Лінії передачі для електропостачання нетягових споживачів залізниць

Навантаження нетягових споживачів

Залізничні лінійні споживачі можуть бути стаціонарними та пересувними. До перших відносяться силові та освітлювальні пристрої локомотивних та вагоноремонтних заводів, основних і оборотних депо, кола освітлення територій пасажирських та службових будівель залізничних станцій, а також автоблокування, зв’язок, пристрої освітлення роз’їздів, службових та побутових будівель на перегонах, мостів та ін. До других відносяться колійний електроінструмент та механізми, що переміщуються в залежності від місця ремонту.

Для електропостачання лінійно розподіленого навантаження, розташованого вздовж залізниці, застосовують лінії трифазного струму напругою 6, 10, 25 та 35 кВ у трипровідному виконанні, а також лінії 25 кВ, де замість третього проводу використовують рейки – система «два проводи – рейки» (ДПР). Умови роботи лінії ДПР різко відмінні. Неоднорідність фаз, значний електромагнітний вплив тягового струму в контактному проводі і рейках, умови повернення струму по рейках і частково по землі ускладнюють задачу електричного розрахунку лінії ДПР (рис. 11.1).

 

 

Рисунок 11.1. Лінія «два проводи – рейки»

 

Параметри системи ДПР

При симетричному навантаженні лінію ДПР можна розглядати як дві однопровідні лінії «провід-земля». Для ліній ДПР зазвичай застосовують консольну схему живлення, тобто вони розімкнені в середині тягових ділянок. Розглянемо опори рейок. Внаслідок поверхневого ефекту активний опір рейок більший від омічного в 5...10 разів. В залежності від струму опір рейок Ом/км; внутрішній індуктивний опір теж досить великий ( Ом/км). Повний опір змінному струмові частотою 50 Гц системи «рейка-земля» для одиниці довжини колії складає

, (11.1)

де - еквівалентний радіус рейки.

Замінюючи 2 рейки залізничної колії одним проводом з еквівалентним радіусом , маємо

, (11.2)

де - відстань між осями рейок.

При двоколійній лінії , (11.3)

де - відстань між осями двох колій.

ЕРС взаємоіндукції в контурі «рейки-земля» . (11.4)

Струм у рейках, зумовлений цією ЕРС,

. (11.5)

Спад напруги в фазному проводі лінії ДПР з урахуванням ЕРС взаємоіндукції, обумовленої струмом у рейках залізничної колії,

. (11.6)

Тому повний опір фази лінії ДПР з урахуванням повернення струму землею і частково рейками

, (11.7)

де – опір контуру «провід–земля»;

– повний опір взаємоіндуктивності між контурами «провід лінії ДПР–земля» та «рейки–земля».

 

Електричний розрахунок лінії ДПР

Електровози змінного струму – це однофазне навантаження. Тому навіть на початку лінії ДПР на шинах 25 кВ тягової підстанції напруга несиметрична. Навантаження самої лінії ДПР симетричне. Нехай лінія ДПР протяжністю живить декілька трифазних нетягових навантажень , що розташовані на відстані від її початку. Розрахункове значення струму навантаження лінії ДПР

. (11.8)

 

Розрахункове значення струму тягового навантаження в контурі «провід лінії ДПР–земля» (з урахуванням рейок) має три складові: перша обумовлена струмом в розглядуваному контурі, друга – взаємною індукцією з контуром іншої фази, яка викликана струмом , третя – взаємною індукцією з контуром «контактна мережа – земля (рейки)», викликана струмом тягового навантаження .

Зазвичай заземлюють (приєднують до рейок) вивід фази с обмотки тягового трансформатора, з’єднаної трикутником.

Спад лінійних напруг в системі ДПР у цьому випадку

 

; (11.9)

, (11.10)

де ;

;

, – відповідно модуль та кут зсуву струму фази а трифазного навантаження ліній ДПР.

Враховуючи, що , визначаємо відповідну пряму послідовність лінійних спадів напруг.

.

Підставляючи сюди вирази (11.9) та (11.10) і враховуючи, що , отримаємо:

. (11.11)

Зворотна послідовність

(11.12)

Відзначимо, що при двох паралельних коліях останній член формул (11.11) – (11.12) буде складатись з двох складових.

Коефіцієнт несиметрії лінійних напруг в кінці лінії ДПР

 

, (11.13)

 

де - коефіцієнт несиметрії лінійних напруг на шинах тягової підстанції, що живить лінію ДПР. Через спад лінійних напруг прямої та зворотної послідовностей можна визначити спотворення лінійних напруг в кінці лінії ДПР:

; ; . (11.14)