Система электроснабжения электротранспорта
В современных условиях резко возрастает роль электротранспорта в транспортном обслуживании населения наших городов. Открывается троллейбусное и трамвайное движение в новых городах, расширяются транспортные существующие сети, прокладываются маршруты трамвая и троллейбуса в пригородные зоны, места отдыха. В ряде городов построены и успешно эксплуатируются скоростные линии трамвая, значительно сокращающие время нахождения пассажиров в пути. Все чаще применяется подземная прокладка таких линий в зонах густой застройки. Разновидность городского электротранспорта, промежуточная между трамваем и метрополитеном, получила название метротрам. Такие линии существуют в Волгограде, Киеве, Саратове.
Контактные сети трамвая и троллейбуса представляет собой сложное техническое сооружение. Контактные сети подвержены, воздействию атмосферных явлений, связаны с работой расположенных рядом сооружений, принадлежащих разным организациям, нередко повреждаются при дорожно-транспортных происшествиях. Их обслуживание затруднено из-за больших потоков транспорта и пешеходов.
Электрическая энергия для всех потребителей (промышленности, населения города, трамвая, троллейбуса и др.) вырабатывается на электрической станции в виде переменного трехфазного тока с частотой 50 Гц. Выработанная энергия передается чаще всего на значительное расстояние от электростанции к потребителям по линии электропередачи(ЛЭП). Для уменьшения потерь энергии в ЛЭП напряжение повышается на трансформаторной подстанции до уровня 35; 110; 220 кВ и более в зависимости от удаленности потребителей. Вблизи от места потребления на понижающей подстанции уровень напряжения снижается до 6 и 10 кВ. Отсюда электроэнергия направляется потребителям. Питание тяговых подстанций городского электротранспорта осуществляется по кабельным (в редких случаях воздушным) трехфазным линиям. На тяговой подстанции напряжение понижается до 600 В и переменный ток преобразуется выпрямителями в постоянный. По питающим линиям положительной и отрицательной полярности электроэнергия подается в контактные провода трамвая или троллейбуса. Подвижной состав трамваев и троллейбусов получает электроэнергию через контакт токоприемников с контактным проводом, в трамвае второй контакт осуществляется через колесные пары и рельсы.
Схемы внешнего и внутреннего электроснабжения
В современных условиях тяговые подстанции получают энергию не от одной электрической станции, а от энергетической системы, объединяющей многие электростанции линиями электропередачи (ЛЭП). Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса находятся в городе и электроснабжение получают, как правило, от подстанций, распределительных пунктов (РП), центров питания (ЦП) электрических систем.
При рассмотрении схемы электроснабжения выделяют две части:
внешнее электроснабжение, включающее в себя все устройства от центра питания до тяговой подстанции, вместе с кабельными (воздушными) линиями;
внутреннее электроснабжение, включающее в себя тяговые подстанции и все элементы тяговой сети; контактную и рельсовую сеть, питающие линии.
Контактная сеть делится на электрически изолированные друг от друга участки, называемые секциями контактной сети. Секции отделяются на границах изоляторами, которые называются секционными изоляторами. Каждой секции присваивается номер или название. Внутри секции могут, быть секционные изоляторы, которые называются промежуточными и служат для оперативных переключений при перераспределении нагрузки. В нормальном режиме работы они шунтируются электрическими перемычками.
Внутреннее электроснабжение выполняется в виде централизованного или децентрализованного питания контактной сети. Централизованную схему применяют при подстанциях, имеющих большую мощность, позволяющую питать весь примыкающий к ней район контактной сети, которая состоит из секций, расположенных в разном удалении от подстанции.
При децентрализованной схеме секции питаются от двух соседних подстанций, либо от любой из них, либо каждая подстанция питает примыкающую половину секции. При выходе из строя одной из подстанций ее нагрузка передается на соседнюю.. Каждая подстанция должна иметь соответствующий резерв мощности.
Выбирая ту или иную систему электроснабжения, предпочтение отдается той, которая обладает высоким уровнем надежности и обеспечивает гибкость управления. Под надежностью понимается безотказность,- долговечность и ремонтопригодность, т. е, возможность непрерывно и длительно сохранять работоспособность в определенных режимах и быть приспособленной к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей в процессе технического обслуживания и проведения ремонтов. Ремонтопригодность имеет целью снижение затрат времени, труда и средств на техническое обслуживание и ремонт оборудования и повышение на этой основе эффективности его использования в процессе эксплуатации.
В эксплуатации имеют место разные, условия работы системы электроснабжения: нормальный, вынужденный и аварийный режимы работы.
При нормальном режиме все элементы системы работают с наиболее высокими технико-экономическими показателями, обеспечивая питание подвижного состава в расчетных размерах, определенных для наиболее загруженного часа и при наиболее тяжелых условиях движения.
Вынужденный режим наступает, когда выходит из строя один из основных элементов системы: тяговая подстанция, преобразовательный агрегат или питающая линия. Движение подвижного состава идет нормально при использовании дополнительных элементов оборудования (зарезервированных ранее). При этом допускаются, предельные по нормам нагрузки на элементах системы электроснабжения и потери напряжения в тяговой сети. На этот период допускаются ухудшения экономических показателей работы.
Аварийный режим наступает при тяжелых повреждениях элементов системы электроснабжения, когда движение в расчетных размерах становится невозможным. В этом режиме движение либо сокращается, либо прекращается полностью.
Особенности работы тяговых сетей
Работа тяговых сетей отличается от работы других систем электроснабжения рядом существенных особенностей. Для трамвая и троллейбуса в соответствии с ГОСТ 6962-75 установлено номинальное напряжение 600 В с допустимыми отклонениями на токоприемнике электроподвижного состава в наибольших значениях до 700 В и наименьших 400 В. Тяговые нагрузки постоянно изменяются в очень широких пределах по времени и месту - приложения на контактной сети во время торможения тяговые двигатели подвижного состава могут быть переведены в генераторный режим и отдавать электрическую энергию в тяговую сеть, осуществляя рекуперацию.
Контактная сеть, являясь наиболее ответственным элементом системы электроснабжения, по своему устройству не имеет резерва в виде дублирующих устройств, а обслуживание ее затруднено потоками транспорта и пешеходов, особенно в условиях интенсивного движения. Поэтому к устройству контактной сети нужно подходить очень внимательно, а монтаж и ремонтные работы выполнять очень тщательно, имея в виду, что повреждение какого-нибудь ее элемента может вывести из работы большой участок сети и дезорганизовать движение не только трамвая или троллейбуса, но и другого транспорта.
Отличительной особенностью работы рельсовой сети является малая изоляция рельсов от земли. Земля - хороший проводник электрического тока, поэтому часть тока, возвращающаяся на подстанцию, ответвляется в землю и проходит как по земле, так и по подземным металлическим сооружениям (трубам каркасам подземных сооружений, броне и оболочкам кабелей и др.). Токи утечки из рельс в землю называются блуждающими токами.
Задание к выполнению практического занятия №2
на тему: «Изучение систем электроснабжения»
Темы рефератов:
1. Система электроснабжения города.
2. Система электроснабжения промышленного предприятия.