Системы тягового электроснабжения
ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ электроподвижного состава энергией создается система тягового электроснабжения, в которую входят тяговые сети и тяговые подстанции. Системы тягового электроснабжения классифицируются по роду и частоте тока, номинальному напряжению на токоприемниках эксплуатируемого электроподвижного состава.
Общие сведения
Получаемая в системе тягового электроснабжения электроэнергия расходуется в основном на тягу, а также используется для питания различных технических средств и электроустановок, принадлежащих службам дорог, дистанциям, депо и другим производственным подразделениям (см. Нетяговые потребители).
Система передачи электроэнергии
В основном для передачи электроэнергии на электроподвижной состав используется контактный провод и реже контактный (третий) рельс, в частности на первом электрифицированном участке Балтимор-Огайо (США), на некоторых городских ж. д., метрополитенах. Вначале электрификация ж.д. осуществлялась по системе постоянного тока, совершенствование которой в дальнейшем сводилось к повышению напряжения в контактной сети: 650 В на участке Балтимор-Огайо; 1200 В - на пригородной линии Баку-Сабунчи-Сураханы (1926 г., Азербайджан, быв. СССР); 1200 и 1500 В в 20-х гг. 20 в. на ж. д. Англии, Франции; 1500 (1650) В - на пригородных участках и 3000 (3300) В на первом магистральном ж.-д. участке в России. Впоследствии в основном использовалось напряжение 3000 (3300) В. Однако при таком напряжении стоимость тягового электроснабжения на постоянном токе велика, что объясняется необходимостью иметь большую площадь сечения проводов контактной сети, располагать тяговые подстанции на расстоянии 20-25 км одна от другой. Была сделана попытка повысить напряжение до 6000 В (опытный участок Гори-Цхинвали на Закавказской железной дороге, быв. СССР), исследовалась возможность использования напряжения 12-20 кВ (Россия, Польша, Италия).
В системе тяги на переменном токе, которая возникла в начале 20 в., напряжение в контактной сети значительно выше. В ряде стран применяют для тяги ток пониженной частоты: 16 2/3 Гц при напряжении 15 кВ (ж. д. Германии, Швейцарии, Австрии, Швеции, Норвегии) и 25 Гц (США) при 11 кВ. Широкое применение получила система переменного тока промышленной E0 и 60 Гц) частоты напряжением 25 кВ (Россия и другие страны СНГ, Великобритания, Франция, Испания, Япония, ЮАР и др.) и ее разновидность - автотрансформаторная система 2x25 кВ.
Там, где стыкуются электрифицированные ж.-д. линии с разными системами тягового электроснабжения, используют многосистемный ЭПС либо сооружают станции стыкования.
Созданию системы электроснабжения предшествуют электрические расчеты, целью которых является: определение необходимого числа тяговых подстанций и их рациональное размещение; определение параметров контактной сети (марки и площади сечения проводов, способы подвешивания, выбор типа опор и поперечин и т.д.); оценка пропускной способности ж. д. по устройствам тягового электроснабжения; исследования режимов напряжения на токоприемниках ЭПС и взаимодействия их с контактной сетью, т. е. условия токосъема. Рассматриваются вопросы защиты сетей от токов короткого замыкания (КЗ), повышения качества электроэнергии, защиты от блуждающих токов, предотвращения мешающего влияния тягового электроснабжения на работу смежных линий и устройств и др.