4. Режим напряжения в тяговой сети
4.1. Уровень напряжения в тяговой сети и его стабильность
Уровень напряжения в контактной сети зависит от многих факторов:
1) тока поезда, постоянно изменяющегося в зависимости от профиля;
2) уровня напряжения, изменяющегося при удалении от подстанции;
3) влияния числа поездов в фидерной зоне на уровень напряжения;
4) влияния токов, расположенных как на своем пути, так и на соседнем. При системе постоянного тока – при наличии ПС и ППС, при переменном токе – даже при отсутствии ПС и ППС за счет сопротивления взаимной индукции;
5) влияния, оказываемого нагрузками соседней межподстанционной зоны (МПЗ);
6) уровня напряжения, уменьшающегося при увеличении межподстанционных зон.
Уровень напряжения особенно важно определять при вынужденном режиме работы тяговой сети.
Вынужденный режим заключается в плановом или аварийном отключении ТП или повреждении питающего фидера.
Питание двух МПЗ осуществляется от двух смежных тяговых подстанций по схеме двухстороннего питания. Однако так как длина фидерной зоны увеличивается в 2 раза, то увеличиваются и потери напряжения.
При системе переменного тока организовать такую же двухстороннюю схему питания как для постоянного тока невозможно. так как соседние МПЗ питаются от напряжения разных фаз, поэтому смежные и отключенные тяговые подстанции МПЗ питаются от подстанций, оставшихся в работе ТП по схеме одностороннего питания.
Здесь, как и при системе постоянного тока, наименьший уровень напряжения в контактной сети будет вблизи отключенной ТП. Для вынужденного режима допускается снижение напряжения в контактной сети до 19 кВ.
Для надежного питания участков в вынужденном режиме предусмотрены на дистанциях электроснабжения передвижные трансформаторы. Для вынужденного режима проверяют наибольшие токи фидеров, минимальный уровень напряжения, пропуск поездов с увеличенным межпоездным интервалом. Считается, что в вынужденном режиме должен обеспечиваться пропуск по фидерной зоне, по крайней мере одного поезда.
Доказано, что наибольшую пропускную способность обеспечивает следующий режим пропуска поездов. На фидерную зону выпускают максимальное число поездов, чтобы уровень напряжения в конце зоны одностороннего питания был равен 19 кВ.
Пример реального уровня напряжения на ТП см. на рис. 4.1.
Уровень напряжения характеризуется отклонением, колебанием, перенапряжением, провалом напряжения и импульсным напряжением.
Нормы отклонений и колебаний по ГОСТ Р 54149-2010 U = ±10 % Uн [12].
Рис. 4.1. Осциллограмма напряжения тяговой подстанции для двух плеч питания
Отклонение напряжения – изменение напряжения не более чем на 10 %, имеющее продолжительность более 1 минуты; изменение напряжения, при котором успевает измениться скорость электропривода (рис. 4.1).
Колебания напряжения – изменения уровня напряжения (кратковременные в течение менее 1 минуты) не сказываются на скорости электровоза, однако вызывают рывки, буксование.
Понижение напряжения более чем на 10 %, имеющее продолжительность более 30 с, называется провалом напряжения.
Увеличение напряжения более чем на 10 % продолжительностью более 30 с с последующим восстановлением называется перенапряжением.
Импульсное перенапряжение происходит при грозовых разрядах и коммутационных переключениях.