Станція Білгород розклад поїздів. Залізничний транспорт
ступає на перетворювач. Від перетворювачів в контактну мережу йде постійний струм при напрузі 3,3 кВ.
На підстанціях змінного струму для живлення тягових та нетягових споживачів використовують трифазні дво- та триобмотувальні (або однофазні) понижуючі трансформатори.
По конструктивному виконанню підстанції бувають стаціонарні та пересувні. Останні застосовують для заміни окремих перетворювачів, що виводяться у тривалий ремонт, або цілком стаціонарної підстанції у разі виходу її з ладу.
За способом управління підстанції поділяють на: автотелекеровані, коли контроль та регулювання їх роботи здійснюються спеціальною апаратурою телеуправління з диспетчерського пункту; автоматичні , коли на підстанції немає чергового персоналу, але управляє нею оператор дистанційно з пункту, розташованого поблизу підстанції: напівавтоматичні, коли є часткова режимна автоматика, але в підстанції перебуває черговий персонал, виконує операції з перемикання устаткування вручну чи дистанційно з пульта управління.
У цей час на мережі доріг застосовується автоматизована система управління тягового електропостачання із застосуванням ЕОМ (АСУЭ).
Напруга контактної мережі. Відповідно до ПТЕ у рівень напруги на струмоприймачі електрорухомого складу повинен бути не менше 21 кВ при змінному струмі, 2,7 к В при постійному струмі і більше 29 кВ при змінному струмі 4 к В при постійному струмі. На окремих дільницях дозволу МПС Росії допускається рівень напруги не менше 19 к У при змінному струмі і 2,4 до У постійному струмі.
Номінальна напруга змінного струму на пристрої СЦБ повинна бути 110, 220 або 380 В. Відхилення від зазначених величин номінальної напруги допускаються у бік зменшення не більше 10 %, а у бік збільшення – не більше 5 %.
15.3. Тягова мережа
Тягова мережа складається з контактної та рейкової мереж, що живлять та відсмоктують ліній.
Контактна мережа. На магістральних залізницях електроенергію до струмоприймачів електровозів та електропоїздів підводять повітряною контактною мережею. Контактна мережа являє собою сукупність проводів, конструкцій та обладнання, що забезпечують передачу електричної енергії від тягових підстанцій електроприймачів електрорухомого складу. До основних елементів контактної мережі відносяться несучі, контактні та підсилювальні проводи, деталі кріплення цих проводів та ізолятори, що підтримують пристрої та опори. Контактна мережа влаштована таким чином, що забезпечує безперебійний струм знімання локомотивами при найбільших швидкостях руху будь-яких атмосферних умов. Вона має бути довговічною та простою у конструктивному виконанні. У зв'язку з тим, що контактна мережа не має резерву, до її пристроїв висувають високі вимоги щодо надійності. Надійність контактної мережі забезпечується високою механічною міцністю її конструктивних елементів, зносостійкістю контактного проводу, поділом (секціюванням) на окремі незв'язані ділянки на перегонах та станціях (групи колій тощо).
Найбільш поширені мідні фасонні (МФ) контактні дроти з твердотягнутої електролітичної міді перетином 85, 100 та 150 мм2. Їх замінюють через 6-7 років та більше. Зношування контактних проводів знижує сухе графітове мастило полозів струмоприймачів, застосування вугільних полозів та зносостійких мідно-кадмієвих та мідно-магнієвих контактних проводів.
Несучі тросибіметалеві мають перетин до 95 мм2, мідні-до 120 мм2. За допомогою ізоляторів їх підвішують до консолей, укріплених на опорах, або до жорстких гнучких поперечок, що перекривають залізничні колії. Фіксатори роблять легкими та рухливими, щоб при проходженні струмоприймача не виникали удари. Опори застосовують металеві (до 15 міб) і залізобетонні (до 15,6 м).
Відстаньвідосікрайньогопутідовнутрішньогокраюопорконтактноїсетиниперегонахістанціяхповинна бутине менше 3100 мм. Опори у виїмках повинні встановлюватися поза кюветами.
В особливо сильно снігозаносних виїмках (крім скельних) і на виходах з них (на довжині 100 м) відстань від осі крайньої
шляхи до внутрішнього краю опор контактної мережі має бути не менше 5700 мм. Перелік таких місць визначається начальником залізниці.
На існуючих лініях до їх реконструкції, а також в особливо важких умовах на лініях, що знову електрифікуються, відстань від осі шляху до внутрішнього краю опор допускається не менше 2450 мм - на станціях, 2750 мм - на перегонах.
Всі зазначені розміри встановлені для прямих ділянок шляху. На кривих ділянках ці відстані повинні збільшуватися відповідно до габаритного розширення, встановленого для опор контактної мережі.
Контактну мережу виконують у вигляді повітряних підвісок. При русі локомотива струмоприймач не повинен відриватися від контактного проводу, інакше порушується струмознімання і можливий перепал проводу. Надійна робота контактної мережі значної міри залежить від стріл провісу дроту і натискання струмоприймача на провід.
На залізницях поїзда рухаються з більшими швидкостями, тому провіси контактного проводу повинні бути мінімальними.
Види контактних підвісок. На залізницях застосовують в основному ланцюгові контактні підвіски: одинарні, подвійні та одинарні з ресорними тросами (рис. 15.2).
За способом натягу проводів розрізняють некомпенсіро-
ванні, напівкомпенсовані та компенсовані ланцюгові під-
ваги. У ланцюгових підвісках (рис. 15.3) контактний провід у прольотах між опорами підвішений не вільно, як у простих (трамвайних) контактних підвісках, а на часто розташований-
Мал. 15.2. Ланцюгові контактні підвіски - одинарна (а), подвійна (б) і одинарна з ресорними тросами (в):
1 – контактний провід; 2 – струна; 3 - несучий трос; 4 – допоміжний провід; 5 - ресорний трос
нихструнах, прикріплених |
|
до несучого троса. Благода- |
|
ря цьому потрібно менше |
|
опор, ніж у простих підвіс- |
|
ках, відстань між ними |
|
досягає 70-75 м. Для воз- |
|
можливостірегулювання на- |
|
Мал. 15.3. Ланцюгова підвіска: |
тяжіння проводів контакт- |
1 – опора; 2 – тяга; 3 – консоль; 4 - |
ну мережу ділять на механічні |
ізолятор; 5 - несучий трос; 6 - контакт- |
незалежні один від одного. |
ний дріт; 7 – струни; 8 – фіксатор; |
га ділянки. На кінцях цих |
9 – ізолятор |
ділянок, звані ханкер- |
ними, проводи закріплюють (анкерують) на опорних пристроях. Для зменшення стрілпроважування при сезонній зміні температури обидва кінці контактного дроту (іноді і несучого троса) відтягують до анкерних опор і через систему блоків і ізоляторів до них підвішують вантажні компенсатори (рис. 15.4). Найбільша довжина ділянок між анкерними опорами встановлюється з урахуванням допустимого натягу зношеного контактного дроту і прямих ділянках шляху сягає 800 м і більше.
У некомпенсованої ланцюгової підвіскидроти жорстко закріплю-
ють на анкерних опорах. Натяг у них і стріла їх провисання змінюються залежно від температури, вітрового навантаження та ожеледиці.
У напівкомпенсованої ланцюгової підвіскиза допомогою вантажних компенсаторів автоматично підтримується натяг контактного проводу при зміні метеорологічних умов, а трос, що несе, жорстко закріплений на опорах. При такій підвісці відстань між опорами зазвичай дорівнює 60-70 м. Застосування ресорного троса в напівкомпенсованій підвісці дозволяє забезпечити надійний струмознімання при швидкостях руху до 120 км/год.
При компенсованої підвіскивконтактномупроводі і несучому тросі автоматично підтримується практично постійне натяг. Компенсована підвіска забезпечує нормальний струм знімання при швидкостях руху до 160 км / год і вище.
У цілях більш рівномірного зносу пластин струмоприймача контактний провідний на прямих ділянках розташовують зигзагообразно, зміщуючи його на 300 мм у кожної опори в той чи інший бік від осі
Мал. 15.4. Схема анкерування контактного проводу (а) та загальний вигляд анкерування компенсованої ланцюгової підвіски (б):
1 – опора; 2 - натяжний трос; 3 - вантажі компенсатора; 4 – обмежувач; 5 – нерухомий блок; 6 - рухомий блок; 7 - несучий трос; 8 - контактний провід
шляхи. У кривих ділянках колії зигзаг не повинен перевищувати 400 мм. Чим більший радіус кривої, тим менше зигзаг контактного дроту.
Висота підвіски контактного проводу над дурнем верху головки рейки повинна бути на перегонах і станціях не нижче 5750 мм, а на переїздах не нижче 6000 мм. У виняткових випадках на існуючих лініях це відстані в межах штучних споруд, розташованих на шляхах станцій, на яких не передбачається стоянка рухомого складу, а також на перегонах з дозволу МПС Росії може бути зменшено до 5675 мм при електрофікації лінії на змінному струмі до 555 мм. Висота підвіски контактного дроту не повинна перевищувати 6800 мм.
показана штрихпунктирною лінією)
дві перехідні опори 2 , обра-
ють перехідний проліт. У
цьому прольоті створюється повітряний проміжок між контактними підвісками сусідніх анкерних ділянок.
При такій конструкції ізолюючого сполучення струмоприймач в переходному прольоті повітряному проміжку спочатку пролетів l 0 йде по одному робочому контактному проводу, потім в прольоті l п - по двох, з'єднуючи електрично на цей час сусідні анкерні ділянки контактної мережі, і далі переходить на інший робочий. На одній з перехідних опор сполучення з повітряним проміжком встановлюють поздовжній секційний роз'єднувач 3 (з ручним або моторним приводом) для з'єднання або роз'єднання секцій контактної мережі. Так, станційну контактну мережу з'єднують з контактною мережею перегону, коли виникає необхідність подати в неї живлення при пошкодженні станційної лінії живлення (фідера), або відключають контактну мережу станції, якщо пошкоджена контактна мережа на перегоні і необхідно зняти напругу на ділянці, не припиняючи руху по станційних шляхів.
При живленні окремих ділянок від різних фаз змінного струму застосовують поєднання анкерних ділянок з нейтральною вставкою(Рис. 15.6). Конструктивно воно складається із двох повітряних проміжків, розташованих послідовно. Нейтральну вставку 1 проектують так, щоб при будь-яких поєднаннях піднятих струмоприймачів електровозів і електропоїздів виключалася можливість одночасного замикання повітряних проміжків, тобто. з'єднання різних секцій контактної мережі.
Для поділу контактної мережі станцій на електрично незалежні ділянки застосовують секційні ізолятори. Електричне спів-
Мал. 15.6. Схеми сполучення анкерних ділянок з нейтральною вставкою при електричній (а) і моторвагонній (б) тязі для одного шляху двоколійної ділянки лінії змінного струму
єднання чи роз'єднання окремих секцій контактної підвіски, а також фідерів тягових підстанцій з ділянками контактної мережі здійснюють поздовжніми секційними роз'єднувачами 2.
Стикування ділянок змінного та постійного струму. Сті-
кування таких ділянок здійснюють на наших залізницях одним із двох способів. Перший спосіб - це секціонування контактної мережі станції стикування з перемиканням окремих секцій харчування від фідерів постійного чи змінного струму, другий - застосування електрорухомого складу подвійного живлення, тобто. на електровозі відбувається перемикання з постійного струму на змінний та навпаки.
Контактна мережа станцій стикування має групи ізольовані.
них секцій: постійного струму, змінного струму і перемикання. У
секції, що перемикаються, подається електроенергія через так звані пункти угруповання. Контактну мережу з одного роду струму на інший перемикають спеціальними перемикачами з моторними приводами, що встановлюються на пунктах угруповання. До кожного пункту підведено дві живильні лінії змінного струму і дві - постійного 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, невідповідного знаходиться там рухомий-
номускладу, атакжевіздаЕПСнасекціїконтактноїмережіз іншою системою струму перемикачі блокують один з одним і з пристроями централізованого управління стрілками і сигналами станціїстикування. Управління перемикачами включають ведучу систему маршрутно-релейної централізації управління стрілками та сигналами станції. Черговий пост, збираючи будь-який 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 і виїзду електрорухомого складу на ділянки шляху секцій контактної мережі, що перемикаються, що запобігає попаданню 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. На ЕПС постійного струму, що має заїзди на станції стикування, цілий рік мають бути включені грозові розрядники.
Електровози подвійного живлення ВЛ82 та ВЛ82м експлуатуються поки не на всій мережі залізниць Росії. Доцільність застосування електровозів подвійного живлення чи станцій стикувань визначається техніко-економічними розрахунками.
Зняття напруги контактної мережі. Напругаконтактної мережі знімають, відключаючи відповідні роз'єднувачі. Усі перемикання, за винятком перемикань роз'єднувачів депо та екіпірувальних пристроїв на станційних шляхах, де оглядають дахове обладнання ЕПС, роблять за наказом енергодиспетчера. Тільки в аварійних випадках при відмові всіх видів зв'язку роз'єднувачі відключають без наказу енергодиспетчера, що настає наступним повідомленням.
Працівник, який здійснює перемикання роз'єднувачів з дистанційним або ручним керуванням, отримавши наказ енергодиспетчера, повторює його. Енергодиспетчер, переконавшись, що наказ прийнятий правильно, стверджуєте його, вказує час і повідомляє своє прізвище. Працівник, який перемикає роз'єднувач, зобов'язаний:
– перевірити справність заземлення пульта дистанційного керування;
– переконатися у наявності живлення ланцюгів управління та у справності сигнальних ламп;
– перевірити відповідність номера роз'єднувача та його вихідного положення названим у наказі.
Після перемикання по загорянню сигнальної лампи необхідно переконатися, що перемикання відбулося, і повідомити про це енергодиспетчера.
При перемиканні роз'єднувачів зручним приводом відповідність номера роз'єднувача вказаному в наказі встановлюють за написом на приладі. До перемикання оглядають роз'єднувач і заземлення приводу, щоб переконатися в їх справності та відповідності вихідного положення роз'єднувача названому в наказі. Переконавшись
в правильності перемикання (положення контактів роз'єднувача), закривають замок приводу і повідомляють енергодиспетчера.
Перемикають роз'єднувачі електромонтери контактної мережі, що мають кваліфікаційну групу не нижче II, або працівники інших служб, які пройшли спеціальний інструктаж та випробування в комісії району контактної мережі з практичного знання основних вимог Правил техніки безпеки при перемиканні. Прителеуправленииенергодиспетчерперемикаєвсі пристроїсистемауправління.
Роз'єднувачі контактної мережі в депо та інших шляхах огляду та екіпірування ЕПС перемикають працівники депо. Порядок перемикань установлює начальник відділення дороги.
Контактна мережа для швидкісного руху. Харчування контакт-
ної мережі змінного струму від тягових підстанцій на Російських та ряді закордонних залізниць передбачається від трифазних трансформаторів. При цьому одна фаза приєднується до рейкового ланцюга іконтуру заземлення підстанції, а дві інші фази приєднуються до контактної підвіски зліва справа від підстанції. Між цими фазами розташовується нейтральна вставка - ділянка контактної підвіски, відокремлений від кожної з фаз повітряним ізолюючим сполученням. Нейтральна вставка - безпотенційна ділянка, і електрорухомий склад проходить її за інерцією.
За умовами експлуатації залізниць змінного струму неприпустиме проходження нейтральної вставки та ізолюючих сполучень електрорухомим складом при включеному струмовому навантаженні. Недотримання цих умов призводить до воз-
никненню відкритої електричної дуги на ізолюючих сполученнях і короткому замиканню між фазами тягового трансформатора, перепалу контактної підвіски відкритою дугою і зрештою до падіння її на рейки. Тому довжина нейтральної вставки повинна бути більшою, ніж відстань між крайніми струмоприймачами ЕПС при будь-якому поєднанні включених струмоприймачів. Таке виконання контактної мережі є вимушеним заходом, але прийнято на багатьох залізницях світу.
Останнім часом у низці країн організовано рух поїздів зі швидкістю 200-300 км/год. Сточки зору швидкісних поїздів, існування нейтральних вставок призводить до того, що машиніст через кожні 13-18 хв слідування поїзда змушений відключати через 1-2 хв знову включати вимикачі ЕПС. Недоліки такого способу з'єднання контактної мережі досить очевидні.
Розглянемо опис одного з варіантів вирішення проблеми, в якому не потрібно відключати ЕПС при переході з однієї фази живлення на іншу (рис. 15.7). Контактна підвіска 1 , що живиться від фази А, і контактна підвіска 2 , що живиться від фази В підстанції, з'єднуються між собою через автотрансформатор 3 і паралельно підключений до нього контактний провод високого опору 4 . Провід приєднується відпаюванням 5 до обмотки автотрансформатора. Число відпайок визначається допустимим рівнем напругинатоприймачаелектровозу. Оскільки контактний провід високого опору і паралельно підключений до нього авто-
трансформатор включені міжфазамиАіВ, напругаміжкінцями цьогопро-
вода дорівнює 27500 В. |
|
При русі ЕПС слід- |
|
направо до місця під- |
|
виключення автотрансформу- |
|
тора на нього подається на- |
|
напруга від фази А по кон- |
|
тактній підвісці та фази С |
|
Мал. 15.7. З'єднання контактної мережі |
по рейковій мережі 6, тобто. пі- |
без нейтральної вставки |
тання здійснюється чи- |
Контактна мережає комплексом пристроїв для передачі електроенергії від тягових підстанцій до ЕПС через струмоприймачі. Вона 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.
У контактній мережі з контактною підвіскою основними є такі елементи: дроти – контактний провід, трос, що несе, підсилює провід тощо; опори; підтримуючі та фіксуючі пристрої; гнучкі та жорсткі поперечки (консолі, фіксатори); ізолятори та арматура різного призначення.
Контактну мережу з контактною підвіскою класифікують за видами електрифікованого транспорту, для якого вона призначена - ж.-д. магістрального, міського (трамваю, тролейбуса), кар'єрного, рудничного підземного рейкового транспорту та ін; за родом струму та номінальною напругою живиться від мережі ЕПС; з розміщення контактної підвіски щодо осі рейкової колії – для центрального струмознімання (на магістральному залізничному транспорті) або бічного (на коліях промислового транспорту); за типами контактної підвіски – з простою, ланцюговою чи спеціальною; по особливостям виконання анкерування контактного дроту та несучого троса, сполучення анкерних ділянок та ін.
Контактна мережа призначена для роботи на відкритому повітрі і тому схильна до впливу кліматичних факторів, до яких належать: температура навколишнього середовища, вологість і тиск повітря, вітер, дощ, іній та ожеледиця, сонячна радіація, вміст у повітрі різних забруднень. До цього необхідно додати теплові процеси, що виникають при протіканні тягового струму по елементах мережі, механічний вплив на них з боку струмоприймачів, електрокорозійні процеси, численні циклічні механічні навантаження, зношування та ін. якість струмознімання в будь-яких умовах експлуатації.
На відміну від інших пристроїв електропостачання контактна мережа не має резерву, тому до неї за надійністю пред'являють підвищені вимоги, з урахуванням яких здійснюються її проектування, будівництво та монтаж, технічне обслуговування та ремонт.
Проектування контактної мережі
При проектуванні контактної мережі (КС) вибирають число та марку дротів, виходячи з результатів розрахунків системи тягового електропостачання, а також тягових розрахунків; визначають тип контактної підвіски відповідно до максимальних швидкостей руху ЕПС та інших умов струмознімання; знаходять довжини прольоту (гл. обр. за умов забезпечення її вітростійкості, а при високих швидкостях руху – і заданого рівня нерівномірності еластичності); вибирають довжину анкерних ділянок, типи опор та підтримуючих пристроїв для перегонів та станцій; розробляють конструкції КС у штучних спорудах; розміщують опори та складають плани контактної мережі на станціях та перегонах з узгодженням зигзагів проводів та врахуванням виконання повітряних стрілок та елементів секціонування контактної мережі (ізолюючих сполучень анкерних ділянок та нейтральних вставок, секційних ізоляторів та роз'єднувачів).
Основні розміри (геометричні показники), що характеризують розміщення контактної мережі щодо інших пристроїв – висота Н підвішування контактного дроту над рівнем верху головки рейки; відстань А від частин, що знаходяться під напругою, до заземлених частин споруд та рухомого складу; відстань Р від осі крайнього шляху до внутрішнього краю опор, що знаходиться на рівні головок рейок, – регламентовані та значною мірою визначають конструктивне виконання елементів контактної мережі (рис. 8.9).
Удосконалення конструкцій контактної мережі спрямоване підвищення її надійності при зниженні вартості будівництва та експлуатації. Залізобетонні опори та фундаменти металевих опор виконують із захистом від електрокорозійного впливу на їхню арматуру блукаючих струмів. Збільшення терміну служби контактних проводів досягається, як правило, застосуванням на струмоприймачах вставок з високими антифрикційними властивостями (вугільних, в т. ч. металовмісних; металокерамічних та ін), вибором раціональної конструкції струмоприймачів, а також оптимізацією режимів струмознімання.
Для підвищення надійності контактної мережі здійснюють плавлення ожеледиці, в т.ч. без перерви руху поїздів; застосовують вітростійкі контактні підвіски тощо. буд. Оперативності виконання робіт на контактної мережі сприяє застосування телеуправління дистанційного перемикання секційних роз'єднувачів.
Анкерування проводів
Анкерування проводів – прикріплення проводів контактної підвіски через включені до них ізолятори та арматуру до анкерної опори з передачею їх у неї натягу. Анкерування проводів буває некомпенсованим (жорстким) або компенсованим (рис. 8.16) через компенсатор, що змінює довжину проводу у разі зміни його температури при збереженні заданого натягу.
У середині анкерної ділянки контактної підвіски виконується середнє анкерування (рис. 8.17), яке перешкоджає небажаним поздовжнім переміщенням у бік одного з анкерувань і дозволяє обмежити зону пошкодження контактної підвіски при обриві одного з проводів. Трос середнього анкерування прикріплюють до контактного проводу і троса, що несе, відповідною арматурою.
Компенсація натягу проводів
Компенсація натягу проводів (автоматичне регулювання) контактної мережі при зміні їх довжини в результаті температурних впливів здійснюється компенсаторами різних конструкцій -блочно-вантажними, з барабанами різного діаметра, гідравлічними, газогідравлічними, пружинними та ін.
Найбільш простим є блочно-вантажний компенсатор, що складається з вантажу та декількох блоків (поліспасту), через які вантаж приєднують до проводу, що анкерується. Найбільшого поширення набув триблоковий компенсатор (рис. 8.18), в якому нерухомий блок закріплений на опорі, а два рухомих вкладені в петлі, що утворюються тросом, що несе вантаж і закріпленим іншим кінцем у струмку нерухомого блоку. Анкерований провід через ізолятори прикріплений до рухомого блоку. У цьому випадку вага вантажу становить 1/4 номінального натягу (забезпечується передатне відношення 1:4), але переміщення вантажу вдвічі більше, ніж у дво-6лочного компенсатора (з одним рухомим блоком).
компенсаторах з барабанами різного діаметра (рис. 8.19) на барабан малого діаметра намотуються троси, пов'язані з анкерованими проводами, а на барабан більшого діаметра - трос, пов'язаний з гірляндою вантажів. Гальмівний пристрій служить для запобігання пошкодженню контактної підвіски при обриві дроту.
За особливих умов експлуатації, особливо при обмежених габаритах у штучних спорудах, незначних перепадах температури нагріву проводів і т. д., застосовують компенсатори та інших типів для проводів контактної підвіски, фіксуючих тросів та жорстких поперечок.
Фіксатор контактного дроту
Фіксатор контактного дроту – пристрій для фіксації положення контактного дроту у горизонтальній площині щодо осі струмоприймачів. На криволінійних ділянках, де рівні головок рейок різні і вісь струмоприймача не збігається з віссю шляху, застосовують незчленовані та зчленовані фіксатори. Незчленований фіксатор має один стрижень, що відтягує контактний провід від осі струмоприймача до опори (розтягнутий фіксатор) або від опори (стиснутий фіксатор) на розмір зигзагу. На електрифікованих ж. д. незчленовані фіксатори застосовують дуже рідко (в анкерованих гілках контактної підвіски, на деяких повітряних стрілках), тому що утворюється при цих фіксаторах жорстка точка на контактному проводі погіршує струмознімання.
Зчленований фіксатор складається з трьох елементів: основного стрижня, стійки та додаткового стрижня, на кінці якого кріпиться фіксуючий затискач контактного дроту (рис. 8.20). Вага основного стрижня не передається на контактний провід, і він сприймає лише частину ваги додаткового стрижня з фіксуючим затискачем. Стрижні мають форму, що забезпечує надійний прохід струмоприймачів при відтисканні ними контактного дроту. Для швидкісних та високошвидкісних ліній застосовують полегшені додаткові стрижні, наприклад, виконані з алюмінієвих сплавів. При подвійному контактному дроті на стійці встановлюють два додаткові стрижні. На зовнішній стороні кривих малих радіусів монтують гнучкі фіксатори у вигляді звичайного додаткового стрижня, який через трос та ізолятор кріплять до кронштейна, стійки або безпосередньо до опори. На гнучких і жорстких поперечках з фіксуючими тросами зазвичай використовують смугові фіксатори (за аналогією з додатковим стрижнем), закріплені шарнірно затискачами з вушком, встановленим на тросі, що фіксує. На жорстких поперечках можна також кріпити фіксатори на спеціальних стійках.
Анкерна ділянка
Анкерна ділянка – ділянка контактної підвіски, межами якої є анкерні опори. Розподіл контактної мережі на анкерні ділянки необхідний включення у дроти пристроїв, підтримують натяг проводів за зміни їх температури і здійснення поздовжнього секціонування контактної мережі. Цей поділ зменшує зону пошкодження у разі обриву проводів контактної підвіски, полегшує монтаж, техн. обслуговування та ремонт контактної мережі. Довжина анкерної ділянки обмежується допустимими відхиленнями від номінального значення натягу проводів контактної підвіски, що задається компенсаторами.
Відхилення викликані змінами положення струн, фіксаторів та консолей. Наприклад, при швидкостях руху до 160 км/год максимальна довжина анкерної ділянки при двосторонній компенсації на прямих ділянках не перевищує 1600 м, а при швидкостях 200 км/год допускається не більше 1400 м. У кривих довжина анкерних ділянок зменшується тим більше, чим більша протяжність кривою і меншою за її радіус. Для переходу з однієї анкерної ділянки на наступну виконують неізолюючі та ізолюючі сполучення.
Поєднання анкерних ділянок
Поєднання анкерних ділянок - функціональне об'єднання двох суміжних анкерних ділянок контактної підвіски, що забезпечує задовільний перехід струмоприймачів ЕПС з одного з них на інший без порушення режиму струмознімання завдяки відповідному розміщенню в одних і тих же (перехідних) прольотах контактної мережі кінця однієї анкерної ділянки та початку іншої. Розрізняють сполучення неізолюючі (без електричного секціонування контактної мережі) та ізолюючі (з секціонуванням).
Неізолюючі сполучення виконують у всіх випадках, коли потрібно включити до проводів контактної підвіски компенсатори. У цьому досягається механічна незалежність анкерних ділянок. Такі сполучення монтують у трьох (рис. 8.21,а) і рідше у двох прольотах. На високошвидкісних магістралях сполучення іноді виконують у 4-5 прольотах через більш високі вимоги до якості струмознімання. На неізолюючих сполучення є поздовжні електричні з'єднувачі, площа перерізу яких повинна бути еквівалентна площі перерізу проводів контактної мережі.
Ізолюючі сполучення застосовують при необхідності секціонування контактної мережі, коли, крім механічної, потрібно забезпечити і електричну незалежність ділянок, що сполучаються. Такі сполучення влаштовують з нейтральними вставками (ділянками контактної підвіски, на яких нормально відсутня напруга) і без них. В останньому випадку зазвичай застосовують три- або чотирипрогонові сполучення, маючи контактні дроти ділянок, що сполучаються в середньому прольоті (прольотах) на відстані 550 мм один від одного (рис. 8.21,6). При цьому утворюється повітряний проміжок, який разом із ізоляторами, включеними в підняті контактні підвіски біля перехідних опор, забезпечує електричну незалежність анкерних ділянок. Перехід полоза струмоприймача з контактного дроту однієї анкерної ділянки на іншу відбувається так само, як і при неізолюючому поєднанні. Проте, коли струмоприймач перебуває у середньому прольоті, електрична незалежність анкерних ділянок порушується. Якщо таке порушення є неприпустимим, застосовують нейтральні вставки різної довжини. Її вибирають такий, щоб при кількох піднятих струмоприймачах одного поїзда було виключено одночасне перекриття обох повітряних проміжків, що призвело б до замикання проводів, що живляться від різних фаз і знаходяться під різними напругами. Поєднання з нейтральною вставкою, щоб уникнути перепалу контактного проводу ЕПС проходить на вибігу, для чого за 50 м до початку вставки встановлюють сигнальний знак «Вимкнути струм», а після кінця вставки при електровозній тязі через 50 м і при моторвагонній тязі через 200 м – знак « Включити струм» (рис. 8.21). На ділянках зі швидкісним рухом необхідні автоматичні засоби відключення струму ЕПС. Щоб можна було вивести поїзд при його вимушеній зупинці під нейтральною вставкою, передбачені секційні роз'єднувачі для тимчасової подачі напруги на нейтральну вставку з боку руху поїзда.
Секціонування контактної мережі
Секціонування контактної мережі – поділ контактної мережі на окремі ділянки (секції), електрично роз'єднані ізолюючими парами анкерних ділянок або секційними ізоляторами. Ізоляція може бути порушена під час проходу струмоприймача ЕПС по межі розділу секцій; якщо таке замикання неприпустимо (при живленні суміжних секцій від різних фаз або їх приналежності до різних систем тягового електропостачання), між секціями розміщують нейтральні вставки. В умовах експлуатації електричне з'єднання окремих секцій здійснюють, включаючи секційні роз'єднувачі, встановлені у відповідних місцях. Секціонування необхідне також для надійної роботи пристроїв електропостачання в цілому, оперативного технічного обслуговування та ремонту контактної мережі з вимкненням напруги. Схема секціонування передбачає таке взаємне розташування секцій, у якому відключення однієї з них найменше впливає організацію руху поїздів. Секціонування контактної мережі буває поздовжнім та поперечним. При поздовжньому секціювання здійснюють поділ контактної мережі кожного головного шляху вздовж електрифікованої лінії у всіх тягових підстанцій і постів секціонування. В окремі поздовжні секції виділяють контактну мережу перегонів, підстанцій, роз'їздів та обгінних пунктів. На великих станціях, що мають кілька електрифікованих парків або груп колій, контактна мережа кожного парку або груп колій утворює самостійні поздовжні секції. На дуже великих станціях іноді виділяють окремі секції контактну мережу однієї чи обох горловин. Секціонують також контактну мережу у протяжних тунелях та на деяких мостах з їздою внизу. При поперечному секціонуванні здійснюють поділ контактної мережі кожного з головних шляхів протягом електрифікованої лінії. На станціях, що мають значний шляховий розвиток, застосовують додаткове поперечне секціонування. Число поперечних секцій визначається числом та призначенням окремих шляхів, а в ряді випадків і режимами торкання ЕПС, коли необхідно використовувати площу перерізу контактних підвісок сусідніх шляхів.
Секціонування з обов'язковим заземленням відключеної секції контактної мережі передбачають для шляхів, на яких можуть перебувати люди на дахах вагонів чи локомотивів, або колій, поблизу яких працюють підйомно-транспортні механізми (вантажно-розвантажувальні, екіпірувальні колії та ін.). Для забезпечення більшої безпеки працюючих у цих місцях відповідні секції контактної мережі з'єднують з іншими секціями секційними роз'єднувачами із заземлюючими ножами; ці ножі заземлюють секції, що відключаються при відключенні роз'єднувачів.
На рис. 8.22 наведено приклад схеми живлення та секціонування станції, розташованої на двоколійній ділянці лінії, електрифікованої на змінному струмі. На схемі показано сім секцій – чотири на перегонах та три на станції (одна з них із обов'язковим заземленням при її відключенні). Контактна мережа шляхів лівого перегону та станції одержує живлення від однієї фази енергосистеми, а шляхів правого перегону – від іншої. Відповідно виконано секціонування за допомогою ізолюючих сполучень та нейтральних вставок. На ділянках, де потрібна плавка ожеледиці, на нейтральній вставці встановлюють два секційні роз'єднувачі з моторними приводами. Якщо плавка ожеледиці не передбачена, достатньо одного секційного роз'єднувача з ручним приводом.
Для секціонування контактної мережі головних та бічних мереж на станціях застосовують секційні ізолятори. У деяких випадках секційні ізолятори використовують для утворення на контактній мережі змінного струму нейтральних вставок, які проходить ЕПС, не споживаючи струму, а також на шляхах, де довжина з'їздів недостатня для розміщення ізолюючих сполучення.
З'єднання і роз'єднання різних секцій контактної мережі, а також з'єднання з лініями живлення здійснюють за допомогою секційних роз'єднувачів. На лініях змінного струму, зазвичай, застосовують роз'єднувачі горизонтально-поворотного типу, лініях постійного струму – вертикально-рубающего. Керують роз'єднувачем дистанційно з пультів, встановлених у черговому пункті району контактної мережі, у приміщеннях чергових станцій та інших місцях. Найбільш відповідальні і роз'єднувачі, що часто перемикаються, встановлені в мережі диспетчерського телеуправління.
Розрізняють роз'єднувачі поздовжні (для з'єднання та роз'єднання поздовжніх секцій контактної мережі), поперечні (для з'єднання та роз'єднання її поперечних секцій), фідерні та ін. Їх позначають буквами російського алфавіту (наприклад, поздовжні -А, Б, В, Г; поперечні - П фідерні – Ф) та цифрами, що відповідають номерам шляхів та секцій контактної мережі (наприклад, П23).
Для забезпечення безпеки проведення робіт на відключеній секції контактної мережі або поблизу неї (у депо, на шляхах екіпірування та огляду дахового обладнання ЕПС, на шляхах навантаження та розвантаження вагонів та ін.) встановлюють роз'єднувачі з одним ножем, що заземлює.
Повітряна стрілка
Повітряна стрілка – утворена перетином двох контактних підвісок над стрілочним переведенням; призначена для забезпечення плавного та надійного проходу струмоприймача з контактного дроту одного шляху на контактний провід іншого. Перетин проводів здійснюється накладенням одного дроту (як правило, що примикає шляху) на інший (рис. 8.23). Для підйому обох проводів при підході струмоприймача до повітряної стрілки на нижньому дроті укріплена обмежувальна металева труба довжиною 1-1,5 м. Верхній провід розташовують між трубкою та нижнім проводом. Перетин контактних проводів над одиночним стрілочним перекладом здійснюють зі зміщенням кожного дроту до центру від осей шляхів на 360-400 мм і розташовують там, де відстань між внутрішніми гранями головок сполучних рейок хрестовини становить 730-800 мм. На перехресних стрілочних перекладах і т.з. глухих перетинах дроти перехрещуються над центром стрілочного переведення чи перетину. Повітряні стрілки виконують, як правило, фіксованими. Для цього на опорах встановлюють фіксатори, що утримують контактні дроти у заданому положенні. На станційних шляхах (крім головних) стрілки можуть бути виконані нефіксованими, якщо дроти над стрілочним переведенням розташовуються в положенні, заданому регулюванням зигзагів у проміжних опор. Струни контактної підвіски, що знаходяться поблизу стрілок, мають бути подвійними. Електричний контакт між контактними підвісками, що утворюють повітряну стрілку, забезпечує електричний з'єднувач, встановлений на відстані 2-2,5 м від місця перетину з боку дотепника. Для підвищення надійності застосовують конструкції стрілок з додатковими перехресними зв'язками між проводами обох контактних підвісок і подвійні струни, що ковзають.
Опори контактної мережі
Опори контактної мережі – конструкції для закріплення підтримуючих та фіксуючих пристроїв контактної мережі, що сприймають навантаження від проводів та інших елементів. Залежно від виду підтримуючого пристрою опори поділяють на консольні (одноколійного та двоколійного виконання); стійки жорстких поперечок (поодинокі або спарені); опори гнучких поперечок; фідерні (з кронштейнами тільки для дротів, що живлять і відсмоктують). Опори, на яких відсутні підтримуючі, але є пристрої, що фіксують, називаються фіксуючими. Консольні опори поділяють на проміжні для кріплення однієї контактної підвіски; перехідні, що встановлюються на поєднаннях анкерних ділянок, - для кріплення двох контактних проводів; анкерні, що сприймають зусилля від анкерування дротів. Як правило, опори виконують одночасно декілька функцій. Наприклад, опора гнучкої поперечки може бути анкерною, на стійках жорсткої поперечки можуть бути підвішені консолі. До стійк опор можна закріпити кронштейни для підсилювальних та інших проводів.
Опори виготовляють залізобетонними, металевими (сталевими) та дерев'яними. На вітчизняних ж. д. застосовують в основному опори із попередньо напруженого залізобетону (рис. 8.24), конічні центрифуговані, стандартної довжини 10,8; 13,6; 16,6 м. Металеві опори встановлюють у тих випадках, коли за несучою здатністю або за розмірами неможливо використовувати залізобетонні (наприклад, у гнучких поперечках), а також на лініях з високошвидкісним рухом, де пред'являються підвищені вимоги до надійності опорних конструкцій. Дерев'яні опори застосовують лише як тимчасові.
Для ділянок постійного струму залізобетонні опори виготовляють з додатковою стрижневою арматурою, розташованою в фундаментній частині опор і призначеною для зменшення пошкоджень арматури опор електрокорозією, що викликається блукаючими струмами. Залежно від способу встановлення залізобетонні опори та стійки жорстких поперечок бувають роздільні та нероздільні, що встановлюються безпосередньо в ґрунт. Необхідна стійкість нероздільних опор у ґрунті забезпечується верхнім лежнем або опорною плитою. Найчастіше застосовують нероздільні опори; роздільні використовують при недостатній стійкості нероздільних, а також за наявності ґрунтових вод, що ускладнюють встановлення нероздільних опор. В анкерних залізобетонних опорах застосовують відтяжки, які встановлюють уздовж колії під кутом 45° і кріплять до залізобетонних анкерів. Залізобетонні фундаменти в надземній частині мають склянку глибиною 1,2 м, в яку встановлюють опори і потім закладають пазухи склянки цементним розчином. Для заглиблення фундаментів та опор у ґрунт використовують переважно спосіб віброзанурення.
Металеві опори гнучких поперечок виготовляють зазвичай чотиригранної пірамідальної форми, їх стандартна довжина 15 і 20 м. Поздовжні вертикальні стійки з кутового прокату з'єднують трикутними гратами, виконаними з куточка. У районах, що відрізняються підвищеною атмосферною корозією, металеві консольні опори завдовжки 9,6 та 11 м закріплюють у ґрунті на залізобетонних фундаментах. Консольні опори встановлюють на призматичних трипроменевих фундаментах, опори гнучких поперечок - або на окремих залізобетонних блоках, або на фундаментах пальових з ростверками. Основу металевих опор з'єднують з фундаментами анкерними болтами. Для закріплення опор у скельних ґрунтах, пучинистих ґрунтах районів вічної мерзлоти та глибокого сезонного промерзання, у слабких та заболочених ґрунтах тощо застосовують фундаменти спеціальних конструкцій.
Консоль
Консоль – пристрій, що підтримує, закріплений на опорі, що складається з кронштейна і тяги. Залежно від числа шляхів, що перекриваються, консоль може бути одно-, дво- і рідше багатоколійною. Для виключення механічного зв'язку між контактними підвісками різних шляхів та підвищення надійності частіше використовують одноколійні консолі. Застосовують неізольовані, або заземлені консолі, при яких ізолятори знаходяться між тросом і кронштейном, що несе, а також у стрижні фіксатора, і ізольовані консолі з ізоляторами, розміщеними в кронштейнах і тягах. Неізольовані консолі (рис. 8.25) за формою можуть бути вигнутими, похилими та горизонтальними. Для опор, встановлених із збільшеним габаритом, застосовують консолі із підкосами. На поєднання анкерних ділянок при монтажі на одній опорі двох консолей використовують спеціальну траверсу. Горизонтальні консолі застосовують у тих випадках, коли висота опор є достатньою для закріплення похилої тяги.
При ізольованих консолях (рис. 8.26) можна проводити роботи на несучому тросі поблизу них без відключення напруги. Відсутність ізоляторів на неізольованих консолях забезпечує більшу стабільність положення троса, що несе, при різних механічних впливах, що сприятливо позначається на процесі струмознімання. Кронштейни та тяги консолей кріплять на опорах за допомогою п'ят, що допускають їх поворот уздовж осі колії на 90° в обидві сторони щодо нормального положення.
Гнучка поперечка
Гнучка поперечка – пристрій для підвішування та фіксації проводів контактної мережі, що підтримує, розташованих над кількома шляхами. Гнучка поперечка є системою тросів, натягнутих між опорами поперек електрифікованих шляхів (рис. 8.27). Поперечні несучі троси сприймають всі вертикальні навантаження від дротів ланцюгових підвісок, самої поперечки та інших дротів. Стріла провісу цих тросів повинна бути не меншою за Vio довжину прольоту між опорами: це зменшує вплив температури на висоту кріплення контактних підвісок. Для підвищення надійності поперечок використовують не менше двох поперечних несучих тросів.
Фіксуючі троси сприймають горизонтальні навантаження (верхній – від несучих тросів ланцюгових підвісок та інших дротів, нижній – від контактних дротів). Електрична ізоляція тросів від опор дозволяє обслуговувати контактну мережу без вимкнення напруги. Всі троси для регулювання їхньої довжини закріплюють на опорах за допомогою сталевих штанг з різьбленням; у деяких країнах із цією метою застосовують спеціальні демпфери, переважно для кріплення контактної підвіски на станціях.
Токосйом
Струмознімання – процес передачі електричної енергії від контактного дроту або контактної рейки до електроустаткування рухомого або нерухомого ЕПС через струмоприймач, що забезпечує ковзний (на магістральному, промисловому та більшій частині міського електротранспорту) або котиться (на деяких видах ЕПС міського електротранспорту) електричний контакт. Порушення контакту при струмозніманні призводить до виникнення безконтактної електродугової ерозії, наслідком чого є інтенсивне зношування контактного проводу і контактних вставок струмоприймача. При перевантаженні точок контакту струмом у режимі руху виникають контактна електровибухова ерозія (іскріння) та підвищений знос контактуючих елементів. Тривале навантаження контакту робочим струмом або струмом КЗ під час стоянки ЕПС може призвести до перепалу контактного дроту. У всіх випадках необхідно обмежувати нижню межу контактного натискання для заданих умов експлуатації. Надмірне контактне натискання, у т.ч. в результаті аеродинамічного впливу на струмоприймач, підвищення динамічної складової та викликане ними збільшення вертикального відтискання дроту, особливо у фіксаторів, на повітряних стрілках, у місцях сполучення анкерних ділянок і в зоні штучних споруд, може знизити надійність контактної мережі та струмоприймачів, а також збільшити інтенсивність зношування дроти та контактних вставок. Отже, верхню межу контактного натискання також необхідно нормувати. Оптимізацію режимів струмознімання забезпечують скоординовані вимоги до пристроїв контактної мережі та струмоприймачів, що гарантує високу надійність їх експлуатації за мінімальних наведених витрат.
Якість струмознімання може визначатися різними показниками (числом та тривалістю порушень механічного контакту на розрахунковій ділянці шляху, ступенем стабільності контактного натискання, близьким до оптимального значення, інтенсивністю зношування контактних елементів та ін.), які значною мірою залежать від конструктивного виконання взаємодіючих систем – контактної мережі та струмоприймачів, їх статичних, динамічних, аеродинамічних, демпфуючих та інших характеристик. Незважаючи на те, що процес струмознімання залежить від великої кількості випадкових факторів, результати досліджень та досвід експлуатації дозволяють виявити основоположні принципи створення систем струмознімання з необхідними властивостями.
Жорстка поперечка
Жорстка поперечка – служить для підвішування проводів контактної мережі, що розташовані над кількома (2-8) шляхами. Жорстка поперечка виконується у вигляді блокової металевої конструкції (ригеля), встановленої на двох опорах (рис. 8.28). Такі поперечки використовують також для прольоту, що розкривається. Ригель зі стійками з'єднаний шарнірно або жорстко за допомогою підкосів, що дозволяють розвантажити його в середині прольоту та зменшити витрату сталі. При розміщенні на ригелі освітлювальних приладів на ньому виконують підлогу з перилами; передбачають сходи для підйому на опори обслуговуючого персоналу. Встановлюють тверді поперечки гол. обр. на станціях та окремих пунктах.
Ізолятори
Ізолятори – пристрої для ізоляції дротів контактної мережі, які перебувають під напругою. Розрізняють ізолятори за напрямом застосування навантажень та місцем встановлення – підвісні, натяжні, фіксаторні та консольні; по конструкції - тарілчасті та стрижневі; за матеріалом – скляні, фарфорові та полімерні; до ізоляторів відносять також ізолюючі елементи
Підвісні ізолятори – порцелянові та скляні тарілчасті – зазвичай з'єднують у гірлянди по 2 на лініях постійного струму та по 3-5 (залежно від забруднення повітря) на лініях змінного струму. Натяжні ізолятори встановлюють в анкеруваннях проводів, в тросах, що несуть над секційними ізоляторами, в фіксуючих тросах гнучких і жорстких поперечок. Фіксаторні ізолятори (рис. 8.29 та 8.30) відрізняються від усіх інших наявністю внутрішнього різьблення в отворі металевої шапки для закріплення труби. На лініях змінного струму зазвичай застосовують стрижневі ізолятори, а постійного - і тарілчасті. В останньому випадку до основного стрижня зчленованого фіксатора включають ще один тарілчастий ізолятор із сережкою. Консольні фарфорові стрижневі ізолятори (мал. 8.31) встановлюють у підкосах та тягах ізольованих консолей. Ці ізолятори повинні мати підвищену механічну міцність, тому що працюють на вигин. У секційних роз'єднувачах та рогових розрядниках застосовують зазвичай фарфорові стрижневі, рідше тарілчасті ізолятори. У секційних ізоляторах на лініях постійного струму використовують полімерні ізолюючі елементи у вигляді прямокутних брусків з прес-матеріалу, а на лініях змінного струму -у вигляді циліндричних склопластикових стрижнів, на які одягнені електрозахисні чохли з фторопластових труб. Розроблено полімерні стрижневі ізолятори із сердечниками зі склопластику та ребрами із кремнійорганічного еластомеру. Їх застосовують як підвісні, секціонуючі та фіксаторні; вони перспективні для встановлення в підкосах і тягах ізольованих консолей, в тросах гнучких поперечок і т. п. У зонах промислового забруднення повітря та деяких штучних спорудах проводиться періодичне очищення (обмивання) порцелянових ізоляторів за допомогою спеціальних пересувних засобів.
Контактна підвіска
Контактна підвіска – одна з основних частин контактної мережі, є системою проводів, взаємне розташування яких, спосіб механічного з'єднання, матеріал і переріз забезпечують необхідну якість струмознімання. Конструкція контактної підвіски (КП) визначається економічною доцільністю, експлуатаційними умовами (максимальною швидкістю руху ЕПС, найбільшою силою струму, що знімається струмоприймачами), кліматичними умовами. Необхідність забезпечення надійного струмознімання при зростаючих швидкостях руху та потужності ЕПС визначила тенденції зміни конструкцій підвісок: спочатку прості, потім одинарні з простими струнами і складніші – ресорні одинарні, подвійні та спеціальні, в яких для забезпечення необхідного ефекту, гол. обр. вирівнювання вертикальної еластичності (або жорсткості) підвіски в прольоті, використовуються просторово-вантові системи з додатковим тросом або інші.
При швидкостях руху до 50 км/год задовільна якість струмознімання забезпечує проста контактна підвіска, що складається тільки з контактного дроту, підвішеного до опор А і контактної мережі (рис. 8.10,а) або поперечним тросам.
Якість струмознімання багато в чому визначається стрілою провісу дроту, що залежить від результуючого навантаження на провід, що складається з власної ваги дроту (при ожеледиці разом з льодом) та вітрового навантаження, а також від довжини прольоту та натягу дроту. На якість струмознімання великий вплив робить кут (що він менше, тим гірша якість струмознімання), значно змінюється контактне натискання, з'являються ударні навантаження в опорній зоні, відбувається посилений знос контактного проводу і струмознімальних вставок струмоприймача. Дещо покращити струмознімання в опорній зоні можна, застосувавши підвішування дроту у двох точках (рис. 8.10,6), що за певних умов забезпечує надійний струмознімання при швидкостях руху до 80 км/год. Помітно покращити струмознімання при простій підвісці можна, тільки суттєво зменшивши довжину прольотів з метою зниження стріли провісу, що в більшості випадків неекономічно, або застосувавши спеціальні дроти зі значним натягом. У зв'язку з цим застосовують ланцюгові підвіски (рис. 8.11), в яких контактний провід підвішений до троса, що несе, за допомогою струн. Підвіска, що складається з несучого троса та контактного дроту, називається одинарною; за наявності допоміжного дроту між несучим тросом та контактним дротом – подвійний. У ланцюговій підвісці трос, що несе, і допоміжний провід беруть участь у передачі тягового струму, тому вони з'єднані з контактним проводом електричними з'єднувачами або струмопровідними струнами.
Основною механічною характеристикою контактної підвіски прийнято вважати еластичність – відношення висоти підйому контактного дроту до прикладеної до нього та спрямованої вертикально вгору силі. Якість струмознімання залежить від характеру зміни еластичності в прольоті: чим вона стабільніша, тим краще струмознімання. У простих та звичайних ланцюгових підвісках еластичність у середині прольоту вища, ніж у опор. Вирівнювання еластичності в прольоті одинарної підвіски досягається установкою ресорних тросів довжиною 12-20 м, на яких кріплять вертикальні струни, а також раціональним розташуванням звичайних струн у середній частині прольоту. Постійнішою еластичністю мають подвійні підвіски, але вони дорожчі і складніші. Для отримання високого показника рівномірності розподілу еластичності у прольоті використовують різні способи її підвищення в зоні опорного вузла (установка пружинних амортизаторів та пружних стрижнів, торсійний ефект від скручування троса та ін.). У кожному разі розробки підвісок необхідно враховувати їх диссипативные характеристики, т. е. стійкість до впливу зовнішніх механічних навантажень.
Контактна підвіска є коливальною системою, тому при взаємодії з струмоприймачами може бути в стані резонансу, викликаного збігом або кратністю частот її власних коливань і вимушених коливань, що визначаються швидкістю проходження струмоприймача по прольоту із заданою довжиною. У разі резонансних явищ можливе помітне погіршення струмознімання. Граничною для струмознімання є швидкість поширення механічних хвиль уздовж підвіски. У разі перевищення цієї швидкості струмоприймачу доводиться взаємодіяти як би з жорсткою системою, що не деформується. Залежно від нормованих питомих натягу проводів підвіски така швидкість може становити 320-340 км/год.
Прості та ланцюгові підвіски складаються з окремих анкерних ділянок. Закріплення підвіски на кінцях анкерних ділянок можуть бути жорсткими або компенсованими. На магістральних ж. д. застосовують в основному компенсовані та напівкомпенсовані підвіски. У напівкомпенсованих підвісках компенсатори є тільки в контактному дроті, у компенсованих – ще й у тросі, що несе. При цьому в разі зміни температури проводів (внаслідок проходження по них струмів, зміни температури навколишнього середовища) стріли провісу троса, що несе, а отже, і вертикальне положення контактних проводів залишаються незмінними. Залежно від характеру зміни еластичності підвісок у прольоті стрілу провісу контактного дроту приймають у діапазоні від 0 до 70 мм. Вертикальне регулювання напівкомпенсованих підвісок здійснюють так, щоб оптимальна стріла провісу контактного проводу відповідала середньорічній (для даного району) температурі навколишнього повітря.
Конструктивну висоту підвіски – відстань між несучим тросом і контактним проводом у точках підвісу – вибирають виходячи з техніко-економічних міркувань, а саме – з урахуванням висоти опор, дотримання діючих вертикальних габаритів наближення будов, ізоляційних відстаней, особливо в зоні штучних споруд; крім того, повинен бути забезпечений мінімальний нахил струн при екстремальних значеннях температури навколишнього повітря, коли можуть виникнути помітні поздовжні переміщення контактного проводу щодо троса, що несе. Для компенсованих підвісок це можливо, якщо трос, що несе, і контактний провід виконані з різних матеріалів.
Для збільшення терміну служби контактних вставок струмоприймачів контактний провід розташовують у плані зигзагом. Можливі різні варіанти підвіски троса, що несе: в тих же вертикальних площинах, що і контактний провід (вертикальна підвіска), по осі шляху (напівкоса підвіска), з зигзагами, протилежними зигзагам контактного проводу (коса підвіска). Вертикальна підвіска має меншу вітростійкість, коса - найбільшу, але вона найбільш складна при монтажі та обслуговуванні. На прямих ділянках шляху переважно застосовується полукосая підвіска, на криволінійних – вертикальна. На ділянках з особливо сильними вітровими навантаженнями широко використовують ромбоподібну підвіску, в якій два контактні дроти, підвішені до загального троса, що несе, розташовуються біля опор з протилежними зигзагами. У середніх частинах прольотів дроти притягнуті один до одного жорсткими планками. У деяких підвісках поперечна стійкість забезпечується застосуванням двох несучих тросів, що утворюють горизонтальній площині свого роду вантовую систему.
За кордоном в основному застосовують ланцюгові одинарні підвіски, у т. ч. на швидкісних ділянках - з ресорними проводами, простими рознесеними опорними струнами, а також з тросами, що несуть, і контактними проводами, що мають підвищені натяги.
Контактний провід
Контактний провід – найбільш відповідальний елемент контактної підвіски, що безпосередньо здійснює контакт із струмоприймачами ЕПС у процесі струмознімання. Як правило, використовують один або два контактні дроти. Два дроти зазвичай застосовують при зніманні струмів понад 1000 А. На вітчизняних ж. д. застосовують контактні дроти з площею перерізу 75, 100, 120, рідше 150 мм2; за кордоном – від 65 до 194 мм2. Форма перерізу дроту зазнавала деяких змін; на поч. 20 ст. профіль перерізу набув форми з двома поздовжніми пазами у верхній частині – головці, що служать для закріплення на дроті арматури контактної мережі. У вітчизняній практиці розміри головки (рис. 8.12) однакові для різних площ перерізу; в інших країнах розмір голівки залежить від площі перерізу. У Росії контактний провід маркують літерами і цифрами, що вказують матеріал, профіль і площу перерізу мм2 (наприклад, МФ-150 - мідний фасонний, площа перерізу 150 мм2).
Широке поширення в останні роки набули низьколеговані мідні дроти з присадками срібла, олова, які підвищують зносо- та термостійкість дроту. Кращі показники по зносостійкості (в 2-2,5 рази вище, ніж у мідного дроту) мають бронзові мідно-кадмієві дроти, проте вони дорожчі за мідні, а їх електричний опір вищий. Доцільність застосування того чи іншого дроту визначається техніко-економічним розрахунком з урахуванням конкретних умов експлуатації, зокрема під час вирішення питань забезпечення струмознімання на високошвидкісних магістралях. Певний інтерес представляє біметалічний дріт (рис. 8.13), що підвішується в основному на прийомо-відправних шляхах станцій, а також комбінований сталеалюмінієвий дріт (контактна частина – сталева, рис. 8.14).
У процесі експлуатації відбувається зношування контактних проводів при струмозніманні. Розрізняють електричну та механічну складові зносу. Для запобігання обриву проводів через зростання напруг, що розтягують, нормується максимальне значення зносу (наприклад, для проводу з площею перерізу 100 мм знос, що допускається, становить 35 мм2); у міру збільшення зносу дроту періодично зменшують його натяг.
При експлуатації розрив контактного дроту може статися внаслідок термічного впливу електричного струму (дуги) у зоні взаємодії з іншим пристроєм, тобто внаслідок перепалу дроту. Найчастіше перепали контактного дроту відбуваються у таких випадках: над струмоприймачами нерухомого ЕПС внаслідок КЗ у його високовольтних ланцюгах; при підйомі або опусканні струмоприймача через перебіг струму навантаження або КЗ через електричну дугу; зі збільшенням контактного опору між проводом і контактними вставками струмоприймача; наявності ожеледиці; замиканні полозом струмоприймача різнопотеїціальних гілок ізолюючого сполучення анкерних ділянок та ін.
Основними заходами запобігання перепалам дроту є: підвищення чутливості та швидкодії захисту від струмів КЗ; застосування на ЕПС блокування, що перешкоджає підйому струмоприймача під навантаженням і примусово відключає її при опусканні; обладнання ізолюючих пар анкерних ділянок захисними пристроями, що сприяють гасенню дуги в зоні можливого її виникнення; своєчасні заходи, що запобігають ожеледі відкладення на проводах, та ін.
Несучий трос
Несучий трос – провід ланцюгової підвіски, прикріплений до підтримуючих пристроїв контактної мережі. До троса, що несе, за допомогою струн підвішується контактний провід – безпосередньо або через допоміжний трос.
На вітчизняних ж. д. на головних шляхах ліній, електрифікованих на постійному струмі, як несучий трос застосовують в основному мідний провід з площею перерізу 120 мм2, а на бічних коліях станцій -сталемедний (70 і 95 мм2). За кордоном на лініях змінного струму використовують також бронзові та сталеві троси перетином від 50 до 210 мм2. Натяг троса в напівкомпенсованій контактній підвісці змінюється в залежності від температури навколишнього повітря в межах від 9 до 20 кН, у компенсованій підвісці в залежності від марки дроту – в межах 10-30 кН.
Струна
Струна – елемент ланцюгової контактної підвіски, за допомогою якого один із її проводів (як правило, контактний) підвішується до іншого – троса, що несе.
По конструкції розрізняють: ланкові струни, складені з двох і більше шар-нирно зв'язаних ланок жорсткого дроту; гнучкі струни з гнучкого дроту чи капронового каната; жорсткі - у вигляді розпірок між проводами, що застосовуються значно рідше; петльові – з дроту або металевої смуги, вільно підвішеної на верхньому дроті та жорстко або шарнірно закріпленої у струнових затискачах нижнього (звичайно контактного); ковзаючі струни, закріплені одному з дротів і ковзні вздовж іншого.
На вітчизняних ж. д. найбільшого поширення набули ланкові струни з біметалічного сталемедного дроту діаметром 4 мм. Недоліком їх є електричне та механічне зношування в зчленуваннях окремих ланок. У розрахунках ці струни не розглядаються як струмопровідні. Такого недоліку позбавлені гнучкі струни з мідного або бронзового багатожильного дроту, жорстко прикріплені до струнових затискачів і виконують роль електричних з'єднувачів, розподілених уздовж контактної підвіски і не утворюють суттєвих зосереджених мас на контактному дроті, що характерно для типових поперечних електричних з'єднувачів, що використовуються при ланках непровідні струм струни. Іноді застосовують непровідні струни контактної підвіски з капронового каната, для кріплення яких потрібні поперечні електричні з'єднувачі.
Ковзаючі струни, здатні переміщатися вздовж одного з проводів, використовують у напівкомпенсованих ланцюгових контактних підвісках з малою конструктивною висотою, при встановленні секційних ізоляторів, у місцях анкерування троса на штучних спорудах з обмеженими вертикальними габаритами та в інших особливих умовах.
Тверді струни зазвичай встановлюють лише на повітряних стрілках контактної мережі, де вони виконують роль обмежувача підйому контактного дроту однієї підвіски щодо дроту інший.
Підсилюючий провід
Підсилюючий провід – провід, електрично з'єднаний з контактною підвіскою, що служить зниження загального електричного опору контактної мережі. Як правило, підсилюючий провід підвішують на кронштейнах з польового боку опори, рідше - над опорами або на консолях поблизу троса, що несе. Підсилюючий провід застосовують на ділянках постійного та змінного струму. Зниження індуктивного опору контактної мережі змінного струму залежить від характеристик самого дроту, а й його розміщення щодо проводів контактної підвіски.
Застосування підсилювального дроту передбачається на стадії проектування; як правило, використовується один або кілька багатодротяних проводів типу А-185.
Електричний з'єднувач
Електричний з'єднувач – відрізок дроту із струмопровідною арматурою, призначений для електричного з'єднання проводів контактної мережі. Розрізняють поперечні, поздовжні та обвідні з'єднувачі. Їх виконують із неізольованих проводів так, щоб вони не перешкоджали поздовжнім переміщенням проводів контактних підвісок.
Поперечні з'єднувачі встановлюють для паралельного з'єднання всіх проводів контактної мережі одного й того ж шляху (включаючи підсилювальні) і станціях для контактних підвісок декількох паралельних шляхів, що входять в одну секцію. Поперечні з'єднувачі монтують уздовж шляху на відстанях, що залежать від роду струму і частки перерізу контактних проводів у загальному перерізі проводів контактної мережі, а також від режимів роботи ЕПС на конкретних тягових плечах. Крім того, на станціях з'єднувачі розміщують у місцях торкання та розгону ЕПС.
Поздовжні з'єднувачі встановлюють на повітряних стрілках між усіма проводами контактних підвісок, що утворюють цю стрілку, в місцях сполучення анкерних ділянок - з двох сторін при неізолюючих сполученнях і з одного боку - при ізолюючих сполученнях та інших місцях.
Обвідні з'єднувачі застосовують у тих випадках, коли потрібно заповнити перерваний або зменшений переріз контактної підвіски через наявність проміжних анкерувань підсилювальних проводів або при включенні в трос ізоляторів для проходу через штучну споруду.
Арматура контактної мережі
Арматура контактної мережі – затискачі та деталі для з'єднання проводів контактної підвіски між собою, з підтримуючими пристроями та опорами. Арматура (рис. 8.15) ділиться на натяжну (стикові, кінцеві затискачі та ін.), підвісну (струнові затискачі, сідла та ін.), що фіксує (фіксуючі затискачі, тримачі, вушка та ін.), струмопровідну, механічно мало навантажену (затискачі живильні, сполучні та перехідні – від мідних до алюмінієвих дротів). Вироби, що входять до складу арматури, відповідно до їх призначення та технології виробництва (лиття, холодне і гаряче штампування, пресування та ін.) виконують з ковкого чавуну, сталі, мідних і алюмінієвих сплавів, пластмас. Технічні характеристики арматури регламентуються нормативними документами.
Контактна мережа
Густа контактна мережа у тролейбусному парку Сіетла
Контактна мережа- технічна споруда електрифікованих залізниць та інших видів транспорту (метро, трамвая, тролейбуса, фунікулера), що служить для передачі електроенергії з тягових підстанцій на електрорухомий склад.
Крім того, за допомогою контактної мережі забезпечується постачання нетягових залізничних споживачів (освітлення станцій, переїздів, живлення колійного інструменту).
Контактна мережа буває двох типів:
- Контактні рейки (на тролейбусі не використовуються).
Незважаючи на те, що на рейковому транспорті ходові рейки зазвичай застосовуються для відведення зворотного тягового струму, вони, як правило, не розглядаються як частина контактної мережі.
Основними елементами контактної мережі є:
- Опори та опорні конструкції
- Контактні підвіски
- Арматура та спецчастини
- Контактні, живильні та підсилювальні дроти, підключені до електричної мережі
У грудні 2003 року Департаментом електрифікації та енергопостачання ВАТ «Російські залізниці» було випущено інструкцію із застосування термодифузійного цинкування деталей та конструкцій контактної мережі. Дана інструкція поширюється на захисні цинкові покриття, що наносяться методом термодифузійного цинкування на різьбові деталі, арматуру, конструкції контактної мережі та інші вироби з вуглецевої та низьковуглецевої сталі, у тому числі підвищеної міцності, на чавунні деталі контактної мережі, включаючи чавунні віконці.
Повітряна контактна мережа
Контактна мережа трамваю
Складові частини повітряної контактної мережі:
- Несучий трос
- Арматура
- Спеціальні частини для контактної мережі (перетину, стрілки, секційні ізолятори)
- Підсилюючий провід
- Контактний провід
Повітряна контактна мережа підвішується на різних опорах. При цьому між точками підвіски спостерігається провисання контактного дроту. Велика стріла провисання шкодить контактній мережі, так як струмоприймач, що рухається вздовж контактного проводу, може в точках підвіски відриватися від проводу.
- Підвіска
У момент відриву між струмоприймачем та проводом утворюється електрична дуга. Відновлення контакту відбувається з ударом струмоприймача про провід. Також відбувається розгойдування струмоприймачів. Перелічені явища прискорюють зношування контактного проводу і струмоприймачів, погіршують якість струмозйома, а також створюють радіоперешкоди. Уникнути цих явищ дозволяють:
- Еластична підвіска. При цьому проходячи точку підвісу струмоприймач піднімає підвіс.
- Регулює натяг проводу з метою зменшення стріли провисання. Регулювання може здійснюватися як вручну, двічі на рік, і автоматично, з допомогою противаг. Деякі різновиди підвісок, наприклад, маятникова, не вимагають спеціальних пристроїв для регулювання натягу.
Контактна рейка
Контактна рейка- Жорсткий контактний провід, призначений для здійснення ковзного контакту з струмоприймачем рухомого складу (електровоза, моторного вагона).
Виготовляється з м'якої сталі, форма та поперечні розміри схожі з формою та розмірами звичайних рейок. Рейка кріпиться за допомогою ізоляторів до кронштейнів, які в свою чергу монтуються на шпали ходових рейок.
Секціонування контактної мережі
Для забезпечення можливості живлення контактної мережі від кількох тягових підстанцій, а також для ремонту окремих ділянок без відключення всієї контактної мережі секціонування контактної мережі. При цьому контактна мережа розбивається на ділянки, -т. н. секції. Кожна секція запитується окремим фідером від тягової підстанції. У разі несправності на тяговій підстанції ( або пошкодження фідера) зазвичай є можливість запитати секцію від іншої тягової підстанції. Таким чином, секціювання підвищує надійність контактної мережі, забезпечуючи безперебійну подачу електроенергії.
Ізолювання секцій
Для забезпечення надійної ізоляції секцій та запобігання утворенню дуги, яка може порушити ізоляцію між секціями при проходженні струмознімачів з однієї секції до іншої використовуються секційні ізолятори.
Wikimedia Foundation. 2010 .
Синоніми:Електрифікація залізниць Росії (СРСР) веде відлік з 1926 р., з відкриття руху приміських електропоїздів дільниці Баку-Сабунчи-Сураханы протяжністю 19 км. У Росії її перша електрифікована ділянка Москва-Митищі протяжністю 17,7 км введено в експлуатацію в 1929 р.
Пристрої електропостачання залізниць повинні забезпечувати: безперебійний рух поїздів (при необхідних розмірах руху); надійне електроживлення різних пристроїв залізничного транспорту; електропостачання всіх споживачів залізничного транспорту
Рухомий склад електрифікованих залізниць та система електропостачання складають єдиний електричний ланцюг. У систему електропостачання електрифікованих доріг входять пристрої, що становлять її зовнішню та тягову частини.
Система тягового електропостачання складається з тягових підстанцій та електротягової мережі, пристрій яких визначається застосовуваною системою електричної тяги.
Системи струму та напруги контактної мережі
Залізниці можуть бути електрифіковані за системою постійного або змінного струму. Однак в обох випадках на електрорухомому складі використовуються двигуни тягові постійного струму. Система тяги на трифазному змінному струмі не набула поширення через те, що призводить до обмеження напруги в мережі та швидкостей руху через особливості конструкції контактної підвіски. Як правило, застосовують систему живлення електрорухомого складу однофазним змінним струмом, який безпосередньо на локомотивах перетворюють на постійний струм.
Тягові підстанції на електрифікованих дорогах постійного струму виконують дві основні функції: знижують напругу трифазного струму, що підводиться, і перетворять його в постійний струм. Від тягових підстанцій електроенергію по лініях живлення подають у контактну мережу.
Тягові підстанції поділяються на підстанції постійного та змінного струму. Підстанції постійного струму розміщують з відривом 15- 20 км одна від одної, а змінного - з відривом 40-50 км, розташовуючи їх зазвичай у районі залізничної станції.
Електровоз постійного струму2ЕС10 «Граніт» із трифазними асинхронними тяговими двигунами.
Промисловий електровоз постійного струму ЕЛ2 (1,5 кВ), два верхні струмоприймачі і чотири бічні.
Електровози різних систем струму на станції стикування: ліворуч електровоз постійного струму ВЛ8 М, праворуч електровоз змінного струму ВЛ80 Т
Двосистемний електровозВЛ82 м
Тягова мережа
Тягова мережа складається з контактної та рейкової мереж, що живлять та відсмоктують ліній. Контактна мережа. На магістральних залізницях електроенергію до струмоприймачів електровозів та електропоїздів підводять повітряною контактною мережею.
Контактна мережа являє собою сукупність проводів, конструкцій та обладнання, що забезпечують передачу електричної енергії від тягових підстанцій до струмоприймачів електрорухомого складу.
Висота підвіски контактного дроту над рівнем верху головки рейки повинна бути на перегонах та залізничних станціях залізничного транспорту не нижче 5750 мм, а на залізничних переїздах – не нижче 6000 мм.
Відстань від осі крайньої залізничної колії до внутрішнього краю опор контактної мережі на перегонах та залізничних станціях має бути не менше 3100 мм.
Опори у виїмках повинні встановлюватися поза кюветами.
В особливо сильно снігозаносних виїмках (крім скельних) і на виходах з них (на довжині 100 м) відстань від осі крайньої залізничної колії до внутрішнього краю опор контактної мережі має бути не менше 5700 мм.
Перелік таких місць визначається відповідно власником інфраструктури, власником залізничних колій незагального користування.
На існуючих лініях до їх реконструкції, а також в особливо важких умовах на лініях, що знову електрифікуються, відстань від осі залізничної колії до внутрішнього краю опор контактної мережі допускається на залізничних станціях не менше 2450 мм, а на перегонах - не менше 2750 мм.
Усі зазначені розміри встановлюються для прямих ділянок колії. На кривих ділянках ці відстані повинні збільшуватися відповідно до габаритного розширення, встановленого для опор контактної мережі.
Усі зазначені розміри встановлені для прямих ділянок колії. На кривих ділянках ці відстані повинні збільшуватися відповідно до габаритного розширення, встановленого для опор контактної мережі.
Контактну мережу виконують як повітряних підвісок. При русі локомотива струмоприймач не повинен відриватися від контактного дроту, інакше порушується струмознімання та можливий перепал дроту. Надійна робота контактної мережі значною мірою залежить від стріл провісу дроту та натискання струмоприймача на провід.
Види контактних підвісок.На залізницях застосовують в основному ланцюгові контактні підвіски: одинарні, подвійні та одинарні з ресорними тросами.
Мал. Ланцюгові контактні підвіски- одинарна ( а), подвійна ( б) та одинарна з ресорними тросами ( в): 1 - контактний провід; 2 - струна; 3 - несучий трос; 4 - Допоміжний провід; 5 - ресорний трос
Мал. Ланцюгова підвіска: 1 – опора; 2 – тяга; 3 – консоль; 4 – ізолятор; 5 - несучий трос; 6 – контактний провід; 7 – струни; 8 – фіксатор; 9 – ізолятор
За способом натягу проводіврозрізняють некомпенсовані, напівкомпенсовані та компенсовані ланцюгові підвіски. Для регулювання натягу проводів контактну мережу ділять на механічно незалежні друг від друга ділянки. На кінцях цих ділянок, званих анкерними, дроти закріплюють (анкерують) до опорних пристроїв. Для зменшення стріл провисання при сезонній зміні температури обидва кінці контактного проводу (іноді і троса, що несе) відтягують до анкерних опор і через систему блоків і ізоляторів до них підвішують вантажні компенсатори
У некомпенсованою ланцюгової підвіски дроту жорстко закріплюють по кінцях на анкерних опорах. Натяг у них і стріла провисання змінюються залежно від температури, вітрового навантаження та ожеледиці.
У напівкомпенсованою ланцюговій підвісці за допомогою вантажів компенсаторів 5 автоматично підтримується натяг контактного дроту при зміні метеорологічних умов, а трос, що несе, закріплений на опорах 1 (рис. 2, а). При такій підвісці відстань між опорами зазвичай дорівнює 60-70 м. Застосування ресора підвішування контактного дроту до несучого троса біля опор при напівкомпенсованій підвісці (рис. 1, в) дозволяє забезпечити надійний струмознімання для швидкостей руху до 120 км/год. На схемі рис. 2 б: 2 - відтяжка; 3 - несучий трос; 4 - обмежувач коливань вантажів; 6 – нерухомий ролик; 7-рухливі ролики; 8 – ізолятори.
При компенсованою ланцюговій підвісці (див. рис. 2, б) в контактному проводі 9 і тросі, що несе, автоматично підтримується практично постійне натяг. Компенсована підвіска забезпечує нормальний струмознімання при швидкостях руху до 160 км/год і вище.
Пристрої секціонування контактної мережі.У місцях примикання перегонів до станції та в окремих випадках на перегонах застосовують ізолюючі сполучення анкерних ділянок, які забезпечують так зване поздовжнє секціонування контактної мережі.
Ф1-Ф6 – фідерні роз'єднувачі.
Н1, Н2 – роз'єднувачі нейтральних вставок.
П1, П2 – поперечні роз'єднувачі.
В, Г – поздовжні роз'єднувачі.
При живленні окремих ділянок від різних фаз змінного струму застосовують поєднання анкерних ділянок з нейтральною вставкою . Конструктивно воно складається із двох повітряних проміжків, розташованих послідовно. Нейтральну вставку проектують так, щоб за будь-яких поєднань піднятих струмоприймачів електровозів і електропоїздів виключалася можливість одночасного замикання обох повітряних проміжків, тобто. з'єднання різних секцій контактної мережі.
Для поділу контактної мережістанцій на електрично незалежні ділянки застосовують секційні ізолятори. Електричне з'єднання або роз'єднання окремих секцій підвіски контактної здійснюють поздовжніми секційними роз'єднувачами.
Стикування ділянок змінного та постійного струму. Стикування таких ділянок здійснюють на наших залізницях одним із двох способів. Перший спосіб - це секціонування контактної мережі станції стикування з перемиканням окремих секцій харчування від фідерів постійного чи змінного струму, другий - застосування електрорухомого складу подвійного живлення, тобто. на електровозі відбувається перемикання з постійного струму на змінний та навпаки.
Контактна мережа станцій стикування має групи ізольованих секцій: постійного струму, змінного струму та перемикання. У секції, що перемикаються, подається електроенергія через так звані пункти угруповання. Контактну мережу з одного роду струму на інший перемикають спеціальними перемикачами з моторними приводами, що встановлюються на пунктах угруповання. До кожного пункту підведені дві лінії живлення змінного струму і дві - постійного від тягової підстанції постійно-змінного струму.
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 відстані з 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.
Призначення та види тягових мереж
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 дроті 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 устаткування - , 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.
Пристрій контактної мережі
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 швидкостях руху 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, що 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 харчуватися 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.
Станції стикування змінного та постійного струму
Один із способів стикування ліній, електрифікованих на різних родах струму - це секціонування 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 систему маршрутно-релейної централізації управління стрілками і 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.
Вимоги до пристроїв електропостачання
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 годин 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