Тяговые подстанции. Контактная сеть. Преимущества электротяги на переменном токе.

Тяговые подстанции

Сооружение, в котором расположено оборудование, предназначенное для трансформации, преобразования и распределения электрической энергии, используемой на электрифицированных железных дорогах, трамвайных и троллейбусных линиях, в метрополитене.

На магистральных железных дорогах общего пользования и путях промышленного транспорта, работающих на переменном токе промышленной частоты, Т. п. выполняются в виде трансформаторных подстанций (См. Трансформаторная подстанция) и служат для понижения напряжения трёхфазного тока, получаемого от энергосистем, до необходимого значения —27,5 кв на магистральных железных дорогах и 6—10 кв на путях промышленного транспорта. На электрифицированных участках, работающих на переменном токе пониженной частоты (16 и 25 гц), Т. п. предназначены для понижения напряжения однофазного тока, получаемого от специальных электростанций, или преобразования трёхфазного тока промышленной частоты, получаемого от энергосистем, в однофазный ток пониженной частоты (см. Преобразовательная подстанция). На линиях, работающих на постоянном токе, Т. п. преобразуют трёхфазный переменный ток в постоянный ток напряжением 275 в (подземная электровозная откатка), 600 и 825 в (городской и промышленный транспорт), 1650 в (промышленный транспорт), 3300 в (магистральные железные дороги).

В СССР Т. п. железнодорожного транспорта обычно используются также и для питания электроэнергией не тяговых потребителей различных железнодорожных служб, промышленных, с.-х. и коммунально-бытовых предприятий, расположенных в районах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам.

Т. п. бывают без постоянного обслуживающего персонала — с автоматическим и телеуправлением (на магистральных железных дорогах, в метрополитене, на трамвайных и троллейбусных линиях) и с постоянным обслуживающим персоналом (на путях промышленного транспорта и др.).

По конструктивному выполнению различают Т. п. открытого типа, в которых основное оборудование размещается на открытом воздухе, и закрытого типа — с основным оборудованием, находящимся в здании. Применяют также передвижные Т. п. с оборудованием, обычно размещенным на железно-дорожном подвижном составе, которые предназначены главным образом для резерва на случай выхода из строя стационарных Т. п.

Система устройств, предназначенных для передачи электрической энергии от электрических станций через тяговые подстанции (См. Тяговая подстанция) электровозам, моторным вагонам, трамваям или троллейбусам. Передача электрической энергии осуществляется через скользящий контакт между контактным проводом (См. Контактный провод) или контактным рельсом (См. Контактный рельс) и Токосъёмником (токоприёмником) подвижного состава. Контактный провод располагается, как правило, над рельсовым путём или вдоль трассы безрельсового транспорта, а рельс — на уровне ходовых частей подвижного состава. Контактный провод прикрепляют к поддерживающим конструкциям — обычно к опорам контактной сети, реже к стенам домов и др. строениям (трамвайные и троллейбусные сети) при помощи гибких элементов (тросов и проволок), располагаемых вдоль контактного провода (цепные контактные подвески) или поперёк него (простые контактные подвески). Опоры К. с. могут быть железобетонными, стальными и деревянными. Крепление контактных подвесок к опорам осуществляют с помощью арматуры и Изоляторов. Для надёжной работы и удобства обслуживания К. с. делят на секции. В отдельные секции выделяют перегоны и промежуточные станции, а на крупных станциях — группы электрифицированных путей. При ремонте, требующем снятия напряжения, отключают только одну секцию, не нарушая питания электроэнергией др. участков. Ж.-д. опоры К. с. используют также для подвески проводов, по которым подаётся электроэнергия к линейным ж.-д. потребителям, а также для размещения др. проводов, например телеуправления тяговыми подстанциями, всевозможными переключающими устройствами в схеме секционирования и др.

Преимущества электротяги на переменном токе.

Уменьшение силы тока в КС за счет применения высокого напряжения 25кВ. Следствие - более длинные интервалы между тяговыми подстанциями и уменьшение количества самих подстанций. Любое необходимое напряжение на электровозе и электропоезде можно получить за счет трансформатора, который имеет кпд, близкий к 100% и очень высокую надежность. (при постоянном токе для этих целей используются электромашинные преобразователи (мотор-генераторы) или электронные статические преобразователи, которые дОроги и ненадежны. На переменном токе на электровоз можно передавать гораздо большую мощность, чем на постоянном. Отсюда и ограничение 200км/ч для скоростных поездов на постоянном токе. КС переменного тока можно использовать, как резервное питание для устройств СЦБ. На постоянном токе кроме основной ВСЛСЦБ на опоры КС еще вешают ВЛПЭ. На переменном токе проще погасить электрическую дугу, которая возникает при проходе секционных изоляторов, при пробое воздушных промежутков (молниезащита), при переключениях мачтовых разъединителей, поскольку дуга может сама погаснуть при переходе фазы через нулевое значение, причем вне зависимости от наличия в цепи реактивных сопротивлений. (На постоянном токе наличие реактивных сопротивлений только усугубляет ситуацию с дугогашением). Проще конструкция тяговых подстанций. Нетрудно догадаться, что один мощный выпрямитель гораздо ненадежнее, чем выпрямитель на порядок меньшей мощности на каждом электровозе/мотор-вагоне. Есть еще ряд мелких преимуществ...