроснабже­ния. В I и II гололедных районах, а также на электрифицирован­ных участках железных дорог III и IV категории допускается не оборудовать сопряжения анкерных участков устройствами для плавки гололеда на контактном проводе.

Изменения в схемы вносят по согласованию со службой электри­фикации и электроснабжения железной дороги с уведомлением энер­годиспетчера, персонала ЭЧК и других причастных лиц. Схемы вы­веряются ежегодно на 1 января и переутверждаются каждые 5 лет.

Утвержденные схемы питания и секционирования должны быть на энергодиспетчерском пункте, а выкопировки из схем — в райо­нах контактной сети (в пределах своего и примыкающих райо­нов), на тяговых подстанциях (в пределах зоны питания), а так­же в техническо-распорядительном акте железнодорожной станции (в пределах ее путей) и в электродепо (в пределах тракционных путей).

На схемах питания и секционирования контактной сети и продольных линий электроснабжения должны быть показаны условными обозначениями: контактная сеть; кабельные и воздушные линии продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ) и СЦБ (ВЛ СЦБ) и дру­гих нетяговых потребителей; питающие и отсасывающие линии; тяго­вые подстанции; ПС и ППС; пункты группировки (ПГ); трансформато­ры и автотрансформаторные пункты (АТП); питающие пункты, разъединители в нормальном положении, изолирующие сопряжения ан­керных участков, нейтральные вставки; секционные изоляторы и воз­душные стрелки с присвоенными им обозначениями или номерами; но­мера путей станций и перегонов; пересечения контактной сети и ВЛ другими ВЛ, канатными дорогами, надземными трубопроводами, ис­кусственными сооружениями, а также депо; остановочные пункты; подъездные пути ЭЧК, тяговых подстанций, районов электроснабже­ния; примьжающие неэлектрифицированные пути; границы дистанций электроснабжения (ЭЧ), районов контактной сети и электроснабжения; пикеты и километры осей пассажирских зданий, постов электрической централизации, пунктов связи, тяговых подстанций, постов секциони­рования, изолирующих сопряжений, нейтральных вставок, пересечений контактной сети, сигнальных точек и другие необходимые сведения.

Изолирующие сопряжения и их разъединители должны быть обо­значены заглавными буквами русского алфавита по направлению счета километров, которые наносят на приводе разъединителя. Сек­ционные изоляторы и воздушные стрелки должны иметь присвоен­ный номер. Таблички с номерами секционных изоляторов устанав­ливают на несущем тросе.

Переключатели станций стыкования постоянного и переменно­го тока должны иметь номера секций контактной сети, которые на­носят над дверью ячейки и на обратной стороне ячейки, в которой находится переключатель.

Условные графические обозначения в схемах питания и секциони­рования и планах контактной сети и ВЛ железных дорог приведены в приложении 6. При разработке схем питания и секционирования кон­тактной сети электрифицированной линии используют типовые прин­ципиальные схемы секционирования, разработанные на основе опыта эксплуатации, с учетом затрат на сооружение контактной сети.

Разъединители, устанавливаемые на питающих линиях, на схеме питания и секционирования обозначают буквой Ф; поперечные — бук­вой П. К каждой из указанных букв в случае необходимости добавляют цифровой индекс, соответствующий номерам путей и направлений.

На схемах, кроме того, указывают номера путей, воздушных стрелок, которые должны соответствовать номерам стрелочных переводов.

Изолирующие сопряжения, разделяющие контактную сеть железно­дорожных станций и перегонов, должны быть расположены между вход­ными светофорами или знаком «Граница станции» и первыми входны­ми стрелочными переводами станции.

Длину нейтральной вставки выбирают с учетом находящихся в об­ращении серий электровозов и электропоездов.

На участках скоростного движения поездов (161—200 км/ч) нейтраль­ные вставки в местах разделения фаз питания или стыкования электротяги постоянного и переменного тока оборудуют устройствами, обеспечива­ющими автоматическое отключение-включение тягового тока на ЭПС.

На станциях стыкования между изолирующим сопряжением, от­деляющим перегон, и изолирующим сопряжением переключаемой сек­ции должна быть непереключаемая секция длиной, исключающей од­новременное перекрытие полозами токоприемников изолирующих сопряжений (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Схема тягового электроснабжения станции стыкования посто­янного и переменного тока: 1— тяговый трансформатор; 2 — выпря­мительный агрегат; 3 — распределительное устройство 3,3 кВ; 4 — кон­тактная подвеска (непереключаемая секция); 5 — ЭПС; 6 — реактор; 7 — открытый воздушный промежуток (изолирующее сопряжение анкерных участков); 8 — тяговая рельсовая цепь; 9 — распределительное устрой­ство 27,5 кВ; 10 — нейтральная вставка; 11 — секционный изолятор; 12 — пункт группировки; 13 — изолирующий стык рельсовой цепи (стрел­ками показано направление движения тягового участка (условно)); 14 — контактная подвеска (переключаемая секция)

Секции контактной сети, где движение ЭПС осуществляется на од­ном роде тока, не включают в группу переключаемых секций и питают их через разъединители непосредственно от соответствующего фидера.

При необходимости шины пунктов группировки секционируют.

На станциях стыкования взаимное расположение секционных изоляторов, светофоров и изолирующих стыков рельсовой цепи должно исключать заезд полозом токоприемника электровоза на секцию с другим напряжением при передвижении с любым (пере­дним или задним) поднятым токоприемником. Секционные изоля­торы, разделяющие разные по роду тока секции, должны распола­гаться над изолирующими стыками рельсовой цепи так, чтобы при остановке ЭПС у светофора исключалась возможность перекры­тия полозами токоприемников смежных секций.

ВЛ ПЭ, ВЛ СЦБ и другие линии электроснабжения нетяговых потребителей (ВЛ 10 (6), 35 кВ и ДПР 25 кВ) должны иметь элект­рическое разделение у тяговых подстанций, ПС, кабельных вста­вок, крупных искусственных сооружений и в горловинах станций, где секционируют контактную сеть.

На промежуточных станциях предусматривают секционирова­ние контактной сети с обеих сторон станций (рис. 5,4). Продоль­ные разъединители обеих горловин оборудуют моторными при­водами. На двухпутных участках в пределах станции между главными путями устанавливают поперечный секционный нормаль­но отключенный разъединитель П, чтобы при необходимости мож­но было подать напряжение от соседнего главного пути или зашунтировать пути для выполнения работ на секционных изоляторах контактной сети под напряжением.

Рис. 5.4. Схема секционирования контактной сети станции с количеством электрифицированных второстепенных путей до (а) и более (б) трехнечетных и четных путей

Группа путей отделяется от главного пути и питается че­рез нормально включенный секционный разъединитель П. Если на станции имеется путь, предназначенный для погрузочно-разгрузочных работ, то контактная сеть над ним отде­ляется от остальных путей с питанием через секционный разъединитель 3 с заземляющим ножом.

Рис. 5.5. Схема секционирования контактной сети на станциях с постом секционирования.

При наличии в одной из горловин станции поста секциониро­вания продольное разделение контактной сети выполняют так, как показано на рис. 5.5.

Принципиальная схема питания и секционирования на станции двухпутной линии постоянного тока при наличии тяговой подстан­ции показана на рис. 5.6. На питающей линии непосредственно у тяго­вой подстанции устанавливают разъединитель с моторным приводом. Кроме того, при длине линии более 150 м у места подсоединения пита­ющей линии к контактной сети дополнительно монтируют разъеди­нитель с ручным приводом, при длине более 750 м — с моторным. На линии переменного тока с тяговыми подстан­циями в отличие от линий постоянного тока в одной из горловин монтируют нейтральные вставки, а разъединители на питаю­щих линиях устанавлива­ют непосредственно у кон­тактной сети (рис. 5.7).

Автотрансформаторы в системе электроснабжения 2x25 кВ подключают к кон­тактной сети разъединителя­ми с моторными приводами.

Рис. 5.6. Схема питания и секционирования контактной сети двухпутного участка на станции с тяговой подстанцией пос­тоянного тока.

Рис. 5.7. Схема питания и секционирования контактной сети на

станции с тяговой подстанцией переменного тока на двухпутном

(а) и однопутном (б) участках

Контактную сеть парков прибытия и отправления на больших станциях выделяют в отдельные секции и нередко подразделяют на группы, что дает возможность отключать часть контактной сети парка для ремонта. Секционирование на станционных путях по возможности должно быть выполнено так, чтобы при отключе­нии одной из секций сохранилась возможность приема и отправ­ления поездов на остальные секции станций.

В здании депо контактная сеть каждого пути секционируется отдельно и имеет индивидуальный секционный разъединитель с заземляющим контактом. Для обеспечения безопасности при ос­мотре и ремонте подвижного состава эти разъединители снабжа­ют световыми указателями, устанавливаемыми внутри и снаружи депо над воротами соответствующего пути и механически или элек­трически связанными с положением разъединителя.

Выполнение ремонтных и восстановительных работ в процес­се эксплуатации требует временного изменения схемы питания и секционирования. Изменение схемы не должно нарушать усло­вия обеспечения защитой от токов к.з. Поэтому заблаговременно разрабатывают специальные схемы конкретно для каждого участ­ка, предусматривающие следующие режимы работы:

• на тяговой подстанции отключены агрегаты, подстанция ра­ботает в режиме поста секционирования;

• тяговая подстанция отключена полностью, в связи с этим про­дольные разъединители контактной сети включены;

• отключен пост секционирования и включены в этом районе продольные разъединители контактной сети;

• включены нормально отключенные продольные секционные разъединители контактной сети у тяговой подстанции;

• включены поперечные разъединители контактной сети на станции;

• другие режимы (схемы).

Для каждого режима работы рассчитывают токи к.з. в наиболее удаленной точке контактной сети. Если при этом значение тока к.з. получается меньшим или равным с учетом коэффициента запаса по току уставки защиты на питающей линии тяговой подстанции или поста секционирования, уменьшают уставку защиты на время ре­монтных работ. На двухпутных и многопутных участках в этих слу­чаях можно изменить схему питания и секционирования контакт­ной сети путем параллельного ее соединения. При этом одну из питающих линий тяговой подстанции отключают, чем достигается увеличение тока к.з. на оставшейся в работе питающей линии.