контактно напрежение. Швейцарски насочен път. Има три намотки

Електрозахранващата система на електрифициран железопътен транспорт се състои от външната част на електрозахранващата система, която включва устройства за генериране, разпределение и пренос. електрическа енергиякъм тягови подстанции (изключително);

Тяговата част на електрозахранващата система, състояща се от тягови подстанции на линейни устройства и тягова мрежа. Тяговата мрежа от своя страна се състои от контактна мрежа, релсов път, захранващи и смукателни линии (захранващи устройства), както и други проводници и устройства, свързани по дължината на линията и контактното окачване директно или чрез специални автотрансформатори.

Основният консуматор на електрическа енергия в тяговата мрежа е локомотивът. Поради произволното разположение на влаковете са неизбежни произволни комбинации от товари (например преминаване на влакове с минимален интервал между влаковете), което може значително да повлияе на режимите на работа на системата за тягово захранване.

Наред с това влаковете, които се отдалечават от тяговата подстанция, се захранват с електрическа енергия при по-ниско напрежение, което влияе върху скоростта на влака и в резултат на това пропускателната способност на участъка.

В допълнение към тяговите двигатели, които задвижват влака, локомотивите имат спомагателни машини, които изпълняват различни функции. Производителността на тези машини също е свързана с нивото на напрежение на техните скоби. От това следва, че в системите за тягово захранване е много важно да се поддържа дадено ниво на напрежение във всяка точка от тяговата мрежа.

Захранването на електрифициран участък от железницата се осъществява от електроенергийната система на определен регион. Схематична диаграма на захранването на електрифицирана железница е показана на фиг. 1.3.

Системата за външно захранване (I) включва електрическа станция 1, трансформаторна подстанция 2, електропровод 3. Системата за тягово захранване (II) съдържа тягова подстанция 4, захранващи захранващи устройства 5, смукателно захранващо устройство 6, контактна мрежа 7 и теглителна релса 9 (виж фиг. Фиг. 1.3), както и линейни устройства.

Захранване железницисе осъществява по линии 35, 110, 220 kV, 50 Hz. Системата за тягово захранване може да бъде постоянна или променлив ток.

Ориз. 1.3. Схематична схема на електрозахранването на електрифицираната ж.п.: 1 - РЦЦ; 2 - повишаваща трансформаторна подстанция; 3 - трифазен електропровод; 4 - тягова подстанция; 5 - захранваща линия (захранващо устройство); 6 - смукателен тръбопровод (подаващо устройство); 7 - контактна мрежа; 8 - електрически локомотив; 9 - релси

На железопътните линии на Русия, система за захранване с постоянен ток с напрежение в контактната мрежа 3 kV и система за захранване с променлив ток с напрежение в контактната мрежа 25 kV и 2 × 25 kV, с честота 50 Hz, са получили широко разпространение.

Към 1 януари 2005 г. дължината на електрифицираните железници в Русия възлиза на 42,6 хил. км.

Система за тягово захранване с постоянен ток 3 kV

Захранващата верига на електрифициран участък на DC железопътната линия е показана на фиг. 1.4.

В повечето случаи тяговата мрежа се захранва от шини 110 (220) kV чрез понижаващ трансформатор, който осигурява намаляване на напрежението до 10 kV. Към шините 10 kV е свързан преобразувател, който се състои от тягов трансформатор и токоизправител. Последният осигурява преобразуване на променлив ток в постоянно напрежениена гуми 3,3 kV. Контактната мрежа е свързана към "плюс шина", а релсите - към "минус шина".

Ориз. 1.4. Схематична схема на захранването на електрифициран участък от DC железопътна линия с напрежение в контактната мрежа 3 kV

Основната характеристика на системата за тягово захранване с постоянен ток е електрическата връзка на тяговия двигател с контактната мрежа, тоест има контактна система за събиране на ток. Теглещите двигатели за електрически локомотиви с постоянен ток и електрически влакове са проектирани за номинално напрежение 1,5 kV. по двойки серийна връзкана такива двигатели позволява да има напрежение от 3 kV в тяговата мрежа.

Предимството на DC система се определя от качеството на сериен DC двигател, чиято характеристика в по-голяма степен отговаря на изискванията за тягови двигатели.

Недостатъците на системата за тягово захранване с постоянен ток са както следва:

Поради ниското напрежение в тяговата мрежа, токовите натоварвания и големите загуби на електроенергия (общият коефициент на производителност (COP) на DC електрическата тягова система се оценява на 22%);

При големи токови натоварвания разстоянието между тяговите подстанции е 20 km или по-малко, което определя високата цена на захранващата система и високите експлоатационни разходи;

Големите токови натоварвания определят необходимостта от контактно окачване с по-голямо напречно сечение, което причинява значително претоварване на оскъдните цветни метали, както и увеличаване на механичните натоварвания върху опорите на контактната мрежа;

Системата за електрическа тяга с постоянен ток се характеризира с големи загуби на електрическа енергия в пусковите реостати на електрически локомотиви по време на ускорение (за крайградско движение те възлизат на приблизително 12% от общата консумация на електрическа енергия за влаковата тяга);

При електрическа тяга с постоянен ток има интензивна корозия на подземни метални конструкции, включително опори на контактната мрежа;

Шестимпулсните изправители, използвани доскоро в тяговите подстанции, имаха нисък фактор на мощността (0,88 ÷ 0,92) и поради несинусоидалната крива на консумирания ток доведоха до влошаване на качеството на електрическата енергия (особено на автобуси 10 kV). ).

При DC пътища се прави разлика между централизирани и разпределени схеми за захранване. Основната разлика между тези схеми се състои в броя на токоизправителните блокове в подстанциите и методите за запазване на мощността. При централизирана схема за захранване на блокове в подстанция трябва да има поне две. При разпределено захранване всички подстанции са единични, а разстоянието между тяговите подстанции е намалено.

Има изискване в случай на повреда на един блок да се осигуряват нормални размери на движение. В първата схема се използват допълнителни (резервни) блокове за резервиране, а във втората - умишлено отхвърляне на резервирането на подстанционното оборудване от възли и преход към цялото резервиране на подстанцията.

Към 1 януари 2005 г. дължината на електрическите железници, електрифицирани от система за постоянен ток с напрежение в тяговата мрежа 3 kV възлиза на 18,6 хил. км.

Система за тягово захранване на еднофазен променлив ток с напрежение 25 kV, честота 50 Hz

В железопътните линии, електрифицирани на променлив ток, най-разпространената система за захранване е 25 kV, 50 Hz. Схематичната схема на захранването на електрифицираната секция е показана на фиг. 1.5.

Ориз. 1.5. Схематична схема на захранването на електрифициран участък от железопътна линия с променлив ток с напрежение в контактната мрежа 25 kV, честота 50 Hz

Тяговата мрежа се захранва от автобуси 110 (220) kV чрез понижаващ (тягов) трансформатор.

Има три намотки:

I - намотка с високо напрежение 110 (220) kV;

II - намотка ниско (средно) напрежение 27,5 kV за захранване на контактната мрежа;

III - намотка средно (ниско) напрежение 35, 10 kV за захранване на нетягови консуматори.

Контактните мрежови фидери са свързани към шините 27,5 kV. В този случай фази A и B захранват различни рамена на тяговата подстанция. За разделяне на фазите в контактната мрежа е подредена неутрална вложка. Фаза С е свързана към релсите.

Основната характеристика на системата за тягово захранване с променлив ток - електромагнитната връзка на тяговия двигател с контактната мрежа - се осигурява с помощта на електрически локомотивен трансформатор.

Предимства на системата:

В контактната мрежа и на тяговия двигател се установяват независими режими на напрежение при поддържане на постояннотоковия тягов двигател;

Напрежението в контактната мрежа е увеличено до 25 kV AC. В резултат на това токът на натоварване намалява при същата предавана мощност; намаляват загубите на напрежение и мощност;

Разстоянието между тяговите подстанции е увеличено и броят им е намален (два до три пъти);

Намалено време за строителство и повишена скорост на електрификация;

Намалена консумация на цветни метали.

Недостатъци на системата за захранване с променлив ток:

Асиметрична работа на трифазни трансформатори (за товар с две рамена) и в резултат на това влошаване на качеството на електрическата енергия и значително намаляване на наличната им мощност. Имайте предвид, че наличната мощност на трансформатор, работещ в небалансиран режим, се разбира като мощност, съответстваща на тока на положителната последователност при такъв товар, когато токът в една от фазите на трансформатора придобие номиналната стойност;

Несинусоидалността на системата от консумирани токове, както и влошаването на качеството на електрическата енергия в захранващата система на електрозахранването (кривата на тока, консумиран от електрически локомотиви с монтиран върху тях двуимпулсен токоизправител съдържа отрицателно по-високо хармоници 3, 5, 7 с голяма числова стойност);

Нисък фактор на мощността на електрически локомотиви с променлив ток. Ефективността на електрическата тягова система като цяло се оценява на 26%;

AC тяговата мрежа е източник на електромагнитно въздействие върху съседни устройства, включително комуникационни линии, което обуславя необходимостта от специални мерки, насочени към намаляване на електромагнитното въздействие;

Наличието на циркулиращи токове с двупосочна захранваща верига на тягова мрежа с променлив ток и следователно допълнителни големи загуби на електрическа енергия.

Към 1 януари 2005 г. дължината на електрическите железници, електрифицирани от система за променлив ток с напрежение в тяговата мрежа 25 kV, честота 50 Hz, възлиза на 24,0 хил. км към 1 януари 2005 г.

Схема на външно захранване на тягови подстанции за постоянен и променлив ток електрически тягови системи

Енергийните схеми за електрифицирани железници от електроенергийната система са много разнообразни. Те зависят в по-голяма степен от приложената електрическа тягова система, както и от конфигурацията на самата захранваща система.

Помислете за захранващите вериги за електрически тягови системи на постоянен (фиг. 1.6) и променлив (фиг. 1.7) ток.

Обикновено 50 Hz преносна линия се захранва от електрическата мрежа и се намира по протежение на железопътната линия.

Под напрежение на електрическата тягова система се разбира номиналното напрежение, за което се произвежда електрическият подвижен състав (EPS). То е също номинално напрежениев контактна мрежа напрежението на шините на подстанцията обикновено се приема с 10% по-високо от тази стойност.

На фиг. 1.6 и 1.7 са маркирани: 1 - енергийна система; 2 - електропровод; 3 - тягови подстанции (с токоизправители, DC подстанции и трансформаторни подстанции - AC); 4 - контактна мрежа; 5 - релси; 6 - електрически локомотив.

Ориз. 1.6. Схематична диаграма на DC захранване на железопътната линия

Ориз. 1.7. AC железопътна електрическа схема

Електрифицираните железници принадлежат към потребителите от първа категория. За такива консуматори захранването се осигурява от два независими източника на електроенергия. Те се считат за отделни районни подстанции, различни автобусни секции на една и съща подстанция – районна или тягова. Следователно схемата за захранване на тяговите подстанции от електроенергийната система трябва да бъде такава, че повредата на една от районните подстанции или далекопроводи да не може да причини отказ на повече от една тягова подстанция. Това може да се постигне чрез избор на рационална схема за захранване на тягови подстанции от енергийната система.

Схеми за свързване на тягови подстанции към линиипредаване на мощност

Захранващата верига на тягови подстанции от електропроводи е показана на фиг. 1.8.

Фигура 1.8. Схема на двупосочно захранване на тягови подстанции от двуверижен електропровод

В общия случай веригата за захранване на тяговите подстанции зависи от конфигурацията на районната мрежа, запаса от мощност на електроцентралите и подстанциите, възможността за тяхното разширяване и др. Във всички случаи, за по-голяма надеждност, те са склонни да имат двупосочна захранваща верига за тягови подстанции (виж фиг. 1.8). На фиг. 1.8. маркирани: 1 - еталонна тягова подстанция (най-малко три входа на високоволтови линии). Оборудван с комплекс от комутационни устройства и устройства за високо напрежение автоматична защитаот повреда; 2 - междинна подстанция за запояване. Не са инсталирани превключватели за високо напрежение, което намалява цената на захранващата система; 3 - междинна транзитна подстанция, предвижда се секциониране на високоволтови линии за ремонт или спиране в случай на повреда.

Осигуряването на надеждност на електрозахранващата система се постига чрез използване на двуконтурна високоволтова линия, осигуряваща двупосочно захранване на всяка електропроводна мрежа, разделяне на електропроводи в транзитните подстанции и с високоскоростна автоматична защита в основния, транзитни тягови и районни подстанции.

Осигуряването на ефективност на захранващата система се постига чрез намаляване на високоволтовото оборудване (ключове) за сметка на междинни подстанции, които нямат такива ключове. В случай на повреда в тези подстанции, високоскоростната защита изключва линиите в еталонните подстанции, а в застой - на междинните. Ненарушените подстанции се включват от системата за автоматично повторно затваряне.

При захранване от едноверижен електропровод не се допуска свързването на подстанции по разклонени линии. Всички подстанции са включени в участъка на линията, като на всяка подстанция междинните електропроводи се отрязват с превключвател.

Характеристики на захранващите вериги за тягова мрежа с еднофазен токиндустриална честота

На пътища с еднофазен променлив ток тяговата мрежа се захранва от трифазен електропровод чрез трансформатори, чиито намотки са свързани в една или друга верига.

На вътрешните железници се използват главно трифазни трансформатори с три намотки, включени по схемата „звезда-звезда-триъгълник“, от типа TDTNGE (трифазни, маслени, с принудително охлаждане - взрив, три намотки, с регулиране на напрежението под товар, мълниеустойчив, за електрическа тяга) мощност 20, 31,5 и 40,5 MV?A. Първично напрежение - 110 или 220 kV, вторично за тяга - 27,5 kV, за регионални консуматори - 38,5 и 11 kV.

За захранване само на тяговото натоварване се използват трифазни трансформатори с две намотки от тип TDG и TDNG със схема на свързване звезда-триъгълник (-11). Мощността на тези трансформатори е същата като тази на тези с три намотки. Свързването на тяговата намотка с "триъгълник" ви позволява да получите по-нежно външна характеристика. Един връх на "триъгълника" е прикрепен към релсите, а другите два - към различни участъци от контактната мрежа.

Захранващата верига на еднофазна тягова мрежа с променлив ток от трифазен трансформатор с връзка звезда-триъгълник е показана на фиг. 1.9.

При захранване на тяговия товар от три фази, участъците от тяговата мрежа отляво и отдясно на подстанцията трябва да се захранват от различни фази. Следователно, те имат напрежения, които не са по фаза едно с друго.

Ориз. 1.9. Схема на захранване на еднофазна тягова мрежа с променлив ток от трифазен трансформатор с връзка звезда-триъгълник

Токовете във фазите могат да бъдат получени директно от уравненията на Кирхоф. Ако в разглеждания момент от време натоварването е l вляво от подстанцията и n вдясно (виж фиг. 1.9), тогава можем да запишем:

Ac \u003d ba + l; (1.1)

Ba = cb + n; (1.2)

Cb \u003d ac - l - p; (1.3)

Ac + ba + cb = 0. (1.4)

Уравнение (1.4) предполага:

Ba = - ac - cb. (1.5)

Заместваме израз (1.5) в уравнение (1.1):

Ac \u003d - ac - cb + l. (1.6)

Замествайки формула (1.3) в израз (1.6), получаваме:

Ac \u003d - ac - ac + l + p + l;

3ac \u003d 2 l + n;

Ac = l + n. (1.7)

Замествайки формула (1.7) в израз (1.3), получаваме:

Cb \u003d l + p - l - p;

Cb = - l - стр. (1.8)

Замествайки формула (1.8) в израз (1.2), получаваме:

Cb \u003d - l - n + n;

Ба = - l + n. (1.9)

Токът във фазите на вторичния "триъгълник" и съответно във фазите на първичната намотка също може да бъде намерен чрез изграждане на векторна диаграма.

За да се построи векторна диаграма, се приема, че токовете на захранващите зони l и n, което означава общите токове на захранващите устройства, тръгващи от подстанцията съответно наляво и надясно, се разпределят между вторичните намотки на трансформатора . С други думи, необходимо е да се определи дела на участието на вторичната намотка на трансформатора в захранването на двете захранващи зони.

Когато намотките на трансформатора са свързани по схемата и няма токове с нулева последователност в затворения "триъгълен" контур, всяка фаза може да се разглежда независимо от другата, тоест като еднофазен трансформатор. В този случай разпределението на натоварванията от вторичната страна между фазите се определя само от съотношението на стойностите на съпротивлението на намотката. Лявата захранваща зона с ток l се захранва от напрежение U ac . Това напрежение се генерира както в намотките "ah", така и в намотките "bu" и "cz". Съпротивлението на намотките "ah" е половината от съпротивлението на другите две намотки, свързани последователно. Следователно токът l се разделя между тези генериращи напрежение намотки ac в съотношение 2:1. Токът се разделя по същия начин.

Нека изградим векторна диаграма за определяне на фазовите токове на трифазен трансформатор (фиг. 1.10).

Ориз. 1.10. Векторна диаграма за определяне на фазовите токове на трифазен трансформатор

Нека изобразим векторите на напрежението и тока I l, I p на диаграмата. Токът в намотките „ah“, въз основа на гореизложеното, трябва да бъде равен на сумата от l и p. Поставяйки на вектора I la стойност, равна до неговата дължина, върху вектора I p на неговата дължина намираме ac като сбор от тези части. Токът във фаза А на "звездата" на първичната намотка (ако вземем коефициента на трансформация, равен на едно, а токът на празен ход равен на нула) ще бъде равен на тока a.

По същия начин токът в намотката "cz" се състои от n и - l. Като ги добавим, получаваме текущото c. Съответно c = C .

Натоварването в намотката „от“ се състои от сбора - l и n. Като добавим векторите, получаваме натоварването на третата най-малко натоварена фаза b = B. Имайте предвид, че най-малко натоварената фаза е фазата на „триъгълника“, която не е свързан директно с релсите.

На диаграмата на фиг. 1.10 показва ъглите на изместване на фазата A, B, C между тока I A, I B, I C и напрежението U A, U B, U C. Имайте предвид, че A\u003e L и C< П, т. е. углы сдвига А и С для двух наиболее загруженных фаз оказываются разными (даже для Л = П). У «опережающей» (по ходу вращения векторов) С угол меньше, чем у «отстающей» фазы А. Это существенно влияет на потери напряжения в трансформаторе.

За да се осигури равномерно натоварване на фазите на електропроводите, те се редуват при свързване към тягови подстанции.

Схеми за свързване на група тягови подстанции към електропровод

Изискванията за схемата на свързване са както следва:

Осигуряване на възможност за паралелна работа по контактната мрежа на съседни тягови подстанции;

Създаване на равномерно натоварване на електропровода.

Ако електропреносната линия е едностранна, тогава цикъл от три подстанции с различна фазова последователност осигурява равномерното им натоварване в зоната между източника на електрическа енергия и първата подстанция (фиг. 1.11). Генераторите на електроцентралата ще работят в нормален режим на симетрично натоварване. Загубата на напрежение в електропреносните линии се намалява поради намаляване на неравномерното натоварване.

Помислете за схемите за свързване на тягови подстанции към електропроводи (виж фиг. 1.11).

Подстанция № 1. В този случай терминалът на трансформатора " A t" се свързва към фаза A, а другите две -" Vt "и" C t "- към фази B и C, съответно. С тази връзка подстанцията е обозначена тип I. Нека изградим векторна диаграма за тази подстанция (фиг. 1.12).

Изостана фаза ac > a. Следователно токът I ac се измества от тока I b на съседното рамо в посока на изоставане. Консумацията на реактивна мощност се увеличава (в изоставаща фаза), което води до намаляване на напрежението в нея.

предварителна фаза cb< b . Следовательно, ток I a сдвигает вектор тока I cb в сторону опережения. Потребление реактивной мощности снижается, напряжение увеличивается.

От гореизложеното следва, че от трите фази едната е по-малко натоварена - средната - B.

Подстанция No 2. Изводът на трансформатора "Vt" няма да бъде свързан към едноименната фаза, а към фаза С, която ще бъде действителната фаза. Всички захранващи зони ще получават захранване от точки "а" и "б", но вече не сме свободни да избираме фазата за захранване, след като сме избрали захранващата схема от първата тягова подстанция.

Нека построим векторна диаграма (фиг. 1.13). При втората подстанция фазовата последователност е променена. Ако при първата подстанция беше ABC (тип I подстанция), то във втората стана DIA (подстанция тип II). Сега по-малко натоварената фаза ще бъде фаза C.

Подстанция № 3. Захранването на трета зона от подстанция № 2 е възможно само от точка "б" (виж фиг. 1.11). От подстанция № 3 тази зона трябва да се захранва и от точка “б”. Следователно всички нечетни зони ще получават захранване от точки "b", а всички четни - от точки "a".

Нека построим векторна диаграма (фиг. 1.14). Напрежението между контактните проводници и релсите ще бъде положително в четни участъци и отрицателно в нечетни участъци, тоест или във фаза с напрежението на една от фазите на електропровода, или противоположно на него. За подстанция № 3 най-малко натоварената се оказва фаза А. Последователността от фази ще бъде CAB (тип III подстанция).

Ориз. 1.12. Векторна диаграма на напреженията и токове за подстанция No1

Ориз. 1.13. Векторна диаграма на напреженията и токове за подстанция No2

Ориз. 1.14. Векторна диаграма на напреженията и токове за подстанция No3

Редът на редуване на най-малко натоварените фази на електропровода ще се определя от броя на подстанциите на обекта и схемата за захранване на тяговата мрежа.

При двупосочни електропроводи се използват цикли, кратни на три (фиг. 1.15).

Ориз. 1.15. Свързване към електропроводи на тягови подстанции различни видовес двупосочно захранване

За съжаление, свързването на група тягови подстанции към електропровод, използвайки последователност на фазите, не решава целия проблем с асиметрията на тока и напрежението. Тези въпроси ще бъдат разгледани отделно.

Трипроводна система за тягово захранванепроменлив ток

Тази система е вид система за променлив ток на мощност, тъй като локомотивът в този случай остава същият. Като пример, разгледайте 2 × 25 kV 50 Hz AC тягова захранваща система.

Схемата за захранване на електрифициран участък от железницата с тягова система за захранване 2 × 25 kV AC е показана на фиг. 1.16.

Фиг.1.16. Схемата за захранване на електрифициран участък от железния път според системата за тягово захранване с променлив ток 2 × 25 kV:

1 - понижаващи трансформатори на подстанция № 1 и 2 (монофазни) 220/25 kV; 2 - линейни автотрансформатори 50/25 kV с мощност 16 mV?A, монтирани между подстанции след 10 - 20 km; 3 - свързване на релси в средната точка на понижаващ трансформатор и линеен автотрансформатор (LAT); 4 - поток на мощност при U = 50 kV; 5 - при U = 25 kV; 6 - електрически локомотив

Разстоянието между подстанциите е 60 - 80 км.

Предимствата на системата са както следва:

Чрез прехвърляне на мощност към LAT при по-високо напрежение (50 kV) в тяговата мрежа се намаляват загубите на мощност и напрежение;

Екраниращото действие на захранващия проводник 50 kV позволява да се намали влиянието на контактната мрежа върху съседни линии.

Посочените предимства на разглежданата система определят приложението й в железопътните линии с висока товарна плътност и високоскоростен пътнически трафик.

Недостатъците на системата включват:

Повишаване на разходите за електрификация поради инсталираната мощност на LAT;

Усложняване на поддръжката на контактната мрежа;

Трудност при регулиране на напрежението.

За първи път трипроводна система за тягово захранване с променлив ток е използвана в Япония през 1971 г. В страните от Британската общност през 1979 г. е инсталиран първият участък от Вязма - Орша на Беларуската железница.

Понастоящем повече от 2000 км са електрифицирани с помощта на тази система по железниците Москва, Горки и бившите Байкал-Амурски железници.

Предоставената система за захранване е разгледана по-подробно в работата.

Схеми за захранване на мрежата за контакт

В зависимост от броя на захранващите пътища, захранващите вериги на контактната мрежа могат да бъдат еднопътни и многопътни. В този случай е възможно да се използва както едностранно, така и двустранно захранване.

На еднорелсови участъци са широко разпространени схемите на еднопосочно отделно, конзолно и контраконзолно захранване. Използва се и за двупосочно захранване.

На двупътни участъци - схеми на разделно, възлово, контраконзолно, контра-пръстено и паралелно захранване.

Изборът на метода за захранване на контактната мрежа е свързан със специфични показатели за нейната работа - надеждност и ефективност. Осигуряването на надеждност се постига чрез разделяне на контактната мрежа и автоматизиране на сглобяването на вериги, ефективност - чрез намаляване на загубата на електрическа енергия и равномерно натоварване на контактната мрежа на отделни участъци и коловози.

Захранващите вериги на контактната мрежа са показани на фиг. 1.17 и 1.18.

Еднопистов участък(виж фиг. 1.17). Контактната мрежа е разделена на две секции (чрез изолационен интерфейс или неутрална вложка), като всяка секция се захранва от подстанцията през собствен фидер. Ако някоя секция е повредена, само тази секция е деактивирана (фиг. 1.17, а). При конзолна схема (фиг. 1.17, б) обектът се захранва от една подстанция от едната страна. В случай на повреда, захранването се изключва от цялата зона. При схемата на контра-конзолата (фиг. 1.17, в) обектът се захранва от една подстанция от едната страна. Всяка секция има своя хранилка. Ако една от подстанциите е изключена, обектът е без захранване.

Фиг.1.17. Захранващи вериги на контактната мрежа на еднопътен участък

двупътен участък(виж фиг. 1.18). Отделна верига за захранване (фиг. 1.18, а) осигурява захранване на всеки път независимо един от друг. В тази връзка общото напречно сечение на контактното окачване намалява, което води до увеличаване на загубата на електрическа енергия. В същото време надеждността на тази схема за захранване е по-висока в сравнение с други схеми. Схемата на възлова мощност (фиг. 1.18, б) се изпълнява с помощта на секционни стълбове. В този случай загубата на електрическа енергия се намалява поради възможното увеличаване на напречното сечение на контактната мрежа. При повреда на контактната мрежа от експлоатация се изключва не цялата междуподстанционна зона, а само повредената зона между подстанцията и секционния пост.

Фиг.1.18. Захранващи вериги за контактната мрежа на двупътен участък

Веригата на конзолата (фиг. 1.18, в) осигурява захранване на всеки път поотделно от различни подстанции. Недостатъците тук са същите като при подобна схема на еднопътен участък. Схемата на контра-конзолата (фиг. 1.18, d) дава възможност за разделяне на междуподстанционната зона на секции, които не са електрически свързани помежду си. Всяка пътека се захранва от своя хранилка. Когато фидерът е изключен, секцията е без напрежение. Загубата на електрическа енергия се увеличава.

Схемата за противопръстен (фиг. 1.18, д) ви позволява да захранвате секциите по пръстена от две подстанции, което намалява загубата на електрическа енергия и повишава надеждността. Най-широко разпространена е паралелната верига (фиг. 1.18, д) на захранването. При тази схема контактната мрежа се захранва от две подстанции от двете страни. Тъй като контактното окачване на двата пътя е електрически взаимосвързано, напречното му сечение се увеличава, което води до намаляване на загубите на електрическа енергия. В същото време веригата за паралелно захранване е много надеждна в сравнение с други вериги.

На вътрешните железници схемата за паралелно захранване е приета като основна.

С развитието на индустрията и селско стопанствострани се увеличава количеството на стоките, които трябва да бъдат транспортирани от един регион на страната в друг, а това налага изисквания към железопътния транспорт за увеличаване на товароподемността и пропускателната способност на железниците. У нас повече от половината от общия товарооборот се овладява с електрическа тяга.

В царска Русия нямаше електрически железници. Електрификацията на главните магистрали е планирана през първите години на съветската власт по време на организацията на плановата икономика на страната.

В плана GOELRO, разработен през 1920 г., се обръща внимание на увеличаването на носещата и пропускателната способност на железниците чрез прехвърлянето им на електрическа тяга. През 1926 г. линията Баку-Сурахани е електрифицирана с дължина 19 км при напрежение в контактната мрежа 1200 V DC. През 1929 г. крайградският участък Москва - Митищи, дълъг 17,7 км, с напрежение 1500 V в контактната мрежа, е превключен на електрическа тяга.ток. След това започна електрификацията на едни от най-тежките по отношение на климатичните условия, най-натоварените с трафик участъци и линии с тежък профил.

До началото на Великото Отечествена войнанай-трудните участъци са пренесени в Кавказ, Урал, Украйна, Сибир, Арктика и в предградията на Москва с обща дължина около 1900 км. По време на войната линиите са електрифицирани в Урал, в предградията на Москва и Куйбишев с обща дължина около 500 км.

След войната се наложи да бъдат възстановени участъци от електрифицирани железници в западната част на страната, разположени на територията, временно окупирана от противника. Освен това беше необходимо да се прехвърлят нови тежки участъци от железопътни линии на електрическа тяга. Крайградските участъци, преди това електрифицирани при напрежение 1500 V в контактния проводник, бяха прехвърлени на напрежение 3000 V. От 1950 г., от електрификацията на отделни участъци, те преминаха към прехвърляне на цели товарно интензивни направления към електрическа тяга и работа започва по линиите Москва-Иркутск, Москва-Харков и т.н.

Увеличаването на потока от национални икономически стоки и ръстът на пътническия трафик изискват по-мощни локомотиви и увеличаване на броя на влаковете. При напрежение в контактната мрежа 3000 V, токове, консумирани от мощни електрически локомотиви, със значително количество от тях в зоната на електрозахранване от тягови подстанции, предизвикаха големи загуби на енергия. За да се намалят загубите, е необходимо да се поставят тягови подстанции по-близо една до друга и да се увеличи напречното сечение на проводниците на контактната мрежа, но това увеличава цената на захранващата система. Възможно е да се намалят загубите на енергия чрез намаляване на токовете, преминаващи през проводниците на контактната мрежа, а за да остане мощността същата, е необходимо да се увеличи напрежението. Този принцип се използва в електрическата тягова система на променлив еднофазен ток с индустриална честота 50 Hz при напрежение в контактната мрежа 25 kV.

Токовете, консумирани от електрическия подвижен състав (електрически локомотиви и електрически влакове), са много по-малки, отколкото при система за постоянен ток, което позволява да се намали напречното сечение на проводниците на контактната мрежа и да се увеличат разстоянията между тяговите подстанции. Тази система у нас започва да се изследва още преди Великата отечествена война. Тогава, по време на войната, изследванията трябваше да бъдат прекратени. През 1955-1956г. според резултатите от следвоенното развитие експерименталният участък на Огърлицата-Павелец на московския път е електрифициран с помощта на тази система. Впоследствие тази система започна да се въвежда широко в железниците на нашата страна, заедно с електрическа тягова система на DC. До началото на 1977 г. електрифицираните линии в СССР се простират на разстояние от около 40 хиляди км, което е 28% от дължината на всички железопътни линии в страната. От тях около 25 хил. км са на постоянен ток и 15 хил. км на променлив ток.

Железопътни линии от Москва до Каримская с дължина над 6300 км, от Ленинград до Ереван - около 3,5 хиляди км, Москва-Свердловск - над 2 хиляди км, Москва-Воронеж-Ростов, Москва-Киев-Чоп, линии, свързващи Донбас с Поволжието и със западната част на Украйна и др. Освен това крайградският трафик на всички големи индустриални и културни центрове е прехвърлен на електрическа тяга.

По скорост на електрификация, дължина на линиите, обем на трафика и товарооборот страната ни изостава далеч от всички страни по света.

интензивен електрификация на железницитепоради големите си технически и икономически предимства. В сравнение с парен локомотив или със същото тегло и размери, той може да има значително по-голяма мощност, тъй като няма първичен двигател (парна машина или дизелов двигател). Следователно електрическият локомотив осигурява работа с влакове с много по-високи скорости и следователно увеличава пропускателната способност и товароносимостта на железниците. Използването на управление на няколко електрически локомотива от един пост (система от много единици) ви позволява да увеличите тези цифри в още по-голяма степен. По-високите скорости на пътуване осигуряват по-бърза доставка на стоки и пътници до местоназначението им и носят допълнителни икономически ползи за националната икономика.

Електрическата тяга има по-висока ефективност от дизеловата и особено парната. Средната експлоатационна ефективност на парната тяга е 3-4%, на дизеловия локомотив - около 21% (при 30% използване на дизеловата мощност), и на електрическата тяга - около 24%.

Когато електрически локомотив се захранва от стари ТЕЦ, ефективността на електрическата тяга е 16-19% (при ефективността на самия електровоз е около 85%). Такава ниска ефективност на системата с висока ефективност на електрически локомотив се дължи на големи загуби на енергия в пещи, котли и турбини на електроцентрали, чиято ефективност е 25-26%.

Съвременните електроцентрали с мощни и икономични агрегати работят с КПД до 40% и КПД до 40%. електрическата тяга при получаване на енергия от тях е 25-30%. Най-икономичната работа на електрическите локомотиви и електрическите влакове е, когато линията се захранва от водноелектрическа централа. В същото време ефективността на електрическата тяга е 60-62%.

Трябва да се отбележи, че парните локомотиви и дизеловите локомотиви работят на скъпо и висококалорично гориво. Топлоелектрическите централи могат да работят на по-ниски класове гориво - кафяви въглища, торф, шисти, а също и да използват природен газ. Ефективността на електрическата тяга се увеличава и когато секциите се захранват от атомни електроцентрали.

Електрическите локомотиви са по-надеждни в експлоатация, изискват по-ниски разходи за прегледи и ремонти на оборудването и позволяват повишаване на производителността на труда с 16-17% в сравнение с дизеловата тяга.

Само електрическата тяга има свойствата да преобразува съхраняваната във влака механична енергия в електрическа енергия и да я прехвърля по време на рекуперативно спиране към контактната мрежа за използване от други електрически локомотиви или моторни вагони, работещи в този период в тягов режим. При липса на консуматори енергията може да се прехвърли към енергийната система. Благодарение на възстановяването на енергията е възможно да се получи голям икономически ефект. Така през 1976 г. около 1,7 милиарда kWh електроенергия е върната в мрежата поради рекуперация. Регенеративното спиране позволява да се повиши нивото на безопасност на движението на влаковете, да се намали износването на спирачните накладки и джантите на колелата.

Всичко това дава възможност да се намалят разходите за транспорт и да се направи процеса на транспортиране на стоки по-ефективен.

Благодарение на техническата реконструкция на сцеплението в железопътния транспорт бяха спестени приблизително 1,7 милиарда тона гориво, а оперативните разходи са намалели с 28 милиарда рубли. Ако приемем, че досега парните локомотиви ще работят по нашите магистрали, то например през 1974 г. ще се наложи една трета от добитите въглища в страната в техните пещи.

Електрификация на руските железницидопринася за напредъка на националната икономика на околните райони, тъй като промишлените предприятия, колхозите, държавните ферми получават енергия от тягови подстанции и неефективните, неикономични местни дизелови електроцентрали са затворени. Всяка година над 17 милиарда kWh енергия преминава през тягови подстанции за захранване на нетягови потребители.

С електрическата тяга производителността на труда се увеличава. Ако при дизелово сцепление производителността на труда се увеличава с 2,5 пъти в сравнение с пара, то при електрическа тяга се увеличава 3 пъти. Цената на транспорта по електрифицирани линии е с 10-15% по-ниска, отколкото при дизелово сцепление.