ПЗ Тасун К.Н. 230505 (Усиление элементов системы тягового электроснабжения Восточного полигона Транссиба в условиях роста грузооборота 23 двгпс), страница 8

Помимо низкого уровня напряжения в контактной сети возникает проблема перегрузки трансформаторов тяговых подстанций. Один тяговый трансформатор не справляется с возросшей нагрузкой и для обеспечения пропускной и провозной способности приходится задействовать второй тяговый трансформатор подключая его в параллель к первому. Такие мероприятия снижают надежность системы тягового электроснабжения а в частности надежность тяговых подстанций.

Эти обстоятельства создают необходимость в усилении системы тягового электроснабжения а в частности увеличения сечения контактной сети для уменьшения ее погонного сопротивления и увеличения уровня напряжения на токоприемниках электровозов. Также необходимо ввести в работу второй силовой трансформатор на тяговых подстанциях. Эти меры позволят обеспечить рост объемов тяжеловесных перевозок и в конечном итоге добиться регулярного обращения тяжеловесных составов на рассматриваемом направлении движения.

Графические зависимости минимально уровня напряжения на токоприемнике электровоза при его движении по участкам представлены на чертеже ДП 230505 021 006.

5 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УСИЛЕНИЮ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ПРОПУСКЕТЯЖЕЛОВЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ НА УЧАСТКЕ УССУРИЙСК – НАХОДКА-ВОСТОЧНЫЙ

Из года в год повышается интенсивность использования электрифицированных железных дорог Дальневосточного полигона Транссиба, главным образом за счет организации регулярного обращения длинносоставных и тяжеловесных поездов. Одновременно с повышением веса грузовых поездов увеличивается скорость их движения.

Обращение на сети железных дорог тяжеловесных и длинносоставных поездов, повышение скорости движения вызывают необходимость контроля параметров и показателей работы системы электроснабжения и своевременное усиление устройств электроснабжения, поэтому разработаны различные способы усиления систем электроснабжения:

- применение выносных питающих фидеров на ТП;

- усиление контактной сети – подвес усиливающих, экранирующих проводов;

- установка дополнительного трансформатора на подстанциях;

- изменение схемы соединения КП путей с раздельной/узловой на параллельную.

В данном разделе даётся краткая характеристика способам усиления систем тягового электроснабжения, рассматриваются их преимущества и недостатки, а так же возможность применение на расчетном участке.

5.1 Система электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводом

Система ЭУП разработана в РГУПСе совместно с Северо-Кавказской. железной дорогой и ЦЭ МПС в 1975 году. В дальнейшем участие в ее совершенствовании принимали ВНИИЖТ, МИИТ, Трансэлектропроект. Всего этой системой в 1990 году было оборудовано 560 км на Северо-Кавказской железно дороги. Опыт эксплуатации подтверждает достоинства системы.

За рубежом такая система стала использоваться с начала 90-х годов (Германия, Испания). Особенно интенсивно она внедряется в Германии на линиях Ганновер-Вюрцбург и Мангейм-Штутгарт с высокоскоростными экспрессами IСЕ.

В 2003 г. по системе ЭУП электрифицировано более 200 км Дальневосточной железной дороги.

5.1.1 Преимущества системы тягового электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводом

К преимуществам системы с ЭУП относятся:

- снижение потерь электроэнергии. Внедрение такой системы на Северо-Кавказской ж.д. обеспечило экономию электроэнергии в 1988 году более 25000 кВтч в год на один километр каждого пути;

- снижение опасных индуктивных влияний на смежные сооружения примерно в два раза;

- снижение потенциала рельсов (повышение электробезопасности) примерено в два раза;

- снижение сопротивления тяговой сети примерно в два раза (стабилизация уровня напряжения даже при больших токах, возможность увеличения расстояний между подстанциями при новом строительстве).

Связь взаимоиндукции экранирующего провода (ЭП) с контактной подвеской, особенно с усиливающим проводом (УП), весьма велика, в ЭП протекает ток, обратный по направлению тяговому току. Результирующая напряженность электромагнитного поля в окружающем пространстве снижается, что обеспечивает уменьшение полного сопротивления тяговой сети, потерь напряжения и уровня влияния на смежные линии. Малое расстояние между ЭП и УП, а следовательно, высокая электромагнитная связь между ними обеспечивает ответвление в УП большой доли тягового тока, чем при подвески просто одного УП. Это позволяет применить контактную подвеску минимально возможного сечения с соответствующим сокращением расхода меди. Дополнительно обеспечивается снижение тока в рельсах и их потенциала, что улучшает условия электробезопасности и повышает устойчивость работы автоблокировки.

Электрификация новых участков по системе с ЭУП обеспечивает снижение числа тяговых подстанций, за счет увеличения длины межподстанционных зон до 75-80 км, а на слабозагруженных участках и участках с легким профилем пути до 100 км. Кроме того, при удлинении межподстанционных зон за счет снижения внутрисуточной неравномерности нагрузки удается снизить трансформаторную мощность. Дополнительно обеспечивается снижение объема строительства новых ЛЭП и районных подстанций.

Весьма эффективно использование ЭУП на высокоскоростных железнодорожных магистралях. Большой потребляемый ток мало изменяющийся во времени, требует применения контактной подвески с большим допустимым током и малым сопротивлением, что характерно именно для ЭУП.

Система с ЭУП хорошо проработана в техническом отношении. Имеется опыт ее монтажа без использования окон, накоплен опыт эксплуатации [3].

5.1.2 Недостатки системы тягового электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводом

Однако наряду с многими преимуществами перед традиционной системой в системе с ЭУП есть и недостаток. В ней больше проводов, а следовательно, больше возможных аварийных режимов. Одним из аварийных режимов является обрыв экранирующего провода. При существующей системе планово-предупредительного ремонта на контактной сети существует возможность обрыва ЭП и выхода из строя заземлителей причем в нескольких местах. Это возможно из-за обрыва заземляющих спусков при работе бригад ремонта линий СЦБ, при проходе путевых машин и др. В результате такая неисправность может привести к полному обрыву ЭП, что повлечет за собой увеличение сопротивления системы, что неблагоприятно скажется на релейной защите [3].

5.1.3 Конструкция системы с экранирующим и усиливающим проводом

В системе с ЭУП электроснабжение подвижного состава осуществляется под напряжением 25 кВ так же, как и в традиционной системе электроснабжения 25 кВ. Здесь наряду с контактной подвеской обычного типа, на опорах контактной сети со стороны поля подвешиваются два провода - усиливающий провод УП и экранирующий (обратный) провод ЭП.

Рисунок 5.1 – Расположение проводов системы ЭУП

Усиливающий провод и экранирующий провод крепятся к одному и тому же кронштейну, что и провод ДПР на подвесных тарельчатых изоляторах.

Усиливающий провод - электрически соединяется с контактной сетью. Обратный (экранирующий) провод - соединяется с рельсами.

Разработаны и применены в практике два варианта заземления ЭП. В первом экранирующий провод заземляется на нулевые точки дроссель-трансформаторов (ДТ) на расстоянии не менее 4 км (т.е. обычно через два изолированных стыка на третий), либо на дополнительно установленные путевые дроссели, однако в этом случае необходимо принять меры по уменьшению их шунтирующего действия на рельсовые цепи. Следует отметить, что ток в заземляющих спусках проходит в момент прохода поезда.

Рисунок 5.2 - Заземление экранирующего провода на дроссель-трансформаторы и подключение усиливающего провода

Во втором варианте экранирующий провод заземлен через индивидуальные заземлители, представляющие собой два стержня длиной 3 метра, забитые вблизи опоры контактной сети. Такие заземлители монтируются на каждой опоре, т.е. размещаются на расстоянии около 60 – 70 метров друг от друга. При этом экранирующий провод совсем не связан с рельсами. Кроме того появляется возможность использовать его взамен троса группового заземления. Поскольку при этом заземляющие спуски опор не присоединяются к рельсам, улучшаются условия работы автоблокировки, снижаются потенциалы рельсов при коротких замыканиях, что играет положительную роль для электробезопасности и оборудования устройств СЦБ [3].

5.1.4 Применение экранирующего и усиливающего провода на участке Уссурийск – Анисимовка

В данном пункте дипломного проектирования производится расчёт пропускной способности участка Уссурийск – Анисимовка при различных вариантах контактной подвески, с помощью расчётного комплекса «КОРТЭС», программы KA_PN. Расчёт производится для системы тягового электроснабжения 27,5 кВ с традиционной схемой подвески усиливающего и экранирующего проводов, и для вариантов замены несущего троса на тросы большего сечения.

Для начала проведения расчётов, с помощью программы КА_PN, необходимо ввести исходные данные: схема участка, задать график движения поездов, ввести параметры тяговых подстанций, тип подвески.

Схема участка Уссурийск - Надеждинская сконструирована с помощью редактора параметров участка Uchastk комплекс КОРТЭС, с подвеской типа ПБСМ-70+МФ-100+А185+эА185, поезд массой 12000 тыс. тон.

Схема участка Надеждинская – Анисимовка аналогично сконструирована в комплексе КОРТЕС с подвеской ПБСМ-70+МФ-100+А-185+эА-185, поезд массой 9000 тон.

Параметры подстанций, контактной сети, список объектов с их координатами введены с помощью программы KAUbas. Число объектов участка Уссурийск – Анисимовка приведено в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Список объектов участка Уссурийск - Анисимовка

Участок Уссурийск - Анисимовка разбит на 3 межподстанционные зоны: Уссурийск – Надеждинская, Надеждинская – Смоляниново, Смоляниново - Анисимовка. Наличная пропускной способность участка и межпоездные интервалы по зонам для действующей системы тягового электроснабжения в соответствии с [25] представлены в таблицы 5.2.-5.3.

Усиление системы тягового электроснабжения позволит увеличить пропускную и провозную способность участка, сократить время межпоездного интервала движения тяжеловесных поездов.

Действующая подвеска дополняется экранирующим (эА-185) и усиливающим проводами (А-185), подмешанными по классической схеме, т.е со стороны поля.

В результате чегона участке Уссурийск – Надеждинская число грузовых «тяжелых» поездов массой 12000 тон, ограниченное напряжением в контактной сети может составить 120 пар поездов в сутки, а на участке Надеждинская – Находка-Восточный число поездов весом 9000 тон может составить 144 пары поездов в сутки.

Таблица 5.2 – Интервалы движения для действующей системы тягового электроснабжения 27,5 кВ участка Уссурийск – Анисимовка

Таблица 5.3 – Пропускная способность действующей системы тягового электроснабжения 27,5 кВ участка Уссурийск – Анисимовка

Для усиления системы тягового электроснабжения участка Уссурийск – Анисимовка предлагается на действующую КС подвесить УП марки А-185 и ЭП марки эА-185 на всём участке. Типы подвесок предлагаемой системы тягового электроснабжения 27,5 кВ с ЭУП приведены в таблице 5.4.