Рекомендуемая литература: [1–3,5,7].
2. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
2.1. Общие понятия
Система электроснабжения электрифицированных железных дорог является частью Единой системы энергоснабжения страны и состоит из систем внешнего электроснабжения и тягового электроснабжения (рис. 2.1).
Система внешнего энергоснабжения (в дальнейшем – энергосистема) – это объединение крупных электрических станций, связанных линиями электропередачи и совместно питающих потребителей электрической энергией. Энергосистема объединяет электростанции различных типов: тепловые (ТЭС), где используются разнообразные виды органического топлива, гидроэлектростанции (ГЭС) и атомные (АЭС) (рис. 2.1). Все электростанции, объединены в Единую энергетическую систему через повышающие трансформаторные подстанции для параллельной работы на общую нагрузку [5].
Рис. 2.1. Упрощенная схема питания электрифицированной железной дороги переменного тока
Мощные гидроэлектростанции вырабатывают электроэнергию напряжением 10–20 кВ и обычно располагаются в удаленных от центра местах, а тепловые станции – в местах добычи топлива (уголь, торф, сланцы). Передача электроэнергии от этих электростанций осуществляется в районы потреблений высоковольтными линиями 500–1150 кВ. Известно, что при передаче одинакового количества энергии при высоком и низком напряжениях, в первом случае потери напряжения и энергии будут меньше, уменьшится стоимость потерянной энергии. Далее напряжение снижается до 110(220) кВ и подается в замкнутую кольцевую сеть. В эту же сеть поступает энергия и от районных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), расположенных на территориях предприятий и жилых массивов. Кроме электроэнергии, ТЭЦ снабжают предприятия и жилые дома теплом и горячей водой [1].
На рис. 2.1 изображена схема электроснабжения электрифицированной железной дороги на переменном токе. В верхней части изображена упрощенная схема единой энергетической системы страны, или так называемая система внешнего электроснабжения железных дорог. На ней для наглядности изображены только одна удаленная ГЭС и одна ТЭЦ.
Система тягового электроснабжения (рис. 2.1) состоит из тяговых подстанций, тяговой сети и электроподвижного состава, питающегося от тяговой сети.
Назначение тяговых подстанций (ТП) состоит в том, чтобы понизить напряжение до значения, которое необходимо иметь в сети. По роду тока в тяговой сети они бывают переменного тока (25 кВ) и постоянного (3 кВ).
Тяговая сеть состоит из контактной сети, рельсового пути, питающих и отсасывающих линий (фидеров), а также других проводов и устройств, присоединяемых по длине линии к контактной подвеске непосредственно или через специальные автотрансформаторы [6].
В нижней части (рис. 2.1) схематично изображены тяговые подстанции, питающие контактную сеть и электроподвижной состав (ЭПС) на переменном токе системы 25 кВ. Наряду с традиционными системами постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного – 25 кВ в настоящее время существуют и другие перспективные системы, различающиеся родом тока и уровнем напряжения в контактной сети и на ЭПС.