Гост контактна мережа залізниці. Пристрій контактної мережі. Основні елементи. Контактні мережі трамваїв

Комплекс пристроїв передачі електроенергії від тягових підстанцій до ЕПС через струмоприймачі. Контактна мережа є частиною тягової мережі та для рейкового електрифікованого транспорту зазвичай служить її фазою (при змінному струмі) або полюсом (при постійному струмі); іншою фазою (або полюсом) служить рейкова мережа.
Контактна мережа може бути виконана з контактною рейкою або контактною підвіскою. Ходові рейки вперше були використані для передачі електроенергії екіпажу, що рухається в 1876 російським інженером Ф. А. Піроцьким. Перша контактна підвіска з'явилася 1881 року в Німеччині.
Основним елементами контактної мережі з контактною підвіскою (часто зв. повітряної) є дроти контактної мережі (контактний провід, несучий трос, підсилювальний провід тощо), опори, що підтримують пристрої (консолі, гнучкі поперечки та жорсткі поперечки) та ізолятори. Контактні мережіз контактними підвісками класифікують: на вигляд електрифікованого транспорту, для якого контактна мережа призначена, - магістрального, в т. ч. високошвидкісного, ж.-д., трамвая та кар'єрного транспорту, рудничного підземного транспорту та ін; за родом струму та номінальною напругою живиться від контактної мережі ЕПС; з розміщення контактної підвіски щодо осі рейкової колії-для центрального (магістральний залізничний транспорт) або бічного (промисловий транспорт) струмозйома; за типами контактної підвіски - контактні мережі з простою, ланцюговою чи спеціальною підвіскою; по особливостям виконання - контактні мережі перегонів, станцій, мистецтв, споруд.
На відміну від інших пристроїв електропостачання контактна мережа не має резерву. Тому до надійності контактної мережі пред'являють підвищені вимоги, з урахуванням яких здійснюються проектування, будівництво та монтаж, технічне обслуговування контактної мережі та ремонт контактної мережі.
Вибір загальної площі перерізу проводів контактна мережа здійснюється при проектуванні системи тягового електропостачання. Всі інші питання вирішуються за допомогою теорії контактної мережі-самостійної наукової дисципліни, становленню якої багато в чому сприяли роботи сов. вченого І. І. Власова. Заснований питаннями проектування контактна мережа є: вибір числа та марок її проводів відповідно до результатів розрахунків системи тягового електропостачання, а також тягових розрахунків, вибір типу контактної підвіски відповідно до макс, швидкостей руху ЕПС та ін умовами струмозйому; визначення довжини прольоту (переважно за умови забезпечення її вітростійкості); вибір типів опор та підтримуючих пристроїв для перегонів та станцій; розробка конструкцій контактна мережа мистецтв, споруд; розміщення опор та складання планів контактної мережі станцій та перегонів з погодженням зигзагів проводів та з урахуванням виконання повітряних стрілок та елементів секціонування контактної мережі (ізолюючих сполучень анкерних ділянок, секційних ізоляторів та роз'єднувачів). При виборі методів будівництва та монтажу контактна мережа в ході електрифікації залізниць прагнуть, щоб вони якнайменше відображалися на перевізному процесі при безумовному забезпеченні. високої якостіробіт.
Основним виробництвом, підприємства зі спорудження контактної мережі-будівельно-монтажні поїзди та електромонтажні поїзди. Організація та методи технічного обслуговування та ремонту контактної мережі вибираються з умов забезпечення заданого високого рівнянадійності контактної мережі за найменших трудових і матеріальних витрат, безпеки праці працівників районів контактної мережі, можливо меншого впливу на організацію руху поїздів. Виробництв, прийняттям з експлуатації контактної мережі є дистанція електропостачання.
Основні розміри (див. рис.), що характеризують розміщення контактної мережі щодо інших пост, пристроїв ж. д.,- висота Н підвішування контактного дротунад рівнем верху голівки рейки;


Основні елементи контактної мережі та розміри, що характеризують її розміщення щодо інших постійних пристроїв магістральних залізниць: Пкс – проводи контактної мережі; Про - опора контактної мережі; І – ізолятори.
відстань А від частин, що знаходяться під напругою, до заземлених частин споруд та рухомого складу; відстань від осі крайнього шляху до внутрішнього краю опор контактної мережі на рівні головок рейок.
Удосконалення конструкцій контактної мережі спрямоване підвищення її надійності при зниженні вартості будівництва та експлуатації. Ж.-б. опори контактної мережі та фундаменти металевої опор виконуються з урахуванням електрокорозійного впливу на їхню арматуру блукаючих струмів. Збільшення терміну служби контактного дроту досягається, як правило, застосуванням на струмоприймачах вугільних контактних вставок.
При технічне обслуговуванняконтактної мережі на вітчизняних ж. д. без зняття напруги використовують ізолюючі знімні вежі, монтажні автомотриси. Перелік робіт, що виконуються під напругою, було розширено завдяки застосуванню подвійної ізоляції на гнучких поперечках, в анкерах проводів та ін. елементах контактної мережі Багато контрольних операцій здійснюються засобами їхнього діагностування, якими оснащені вагони-лабораторії. Оперативність перемикань секційних роз'єднувачів контактної мережі значно зросла завдяки телеуправлінню. Збільшується оснащеність дистанцій електропостачання спеціалізованими механізмами та машинами для ремонту контактної мережі (наприклад, для копання котлованів та встановлення опор).
Підвищенню надійності контактних мереж сприяють використання розроблених у нашій країні методів плавки ожеледиці, в т. ч. без перерви руху поїздів, електрорепелентного захисту, вітростійкої ромбоподібної контактної підвіски та ін. Для визначення числа районів контактних мереж і меж ділянок обслуговування користуються поняттями експлуатаційної довжини довжини електрифікованих шляхів, що дорівнює сумі довжин всіх анкерних ділянок контактних мереж у заданих межах. На вітчизняних залізницях розгорнута довжина електрифікованих колій є обліковим показником для районів К. е., дистанцій електропостачання, відділень доріг, і більш ніж у 2,5 рази перевищує експлуатаційну довжину. Визначення потреби у матеріалах на ремонтно-експлуатаційні потреби контактних мереж проводиться у її розгорнутої довжині.

Контактною мережею називається спеціальна лінія електропередачі, що служить для підведення електричної енергії до електрорухомого складу. Специфічною її особливістю є те, що вона повинна забезпечувати струмознімання електровозів, що рухаються. Другий специфічною особливістюконтактної мережі є те, що вона не може мати резерву. Це зумовлює підвищені вимоги щодо надійності її роботи.
Контактна мережа складається з контактної підвіски шляху, опор контактної мережі, що підтримують та фіксують у просторі проводів контактної мережі пристроїв. У свою чергу, контактна підвіска утворюється системою проводів – троса, що несе, і контактних проводів. Для системи тяги постійного струму є, як правило, два контактні дроти в підвісці та один для системи тяги змінного струму. На рис. 6 наведено загальний вигляд контактної мережі.

Тягова підстанція забезпечує електроенергією електрорухомий склад через контактну мережу. Залежно від з'єднання контактної мережі з тяговими підстанціями та між контактними підвісками інших шляхів багатоколійної ділянки в межах окремої міжпідстанційної зони розрізняють такі схеми: а) роздільну двосторонню;

Рис. 1. Загальний вигляд контактної мережі

б) вузлову; в) паралельну.


а)

в)
Рис. 2. Основні схеми живлення контактних підвісок колій а) - роздільна; б) - вузлова; в) – паралельна. ППС-пункти паралельного з'єднанняконтактних підвісок різних шляхів; ПС – пост секціонування; ТП – тягова підстанція

Роздільна двостороння схема - схема живлення контактних підвісок, при якій енергія в контактну мережу надходить з двох сторін (суміжні тягові підстанції працюють паралельно на тягову мережу), проте між собою контактні підвіски електрично не з'єднуються в межах міжпідстанційної зони. Область застосування такої схеми – живлення ділянок електричної залізниці з непротяжними міжпідстанційними зонами та порівняно рівномірним електроспоживанням за напрямками.
Вузлова схема - схема, що відрізняється від попередньої наявністю електричного зв'язку між підвісками колій. Такий зв'язок здійснюється за допомогою так званих постів секціонування контактної мережі. Технічне оснащення постів секціонування контактної мережі дозволяє у разі потреби усувати не тільки поперечний зв'язок між підвісками колій, але і поздовжню, розбиваючи контактну мережу в межах міжпідстанційної зони на окремі секції, що електрично не пов'язані між собою. Це значно підвищує надійність роботи системи тягового електропостачання. З іншого боку, наявність вузла в нормальних режимах дозволяє більш ефективно використовувати контактні мережі шляхів для передачі електричної енергії до електрорухомого складу, що дає суттєву економію енергії при нерівномірному електроспоживання за напрямками. Отже, сфера застосування такої підвіски – ділянки електричної залізниці з протяжними міжпідстанційними зонами та значною нерівномірністю електроспоживання за напрямками.
Паралельна схема – схема, що відрізняється від вузлової схеми великою кількістю електричних вузлів між контактними підвісками колій. Застосовується за ще більшої нерівномірності споживання електроенергії по коліях. Така схема особливо ефективна при керуванні важкими поїздами.

Залізничний транспорт на електричній тязі є найбільш продуктивним, економічним та екологічно безпечним. Тому з середини XX століття і досі ведеться активна робота з переведення залізничних магістралей на електричну тягу. Нині понад 50% залізниць Росії є електрифікованими. Крім того, навіть неелектрифіковані ділянки залізниць потребують електричної енергії: вона використовується для забезпечення функціонування систем сигналізації, централізації, зв'язку, освітлення, роботи обчислювальної техніки і т.д.

Електрична енергія у Росії виробляється, які є підприємствами енергетичної галузі. Залізничний транспорт споживає близько 7% електроенергії, виробленої нашій країні. Вона витрачається на забезпечення тяги поїздів та харчування нетягових споживачів, до яких належать залізничні станції з їх інфраструктурою, пристрої локомотивного, вагонного та колійного господарства, а також улаштування регулювання руху поїздів. До системи електропостачання залізниці можуть бути підключені розташовані поблизу неї невеликі підприємства та населені пункти.

Згідно п. 1 Додатка № 4 до ПТЕна залізничному транспорті має бути забезпечене надійне електропостачання електричного рухомого складу, пристроїв СЦБ, зв'язку та обчислювальної техніки. споживачів електричної енергії І категорії, а також інших споживачів відповідно до встановленої для них категорії.

складається з зовнішньої мережі (електростанції, трансформаторні підстанції, лінії електропередач) та внутрішніх мереж (тягова мережа, лінії електропостачання пристроїв СЦБ та зв'язку, освітлювальна мережата ін.).

Виробляється трифазний змінний електричний струм напругою 6...21 кВ частотою 50 Гц. Для передачі електричної енергії до споживачів напруга підвищують до 250…750 кВ і передають на великі відстаніз помстою ( ЛЕП). Поблизу місць споживання електроенергії напруга знижують до 110 кВ за допомогою та подають у районні мережі, до яких поряд з іншими споживачами підключені електрифікованих залізниць та живлячі нетягові споживачі, струм яких надходить за напругою 6...10 кВ.

призначена для забезпечення електричної енергії електричного рухомого складу. Вона складається з контактнихі рейкових дротів, що являють собою відповідно живлячуі відсмоктувальну лінії. Ділянки тягової мережі ділять на секції (секціонують) та приєднують до сусідніх. Це дозволяє більш рівномірно завантажувати підстанції та контактну мережу, що в цілому сприяє зниженню втрат електроенергії у тяговій мережі.

На залізницях Росії використовують дві системи тягового струму: постійногоі однофазного змінного.

На залізницях, електрифікованих на постійному струмі , виконують дві функції: знижують напругу трифазного струму, що підводиться за допомогою і перетворять його в постійний за допомогою. Від тягової підстанції електрика через захисний швидкодіючий вимикачподається в контактну мережу по - фідеру, а з рейок повертається назад на тягову підстанцію.

Основними недоліками системи електропостачання постійного струмує його постійна полярність, відносно низька напруга в контактному проводі та витоку струму через відсутність можливості забезпечити повну електроізоляцію верхньої будови шляху від нижньої (""). Рейки, що служать провідниками струму однієї полярності, і земляне полотно є системою, в якій можлива електрохімічна реакція, що призводить до корозії металу. В результаті знижується термін служби рейок та металевих конструкцій, розташованих біля залізничного полотна. Для зниження цього ефекту застосовують спеціальні захисні пристрої. катодні станціїі анодні заземлювачі.

Через відносно низьку напругу в системі постійного струму для отримання необхідної потужності тягового рухомого складу ( W=UI) по тяговій мережі повинен протікати струм великої сили. Для цього тягові підстанції розміщують недалеко одна від одної (через кожні 10...20 км) і збільшують площу перерізу, іноді застосовуючи подвійний і навіть потрійний контактний провід.

При електрифікації на змінному струміпо контактній мережі передається необхідна потужність при більшій напрузі ( 25 кВ) і, відповідно, меншою силою струму в порівнянні з системою постійного струму. Тягові підстанції у разі розташовуються з відривом 50...70 км друг від друга. Їхнє технічне оснащення простіше і дешевше, ніж у тягових підстанцій постійного струму (відсутні випрямлячі). Крім того, переріз проводів контактної мережі приблизно вдвічі менший, що дозволяє суттєво економити дорогу мідь. Однак конструкція локомотивів та електропоїздів змінного струму складніша, а їхня вартість вища.

Стикування контактних мереж ліній, електрифікованих на постійному та змінному струмі, здійснюють на спеціальних залізничних станціях. На таких станціях є електричне обладнання - , що дозволяють одні й самі ділянки станційних шляхів подавати як постійний, і змінний струм. Робота таких пристроїв взаємопов'язана з роботою пристроїв централізації та сигналізації. Влаштування станцій стикування вимагає великих капіталовкладень. Коли створення таких станцій є недоцільним, застосовують двосистемні і, що працюють на обох пологах струму. При використанні такого ЕПС перехід із одного роду струму на інший може відбуватися під час руху поїзда перегоном.

Контактна мережа- це сукупність проводів, що підтримують конструкцій та іншого обладнання, що забезпечують передачу електричної енергії від тягових підстанцій до рухомого електричного складу. Основною вимогою до конструкції контактної мережі є забезпечення постійного надійного контакту дроту з струмоприймачем незалежно від швидкості руху поїздів, кліматичних та атмосферних умов. У контактній мережі немає елементів, що дублюються, тому її пошкодження може спричинити серйозне порушення встановленого графіка руху поїздів.

Відповідно до призначення електрифікованих шляхів використовують простіі ланцюгові повітряні контактні підвіски. На другорядних станційних та деповських шляхах при порівняно невеликій швидкості руху може застосовуватися (" трамвайноготипу), що являє собою вільно висить натягнутий провід, який закріплений за допомогою ізоляторів на опорах, розташованих на відстані 50 ... 55 м один від одного.

При високих швидкостяхруху провисання контактного дроту має бути мінімальним. Це забезпечується конструкцією, в якій контактний провід між опорами прикріплений до несучому тросуза допомогою часто розташованих дротяних струн. Завдяки цьому відстань між поверхнею головки рейки та контактним дротом залишається практично постійною. Для ланцюгової підвіски, на відміну від простої, потрібно менше опор: вони розташовуються на відстані 65...70 м один від одного. На швидкісних ділянках застосовують, у якій до несучого троса на струнах підвішують. допоміжний провід, До якого також струнами кріплять контактний провід. У горизонтальній площині контактний провід розташований щодо осі шляху з відхиленням кожної опори на ±300 мм. Завдяки цьому забезпечуються його стійкість до вітру і рівномірне зношування контактних пластин струмоприймачів. Для зменшення провисання контактного дроту при сезонній зміні температури його відтягують до опор, які називаються, і через систему до них підвішують. Найбільша довжина ділянки між анкерними опорами ( анкерної ділянки) встановлюється з урахуванням допустимого натягу зношеного контактного дроту та на прямих ділянках шляху сягає 800 м.

Контактний провід виготовляють із твердотягнутої електролітичної мідіперетином 85 , 100 або 150 мм 2. Для зручності кріплення дротів за допомогою затискачів використовують МФ.

Для надійної роботи контактної мережі та зручності обслуговування її ділять на окремі ділянки. секціїза допомогою повітряних проміжківі нейтральних вставок, а також.

При проході струмоприймача електрорухомого складу він своїм полозом короткочасно електрично з'єднує обидві секції контактної мережі. Якщо за умовами живлення секцій це неприпустимо, їх розділяють, яка складається з декількох розташованих послідовно повітряних проміжків. Застосування нейтральних вставок обов'язково на лініях, електрифікованих змінному струмі, т.к. сусідні секції контактної мережі можуть живитися від різних фаз, що надходять з електростанції, електричне з'єднання яких один з одним неприпустимо. Прослідкувати ЕПС повинен у режимі вибігу та з вимкненими допоміжними машинами. Для огородження місць секціонування контактної мережі застосовуються спеціальні сигнальні знаки " " , які встановлюються на опорах контактної мережі.

З'єднання або роз'єднання секцій здійснюється за допомогою розміщених на опорах контактної мережі. Управління роз'єднувачами може здійснюватися як дистанційно за допомогою встановленого на опорі електроприводу, пов'язаного з пультом енергодиспетчера, так і вручну за допомогою ручного приводу, .

Схема оснащення контактними проводами станційних шляхів залежить від призначення та типу станції. Над стрілочними перекладами контактна мережа має звані, утворені перетином двох контактних підвісок.

На магістральних залізницях застосовують і опори контактної мережі. Відстань від осі крайнього шляху до внутрішнього краю опор на прямих ділянках має бути не меншою 3100 мм. В особливих випадках на лініях, що електрифікуються, допускається скорочення зазначеної відстані до 2450 мм- на станціях і до 2750 мм- На перегонах. На перегонах переважно застосовують індивідуальну консольну підвіску контактного дроту. На станціях (а в деяких випадках і на перегонах) застосовується групова підвіска контактних проводівна і поперечках.

Для захисту контактної мережі від короткого замикання між сусідніми тяговими підстанціями мають у своєму розпорядженні, обладнані захисними вимикачами. Усі металеві конструкції, що безпосередньо взаємодіють з елементами контактної мережі або знаходяться в радіусі 5 м від них, заземлюють(з'єднують із рейками). На лініях, електрифікованих на постійному струмі, застосовують спеціальні діодні та іскрові. Для захисту елементів та обладнання контактної мережі від перенапруг (наприклад, внаслідок удару блискавки) на деяких опорах встановлюють, що мають дугогасні роги.

Для електричної ізоляції елементів контактної мережі, що знаходяться під напругою (контактного дроту, троса, струн, фіксаторів, що несе), від заземлених елементів (опор, консолей, поперечок тощо) застосовуються. За функціями, що виконуються, ізолятори бувають підвісні, натяжні, фіксаторні, консольні, за конструкцією - тарілчастіі стрижневі, а за матеріалом, з якого вони виготовлені - , і.

На електрифікованих залізницях рейками проходить зворотний тяговий струм. Для скорочення втрат електроенергії та забезпечення нормального режиму роботи пристроїв автоматики та телемеханіки на таких лініях передбачають такі особливості пристрою верхньої будови колії:

• до голівок рейок із зовнішнього боку колії приварюють (шунти), що знижують електричний опір рейкових стиків;
• рейки ізолюють від шпал за допомогою гумових прокладок у разі застосування залізобетонних шпал та просоченням дерев'яних шпал креозотом;
• використовують щебеневий баласт, що має гарні діелектричні властивості, а між підошвою рейки і баластом забезпечують зазор не менше 3 см;
• на лініях, обладнаних автоблокуванням та електричною централізацією, застосовують ізолюючі стики, а для того щоб пропускати тяговий струм в обхід них, встановлюють або частотні фільтри.

Один із способів стикування ліній, електрифікованих на різних родах струму - це секціювання контактної мережі з перемиканням окремих секцій на живлення від фідерів постійного або змінного струму. Контактна мережа станцій стикування має групи ізольованих секцій: постійного струму, змінного струму та перемикання. У секції, що перемикаються, подається електроенергія через. Контактну мережу з одного роду струму на інший перемикають спеціальними моторними приводами, що встановлюються на пунктах угруповання. До кожного пункту підведено дві лінії живлення: змінного і постійного струму від тягової підстанції постійно-змінного струму. Фідери відповідного роду струму цієї підстанції підключають також до контактної мережі горловин станції стикування та прилеглих перегонів.

Для виключення можливості подачі на окремі секції контактної мережі струму, що не відповідає рухомому складу, що знаходиться там, а також виїзду ЕПС на секції контактної мережі з іншою системою струму перемикачі блокують один з одним і з пристроями електричної централізації. Управління перемикачами включають єдину системумаршрутно-релейної централізації управління стрілками та сигналами станції. Черговий станцією, збираючи який-небудь маршрут, одночасно з установкою стрілок і сигналів у необхідне положення здійснює відповідні перемикання в контактній мережі.

Маршрутна централізація на станціях стикування має систему рахунку заїзду та виїзду електрорухомого складу на ділянки шляху секцій контактної мережі, що перемикаютьсящо запобігає потраплянню його під напругу іншого роду струму. Для захисту обладнання пристроїв електропостачання та електрорухомого складу постійного струму при попаданні на них внаслідок будь-яких порушень напруги змінного струму є спеціальна апаратура.

Пристрої електропостачання повинні забезпечувати надійне електропостачання:

• електрорухомого складу для руху поїздів із встановленими ваговими нормами, швидкостями та інтервалами між ними при необхідних розмірах руху;
• пристроїв СЦБ, зв'язку та обчислювальної техніки як споживачів електричної енергії І категорії;
• решти споживачів залізничного транспорту відповідно до встановленої категорії.

До пристроям електропостачання тягового рухомого складупред'являються описані вище вимоги щодо і .

Резервні джерела електропостачання пристроїв СЦБповинні бути у постійній готовності та забезпечувати безперебійну роботу пристроїв СЦБ та переїзної сигналізації протягом не менше 8 год за умови, що живлення не відключалося у попередні 36 год. Час переходу з основної системи електропостачання на резервну або навпаки не повинен перевищувати 1,3 с.

Для забезпечення надійного електропостачання повинні проводитись періодичний контроль стану споруд та пристроїв електропостачання, вимірювання їх параметрів, приладами діагностики та здійснювати планові ремонтні роботи.

Пристрої електропостачання повинні захищатися від струмів короткого замикання, перенапруг та перевантажень понад встановлені норми.

Металеві підземні споруди (трубопроводи, кабелі тощо), а також металеві та залізобетонні конструкції, що знаходяться в районі ліній, електрифікованих на постійному струмі, повинні бути захищені від електричної корозії.

У межах штучних споруд відстань від струмонесучих елементів струмоприймача та частин контактної мережі, що знаходяться під напругою, до заземлених частин споруд та рухомого складу має бути не менше 200 ммна лініях, електрифікованих на постійному струмі, та не менше 270 мм- на змінному струмі.

З метою безпеки обслуговуючого персоналу та інших осіб, а також для покращення захисту від струмів короткого замикання заземлюють або обладнають пристроями захисного відключення металеві опори та елементи, до яких підвішено контактну мережу, а також усі металеві конструкції, розташовані ближче 5 м від частин контактної мережі, що знаходяться під напругою.

Карелін Денис Ігорович ® Оріхово-Зуєвський залізничний технікум імені В.І.Бондаренка "2017

ПРИСТРОЇ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

У систему електрифікованих залізниць Росії(рис.1) входять споруди та пристрої, що становлять її зовнішню частину (теплові, гідравлічні та атомні електростанції, лінії електропередачі) і тягову частину (тягові підстанції, контактна мережа, рейковий ланцюг, живильна і відсмоктує лінії).

Рис.1 «Загальний вид електрифікованої ж.д.постійного струму і пристроїв, що живлять її: 1- електростанція; 2 – трансформатор, що підвищує; 3 – високовольтний вимикач; 4 – лінія електропередачі; 5 – тягова підстанція; 6 – блок швидкодіючих вимикачів та роз'єднувачів; 7 - лінія, що відсмоктує; 8 - живильна лінія; 9 – випрямляч; 10 – тяговий трансформатор; 11 – високовольтний вимикач; 12 – розрядник.

Електростанціївиробляють трифазний струм напругою 220-380, який потім підвищують на підстанціях для передачі на великі відстані.

Поблизу місць споживання електроенергії напруга знижується на трансформаторних підстанціяхдо 220 кВ і подають до районних мереж високої напруги, до яких підключені споживачі електроенергії, у тому числі й тягові підстанції електрифікованих залізниць, що живлять контактну мережу.

Електрифіковані залізниціРосії працюють на постійному чи однофазному змінному струмі.

Відносно низька напругає основним недоліком системи постійного струму. Для підтримки потрібного рівня напруги на струмоприймачі локомотивів тягові підстанції розміщують на відстані 10-25 км. На лініях з великою вантажонапруженістю та інтенсивним пасажирським рухом доводиться не лише зменшувати відстань між підстанціями, а й збільшувати перетин контактної мережі (підвішують додатковий контактний провід).

Тягові підстанції змінного струмуслужать лише зниження напруги змінного струму, одержуваного від електромереж, до 27,5 кВ.

Контактна мережапризначена для передачі електричної енергії, що отримується від тягових підстанцій до електрорухомого складу і повинна забезпечувати надійний струмознімання при найбільших швидкостях руху в будь-яких атмосферних умовах.

Існують різні конструкції контактної мережідля наземного електричного транспорту та метрополітенів. На наших залізницях прийнято конструкцію (рис.2), основними елементами якої є опори; контактна підвіска, що складається з несучого троса, контактних та підсилювальних проводів; консолі, фіксатори та ін.

Рис.2 Пристрій контактної мережі на двоколійному перегоні: 1 – трос, що несе; 2 – контактний провід; 3 – підсилювальний провід; 4 – струна; 5 – фіксатор; 6 – консоль; 7 – опора.

Рис.3 Ланцюгова одинарна підвіска: 1 - консоль; 2 – несучий трос; 3 – струни; 4 – ізолятор; 5 – контактний провід; 6 – фіксатор.

Опори залізобетонні або металевірозташовуються вздовж залізничної колії з відривом 65-80 м друг від друга.

Консолі укріплені у верхній частині опор. До них на ізоляторах підвішений мідний або біметалічний трос, що несе.

Контактний провідвиготовлений з міді і за допомогою струн підвішений до біметалічного або мідного троса, що несе. Відстань між струнами зазвичай становить 6-12 м-коду.

На прямих ділянках колії контактні дроти розташовані в плані зигзагоподібно щодо осі колії на 300 мм у кожну сторону (рис.4). Це необхідно для забезпечення рівномірного зношування накладок струмоприймачів електрорухомого складу.

Рис.4 Розташування контактного дроту на прямих ділянках

Таке розташування контактного дроту здійснюється за допомогою фіксаторів, розміщених на кожній опорі. Фіксатори також перешкоджають розгойдування контактної мережі від бокового вітру.

Для зменшення стріл проважування контактного проводу при сезонній зміні температури його відтягують до опор, які називаються анкерними, і через систему блоків та ізоляторів до них підвішують вантажні компенсатори (рис.5.).

Рис.5 Поєднання анкерних ділянок: 1,4 - анкерні опори; 2,3 – перехідні опори; I, II – контактні підвіски анкерних ділянок, що сполучаються.

Висота підвіски контактного дроту над рівнем верху головки рейки має бути не менше 5750 мм і не перевищувати 6800 мм.

Для надійної роботи контактної мережі та зручності обслуговування її ділять на окремі ділянки (секції) за допомогою повітряних проміжків та нейтральних вставок (ізолюючих сполучень), а також секційних та врізних ізоляторів.

При проході струмоприймача електрорухомого складу повітряного проміжку він короткочасно електрично з'єднує обидві секції контактної мережі. Якщо за умовами живлення секцій це неприпустимо, їх розділяють нейтральною вставкою, що складається з кількох послідовно включених проміжків (рис.6).

Рис.6 Нейтральна вставка: 1 – додаткова контактна підвіска; 2,3 – секційні роз'єднувачі; 4,5 – попереджувальні сигнали; I,II - контактні підвіски анкерних ділянок, що сполучаються.

Застосування таких вставок необхідно на ділянках змінного струму, коли суміжні секції живляться різних фаз трифазного струму. Довжина нейтральної вставки встановлюється з таким розрахунком, щоб за будь-яких положень піднятих струмоприймачів електрорухомого складу повністю виключалося одночасне замикання контактних проводів нейтральної вставки з проводами прилеглих до неї секцій контактної мережі.

3.2 ГОСПОДАРСТВО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЗАЛІЗНИЧНИХ ДОРОГ. Організація управління та підприємства електропостачання

Керівництво галуззю електропостачання всіх залізниць та промислових підприємств залізничного транспорту здійснює Департамент електрифікації та електропостачання ВАТ «РЗ». Головними завданнями Департаменту є забезпечення безперебійної роботи пристроїв електропостачання, розвиток бази електропостачання, розробка планів електрифікації залізниць.

Департамент здійснює оперативне та технічне керівництво службами електропостачання залізниць, найважливішим завданням яких є безперебійне постачання електричної енергії електрифікованих ділянок дороги та споживачів електричної енергії в усіх галузях господарства дороги, а також усіх інших споживачів, підключених до електромереж дороги.

Свою діяльність служби здійснюють через лінійні підприємства – дистанції електропостачання.

У функції дистанцій електропостачаннявходять:

· Прийом електричної енергії від єдиної електричної мережі країни та подача її в контактну мережу;

Інфраструктура електрорухомих складів обов'язково включає до складу контактні мережі. Завдяки такому забезпеченню реалізується постачання цільових струмоприймачів, які, у свою чергу, надають руху транспортним засобам. Існує безліч різновидів таких мереж, але всі вони є сукупністю кабелів, фіксуючих та арматурних елементів, що забезпечують живлення. Також контактна мережа застосовується і для обслуговування нерухомих об'єктів, серед яких різні переїзди та станції освітлення.

Загальні відомості про контактні мережі

Це частина технічної споруди, яка входить до комплексу електрифікованих шляхів та доріг. Основним завданням даної інфраструктури є передача енергії від електричного рухомого складу. З метою забезпечення можливості постачання техніки енергією від кількох підстанцій контактна мережа розбивається кілька ділянок. Таким чином відбувається формування секцій, кожну з яких живлять окремим фідером від конкретного джерела.

Секціонування також використовується для полегшення ремонтних операцій. Наприклад, у разі пошкодження лінії буде припинено передачу енергії лише на одній ділянці. Несправну проводку за потреби можна підключити до працюючої підстанції, що скоротить час простою. Крім того, контактна мережа залізниць забезпечується спеціальними ізоляторами. Таке рішення обумовлено тим, що випадкове утворення дуги в момент проходження струмознімачів може порушити основну оболонку дротів.

Влаштування контактних мереж

Мережі такого типу є цілим комплексом з компонентів електричної інфраструктури. Зокрема, типовий пристрій даної споруди включає силові кабелі, спеціальні підвіски, арматуру та спеціальні її частини, а також опорні конструкції. На сьогоднішній день застосовується інструкція, відповідно до якої деталі, арматура контактної мережі та проводу проходять спеціальну процедуру термодифузійного оцинкування. Елементи з низьковуглецевої та піддаються захисній обробці для підвищення міцності та довговічності комунікацій.

Особливості повітряних контактних мереж

Повітряні мережі найбільш поширені завдяки економії простору та більш ефективної організації електричних ліній. Щоправда, є й недоліки такого пристрою, які виражаються у більш високих витратахна монтаж та техобслуговування. Отже, повітряна контактна мережа включає трос, арматуру, проводи, стрілки з перетинами, а також ізолятори.

Основні конструкційні особливості мереж такого типу зводяться способу розміщення. Комунікації підвішують на спеціальні опори. При цьому між точками установки можуть бути провисання проводів. Повністю усунути цей недолік неможливо, але його наявність може завдавати шкоди Наприклад, якщо опора контактної мережі допускає сильне провисання, то струмоприймач, що рухається вздовж кабелю в місцях підвіски може втрачати зв'язок зі своєю лінією.

Контактні мережі залізниць

У цьому випадку йдеться про класичне виконання контактної мережі. Саме залізниці задіяні найбільші обсяги матеріалів для електрифікації рухомих складів. Сам провід для таких цілей виготовляється з електролітичної твердотягнутої міді з площею перерізу до 150 мм 2 . Що стосується опорних елементів, то контактна мережа залізниць забезпечується залізобетонними або металевими установками, висота яких може досягати 15 м. В важких умовах технологія допускає скорочення проміжку до 245 см. Методи захисту проводів такого типу використовуються традиційні - поділ на окремі ділянки, застосування ізоляторів та нейтральних вставок.

Контактна мережа тролейбуса

У порівнянні з рейковим транспортом рух тролейбуса не передбачає постійного електричного зв'язку з поверхнею. Також підвищуються вимоги до маневреності, що зумовлює зміни у організації інфраструктури електрифікації. Ці відмінності визначили головну особливість електромереж для тролейбусів - наявність двопровідних ліній. При цьому кожен провід фіксується з невеликими проміжками та забезпечується надійною ізоляцією. В результаті контактна мережа ускладнюється і на прямих ділянках, і в зонах розгалужень та перетинів. До особливостей можна віднести широке застосування секціонування з відповідними ізоляторами. Але в даному випадку оболонка не тільки захищає дроти від контактів між собою, а й оберігають матеріал у місцях перетину. Крім цього, в інфраструктурі тролейбусних мереж не допускається застосування дугових струмоприймачів та пантографів.

Контактні мережі трамваїв

У трамвайних контактних мережах зазвичай використовуються дроти з міді та схожих за характеристиками сплавів. Також не виключається можливість використання сталеалюмінієвих проводів. Поєднання секцій з різною висотою підвіски виконується з ухилом проводки по відношенню до поздовжнього профілю шляху. При цьому відхилення може змінюватись від 20 до 40 % залежно від складності та умов ділянки прокладки лінії. На прямих ділянках контактна мережа трамвая розташовується зигзагоподібно. При цьому крок зигзагу – незалежно від типу підвіски – не перевищує чотирьох прольотів. Необхідно відзначити і величину відхилення контактних кабелів від осі струмоприймача - ця величина, як правило, не перевищує 25 см.

Висновок

Незважаючи на технологічний розвиток систем електрифікації, контактні мережі в основних конструкційних варіантах зберігають традиційний пристрій. Зміни щодо поліпшення техніко-експлуатаційних параметрів зачіпають лише деякі аспекти застосування деталей. Зокрема, контактна мережа все частіше забезпечується елементами, що пройшли термодифузійне оцинкування. Додаткова обробкабезперечно, підвищує надійність і довговічність ліній, але радикальному технічному вдосконаленню сприяє мінімальною мірою. Це стосується трамвайних і тролейбусних електричних мереж, у яких, щоправда, останнім часом істотно вдосконалилися фіксуючі пристрої, міцність арматури і деталей підвісних конструкцій.

Тема: яка напруга подається на контактну мережу залізниць, електропостачання залізниці.

ЖД транспорт споживає близько 7% електроенергії, що виробляється електричними станціями Росії. Здебільшого вона витрачається на рух поїздів (їх тягу), а також нерухомі об'єкти (депо, станції, майстерні та системи регулювання руху залізничного транспорту). Крім цього, до системи електропостачання залізниць можуть бути приєднані поблизу неї розташовані населені пункти (невеликі) та промислові підприємства. Система електропостачання залізниць (електрифікованих) складається із зовнішньої частини (електричні станції, трансформаторні електропідстанції, електромережі та лінії силових електричних передач) та тягової (тягові підстанції та тягова електромережа).

На електричних станціях (теплових, атомних, водних) виробляють трифазний змінний електричний струм величиною напруги 6-21 кВ та стандартною частотою 50 Гц. Для передачі електроенергії напруга підстанціях збільшують до 750 кВ (величина залежить від відстані між станцією і споживачем). Поблизу самих споживачів електричної енергії напругу знижують до 110-220 кВ та видають на районні електромережі, до яких також підключені і тягові електропідстанції залізниць (електрифікованих) та електричні підстанції доріг із паливною (тепловою) тягою.

Будь-яке порушення нормального електропостачання залізниць призводить до перебоїв у запланованому русі рухомих складів. Для того щоб якісно забезпечити надійне електроживлення тягової електромережі залізничного транспорту, зазвичай, заздалегідь передбачають її електричне підключення до двох різних незалежних один від одного джерел електроенергії. Іноді допускається електроживлення від 2-х одноланцюгових електропостачальних ліній або однієї дволанцюгової.

Ділянки електричної контактної мережі вимагають від сусідніх тягових електропідстанцій. Це дає можливість більш рівномірно навантажувати тягові електричні підстанції та контактну електромережу, що сприяє зниженню різних втрат електричної енергії в електрифікованій тяговій мережі.

Як відомо, у Росії на залізницях застосовують 2 системи електропостачання: змінного однофазного струму та постійного. Електрична тяга на змінному трифазному струмі не набула практичного поширення, тому що технічно дуже складно ізолювати (захистити) розташовані близько силові дроти двох різних фаз контактної електромережі (третя фаза - самі рейки).

Рухомий склад (електричний) забезпечують спеціальними тяговими електродвигунами постійного струму, оскільки пропоновані моделі електродвигунів змінного струму не відповідають певним вимогам щодо надійності та потужності. З цієї причини залізничні лінії забезпечують системою змінного однофазного струму, а на самих складах (локомотивах) ставлять спеціальне електроустаткування, яке перетворює змінний однофазний струм на постійний.

Регламентовані номінальні величини напруги, що подаються на струмоприймачі рухомого електричного складу: 25 кВ – при змінному струмі та 3 кВ – при постійному. При цьому є допустимі коливання електричної напруги: при змінному струмі - 21-29 кВ та при постійному - 2,7-4 кВ. На певних ділянках може допускатися рівень електричної напруги не менше 19 кВ при змінному струмі та 2,4 кВ при постійному.

На електрифікованих залізницях, що працюють на постійному струмі, силові тягові електропідстанції виконують 2 завдання: знижують напругу трифазного струму та трансформують його в постійний. Все електроустаткування, яке подає змінний електричний струм, розташовується на відкритому просторі, а силові випрямлячі та додаткові системи – у закритих приміщеннях. Від тягових електропідстанцій енергія надходить у контактну електромережу по лінії запиту, який називається фідером.

P.S. Електропостачання залізничного зумовлено своїми особливостями через специфіку самого цього транспорту. На різних ділянках та для різних транспортних засобів раціональне використання свого типу електричного струмута величини напруги. Саме цим досягається максимальна ефективність та надійність електропостачання залізничного транспорту.