ВКР Чуносов (1221465), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Таблица 1.4 – Среднесуточный график движения пассажирских поездов на участке Хабаровск – Ружино

Окончание таблицы 1.4

Таблица 1.5 – Общий среднесуточный график движения поездов на участке Хабаровск – Ружино

Из анализа грузооборота можно сделать следующие выводы:

- грузооборот в грузовом движении приблизительно в двадцать раз больше грузооборота в пассажирском движении;

- в 2015 году грузооборот вырос примерно на 10 %.

2 АНАЛИЗ ТЯГОВЫХ СЕТЕЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

На железных дорогах нашей страны две системы электрической тяги: постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ промышленной частоты 50 Гц. Система тяги определяется родом тока и значением напряжения в тяговой сети. Для обеих названных систем тяги создан и эксплуатируется разнообразный электроподвижной состав (ЭПС).

Одно и то же напряжение в тяговой сети при заданном роде тока можно получить несколькими способами, поэтому различают системы тяги и системы тягового электроснабжения, реализующие их. Под системой тягового электроснабжения понимают комплекс электротехнических устройств, предназначенных для получения напряжения, подаваемого в тяговую сеть.

В нашей стране используют три вида систем тягового электроснабжения: систему постоянного тока 3 кВ, систему однофазного переменного тока 25 кВ и систему однофазного переменного тока 2×25 кВ. Система тяги переменного тока 25 кВ реализуется при применении двух последних систем тягового электроснабжения. За рубежом (Канада, США, ЮАР) в последнее время нашла применение новая система тяги переменного тока 50 кВ промышленной частоты 50 Гц, действующая в системе тягового электроснабжения того же названия. В то же время в странах центральной и северной Европы (Германия, Швейцария, Швеция, Австрия, Норвегия) продолжается использование давно введённой системы тяги переменного тока напряжением 15 кВ пониженной частоты 16⅔ Гц. Эта система тяги реализуется в двух системах тягового электроснабжения пониженной частоты 16⅔ Гц с вращающимися генераторами и преобразователями и со статическими преобразователями.

Основным потребителем энергии в любой системе тягового электроснабжения является ЭПС, который может получить энергию, лишь подключившись к тяговой сети при условии, что в тяговую сеть уже подано напряжение. Поэтому следует прежде всего обращать внимание на то, каким образом в тяговую сеть подаётся напряжение и как оно формируется в системе тягового электроснабжения.

2.1 Принципиальная система работы железной дороги, электрифицированной постоянным током 3 кВ

В настоящее время в России и СНГ все электрические железные дороги постоянного тока работают при напряжении 3000 В. На постоянном токе, но более низкого напряжения, работают также трамвай, троллейбус и метрополитен.

Локомотивы, к которым контактный провод подводит электрическую энергию постоянного тока, называются электровозами постоянного тока, а железнодорожные линии, где они работают – электрифицированными железными дорогами постоянного тока или, точнее, железными дорогами, электрифицированными по системе постоянного тока (рисунок 2.1).

Существуют разные модификации систем тяги постоянного тока, различающихся в основном уровнем подводимого к ЭПС напряжения – от 750 до 3000 В. На рисунке 2.1 приведена принципиальная схема наиболее распространенной системы тяги постоянного тока.

Структурная схема тяговой подстанции постоянного тока 3 кВ с первичным напряжением 110 (220) кВ и РУ 35 кВ для питания районных потребителей. Основные функциональные узлы тяговой подстанции (рисунок 2.1): РУ 110 (220) кВ; понижающий трансформатор; РУ 35 кВ; РУ 10 кВ; преобразовательный трансформатор; выпрямители; РУ 3,3 кВ. Через вводы трехфазное напряжение 110 (220) кВ, передаваемое по трем проводам, подается в РУ 110 (220) кВ, откуда по присоединениям – к понижающим трансформаторам. Эти трансформаторы трех обмоточные и поэтому они обмотками ВН и НН понижают первичное напряжение до 10 кВ, а обмотками ВН и СН – до 35 кВ. Напряжение 10 кВ поступает в РУ 10 кВ, а напряжение 35 кВ – в РУ 35 кВ. От РУ 35 кВ питаются трансформаторные подстанции района, от РУ 10 кВ – не тяговые железнодорожные потребители по воздушной линии, которая обычно размещается с полевой стороны на опорах контактной сети.

Рисунок 2.1 – Принципиальная схема системы тягового электроснабжения

От того же РУ 10 кВ получают трехфазное напряжение преобразовательные трансформаторы. Они понижают напряжение до 2,63 кВ. Это напряжение подается на выпрямители, которые преобразуют его в напряжение постоянного тока 3,3 кВ. Поэтому от выпрямителей в РУ 3,3 кВ идут уже всего два провода (две шины).

Через РУ 3,3 кВ и питающую линию (фидер) контактной сети потенциал шины «+» подается на участок контактной сети, а обратный фидер (отсос) с потенциалом «–» – на рельсы.

Особенности системы электротяги. Между любым участком контактной сети и рельсами разность потенциалов (напряжение) составляет 3 кВ. На шинах питающего контактную сеть РУ напряжение на 10 % должно быть выше, чем в контактной сети, т. е. 3,3 кВ. Это связано с потерями напряжения до электроподвижного состава. Расстояние между тяговыми подстанциями составляет 15–20 км. На участках электрифицированных железных дорог с большими нагрузками расстояние между ТП составляет не более 5–7 км.

Преимущества и недостатки системы тяги постоянного тока 3 кВ.

Достоинствами системы тяги постоянного тока являются:

- слабое электромагнитное влияние на смежные устройства электрических железных дорог;

- отсутствие реактивных потоков по тяговым сетям и, вследствие этого, исключение необходимости использования средств компенсации реактивной мощности;

- простота и надежность электроподвижного состава из-за отсутствия понижающих трансформаторов и выпрямительных установок;

- равномерная нагрузка фаз внешней энергосистемы, питающая тяговую подстанцию.

К основным недостаткам следует отнести:

- низкий уровень напряжения в тяговой сети и малые расстояния между тяговыми подстанциями (в среднем 15 км);

- значительное гальваническое влияние на подземные коммуникации (оболочки кабелей, трубопроводы и др.), устройства пути (крепежные элементы), и арматуру контактной сети, что приводит к их коррозии;

- относительно большое сечение подвески контактной сети (500–600 мм 2), требующее большого расхода цветного металла (5–6 тонн на 1 км);

- потери напряжения, которые в среднем составляют до 15 % от номинального уровня напряжения;

- сложность тяговых подстанций;

- наличие пусковых реостатов на электроподвижном составе, приводящее к значительным потерям при пуске. Это особенно проявляется на ЭПС пригородного сообщения с частыми остановками.

2.2 Принципиальная система работы железной дороги, электрифицированной переменным током 15 кВ пониженной частоты 16⅔ Гц с централизованным преобразованием электроэнергии

В некоторых странах Европы широкое распространение получила система переменного тока пониженной частоты. По этой системе работают с первых лет электрификации железные дороги стран центральной и северной Европы: ФРГ, Швейцарии, Швеции, Норвегии. Понижение частоты объясняется стремлением использовать на переменном токе тяговый электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения, широко применяемый в электрической тяге на постоянном токе. Вращающий момент на валу электродвигателя пропорционален произведению тока и магнитного потока, поэтому электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения способен работать и на переменном токе, поскольку направления тока и магнитного потока меняются одновременно. Однако переменный магнитный поток электродвигателя приводит к возникновению так называемой трансформаторной эдс в обмотке якоря двигателя. При значительной эдс появляется сильное искрение под щетками, вплоть до кругового огня по коллектору при коммутации. Чтобы избежать этого, необходимо снизить частоту тока. Технически проще всего снизить частоту ровно в 3 раза: от 50 до 16⅔ Гц (в США – 25 Гц). Этим и объясняется появление электрифицированных участков напряжением 15 кВ частотой 16⅔ Гц в Европе и напряжением 11 кВ частотой 25 Гц в США [7].

Рисунок 2.2 – Принципиальная схема системы электрической тяги напряжением 15 кВ переменного тока пониженной частоты с централизованным преобразованием электроэнергии

Существуют две разновидности таких систем – система 16 2/3 Гц централизованного питания и система 16⅔ Гц распределенного питания. В первом случае специализированные мощные электрические станции вырабатывают электроэнергию переменного тока пониженной частоты, которая передается по линиям электропередачи так же пониженной частоты. От ЛЭП пониженной частоты питаются непосредственно тяговые подстанции. Во втором случае тяговые подстанции питаются непосредственно от электроэнергетической системы общего назначения, а преобразование электроэнергии в электроэнергию пониженной частоты с требуемым напряжением осуществляется непосредственно на тяговых подстанциях. На рисунке 2.3, приводятся принципиальная схема этих систем электрической тяги.

Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 15 кВ пониженной частоты 16⅔ Гц с вращающимися преобразователями (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Структурная схема тяговой подстанции переменного тока напряжением 15 кВ пониженной частоты 16⅔ Гц с распределенным преобразованием энергии

Характеристики

Список файлов ВКР