Как устроена и работает контактная сеть?
Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 03.11.2021
Электрификация пришла на наши железные дороги давно. Современные Российские железные дороги уже невозможно представить без электровозов, быстрых пассажирских, тяжелых и длинных грузовых поездов, которые водят эти локомотивы. Безусловно электрификация совершила подлинную революцию на железных дорогах всего мира. Оставим пока анализ всех технических и экономических плюсов электротяги, посмотрим на контактную сеть.
Контактная сеть представляет из себя целый набор устройств: опоры, контактный провод, консоли, поддерживающие устройства, несущий трос, струны. Много всякого, а как оно работает?
Вдоль железной дороги, как правило, с правой стороны, на определенном расстоянии друг от друга (порядка 50 метров), в специальный фундамент в насыпи устанавливаются опоры, они могут быть бетонными или металлическими. На опоры устанавливаются консоли с изоляторами, между консолью и опорой, на консоль подвешивается сверху несущий трос, под ним подвешен непосредственно сам контактный провод.
Подвеска контактного провода к несущему тросу осуществляется, так называемыми, струнами, один конец струны закрепляется на несущем тросу, а к нижнему концу струны специальными хомутами крепится и закрепляется винтами контактный провод. Сам контактный провод не идеально круглый, а имеет специальное сечение, оно позволяет хомутам надежно закрепить его, не мешая токоприемникам электровозов свободно двигаться по нижней его части.
Контактный провод
На станциях все практически также, только контактная сеть располагается на жестких поперечинах или на гибких поперечинах, а поперечины устанавливаются сверху опор, которые находятся на больших расстояниях друг от друга, и между ними проложено много путей, это позволяет не устанавливать опоры контактной сети на каждом пути станции.
С целью обеспечения возможности снятия напряжения на отдельных путях перегонов и станций при сохранении питания электроэнергией других путей, что может оказаться необходимым не только при возникновении аварийных ситуаций, но и для обеспечения плановых работ на контактной сети, выполняемых со снятием напряжения, контактная сеть делится на отдельные участки (секции), электрически непосредственно не связанные между собой, не только на перегонах, но и на станциях. Это называется – секционированием.
Тяговая подстанция
Контактная сеть питается от тяговых подстанций, расположенных на определенном расстоянии на участках, в зависимости от рода тока. Железные дороги электрифицированы на постоянном токе, напряжением 3000 Вольт и на переменном токе, напряжением 25000 Вольт.
На границах между линиями, электрифицированными по системам постоянного и переменного тока, устраивают станции стыкования. Контактная сеть на таких станциях делится на три района: в одном контактная сеть всегда находится под напряжением постоянного тока, а в другом – всегда под напряжением переменного тока, а в третьем, называемом районом переключения, напряжение на каждом пути может быть тем или другим в зависимости от того, какого рода тока электровоз направляется на этот путь или находится на нем.
В настоящее время при электрификации предпочтение отдается переменному току, при этой системе благодаря высокому напряжению тяговые подстанции можно располагать на большем расстоянии одна от другой (через 40-60, а иногда и 80 километров), чем при постоянном токе (через 15-25 километров), общую площадь сечения проводов контактной сети можно существенно уменьшить (обычно 140 мм2, при постоянном токе она составляет 700 мм2 и даже протягивается второй провод).
Неоспоримыми положительными качествами системы переменного тока являются высокие тяговые свойства электровозов и отсутствие интенсивной коррозии подземных искусственных сооружений. Можно существенно увеличивать вес составов, а отсюда возрастает пропускная способность железных дорог, да и материальные затраты при электрификации переменным током ниже. Вообщем экономика двигает вперед научно-технический прогресс. Но есть у контактной сети переменного тока и существенный недостаток – она оказывает сильное индуктивное влияние на другие проводники электрического тока, находящиеся в зоне действия ее электромагнитного поля – воздушные и кабельные линии связи, телеуправления, радиовещания, силовые и осветительные, кабели питания автоблокировки и др. Приходится удалять их на большое расстояние или калибровать.
Контролирует и в оперативном порядке управляет устройствами контактной сети на дороге – энергодиспетчер.
Источник
Контактный провод
Контактный провод — основной или единственный провод контактной подвески, осуществляющий непосредственный контакт с токоприёмниками электроподвижного состава в процессе токосъёма. Различают одинарный контактный провод и двойной, составленный из двух проводов (правого и левого), входящих в одну контактную подвеску. Двойной контактный провод используют обычно для улучшения качества токосъёма при силе тока, снимаемого токоприёмниками, свыше 1000 А. Впервые контактный провод был применён в 1881 году в Германии Э. В. Сименсом (E. W. Siemens). Этот контактный провод представлял собой медную трубку с прорезью, внутри которой перемещался контактный элемент, связанный гибким проводом с электрической повозкой. Позднее стали применять контактный провод с профилем сечения в виде восьмёрки. В начале XX века профиль сечения контактного провода приобрёл форму, близкую к современной: сплошное сечение с двумя боковыми продольными пазами в верхней части (головке), служащими для закрепления на контактном проводе арматуры контактной сети.
В России и Болгарии размеры головки контактного провода (рис.1) одинаковы для различных площадей сечения; в других странах размеры головки зависят от площади сечения. Для повышения ветроустойчивости контактной сети используют овальный широкий контактный провод (рис.2), имеющий хорошие аэродинамические характеристики. В нашей стране контактный провод маркируют буквами и цифрами, обозначающими материал, профиль и площадь сечения в мм², например МФ-150 — медный фасонный, площадь сечения 150 мм².
Площадь сечения контактного провода, применяемого на отечественных железных дорогах, — 85, 100, реже — 150 мм², за рубежом — от 65 до 194 мм². Контактный провод обычно изготовляют из электролитической меди. На первых электрических железных дорогах в 1920-х годах (Великобритания, США) применяли контактный провод из бронзы, который допускал более высокое натяжение, чем медный. Это свойство было важно для улучшения качества токосъёма при некомпенсированных цепных контактных подвесках, которые монтировались тогда в этих странах.
Износостойкость (см. Износ контактного провода) бронзового меднокадмиевого контактного провода в 2—2,5 раза выше, чем медного. Однако бронзовые контактные провода дороже медных, а их электрическое сопротивление выше. Целесообразность применения бронзового контактного провода определяется технико-экономическим расчётом. В ряде стран (ФРГ, Австрия, Япония и другие) наряду с чисто медным контактным проводом выпускают низколегированный медный контактный провод с присадками серебра, олова, которые повышают термо- и износостойкость провода. Биметаллический
сталемедный контактный провод (рис.3), который выпускали в 1940-х годах в Германии, в 1950-х годах в СССР, в 1990-х годах в Японии, используется для приёмо-отправочных путей станций. В нашей стране комбинированный сталеалюминиевый контактный провод (контактная часть — стальная, рис.4) применяют в ограниченных размерах для городского электротранспорта. Долговечность контактного провода зависит в основном от свойств контактных вставок токоприёмников и размеров движения электроподвижного состава.
Контактный провод называют иногда «троллей», «троллейный провод» (нерекомендуемые термины).
- «Энциклопедия железнодорожного транспорта», научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1995 год.
Источник
Кабель контактной сети железных дорог
КОНТАКТНАЯ СЕТЬ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
Технические требования и методы контроля
Contact line for railway. Technical requirements and control methods
МКС 29.280
ОКП 31 8533
Дата введения 2015-09-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»)
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 524 «Железнодорожный транспорт»
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 25 июня 2014 г. N 45-2014)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Настоящий стандарт может быть применен на добровольной основе для соблюдения требований технических регламентов «О безопасности инфраструктуры железнодорожного транспорта» и «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта»
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 09 октября 2014 г. N 1285-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32679-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2015 г.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на железнодорожную контактную сеть (далее — контактная сеть) и устанавливает технические требования и методы контроля к контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ, предназначенной для передачи электроэнергии к железнодорожному электроподвижному составу, движущемуся со скоростями до 250 км/ч.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 2584-86 Провода контактные из меди и ее сплавов. Технические условия
ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 9238-2013 Габариты железнодорожного подвижного состава и приближения строений
ГОСТ 12393-2013 Арматура контактной сети железной дороги линейная. Общие технические условия
ГОСТ 12670-99 Изоляторы фарфоровые тарельчатые для контактной сети электрифицированных железных дорог. Общие технические условия
ГОСТ 13276-79 Арматура линейная. Общие технические условия
ГОСТ 13837-79 Динамометры общего назначения. Технические условия
ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
ГОСТ 17703-72 Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения
ГОСТ 18311-80 Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий
ГОСТ 23875-88 Качество электрической энергии. Термины и определения
ГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения
ГОСТ 27744-88 Изоляторы. Термины и определения
ГОСТ 30284-97* Изоляторы полимерные стержневые для контактных сетей электрифицированных железных дорог. Общие технические условия
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 32623-2014 Компенсаторы контактной подвески железной дороги. Технические условия
ГОСТ 32697-2014 Тросы контактной сети железной дороги несущие. Технические условия
ГОСТ 32895-2014 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 17703, ГОСТ 18311, ГОСТ 23875 , ГОСТ 24291, ГОСТ 27744, ГОСТ 32895, а также следующие термины с соответствующими определениями:
В Российской Федерации вместо указанного стандарта действует ГОСТ Р 54130-2010 «Качество электрической энергии. Термины и определения».
3.1 переходной пролет (железнодорожной контактной подвески): Пролет контактной подвески, на смежных опорах которого расположены контактные провода двух смежных анкерных участков.
3.2 расчетная длина переходного пролета: Длина пролета, полученная в результате расчета при проектировании.
4 Технические требования
4.1 Общие положения
4.1.1 Части контактной сети, за исключением контактной подвески и фиксирующих ее элементов, должны быть расположены за пределами габарита приближения строений по ГОСТ 9238:
С — для линий со скоростью движения до 160 км/ч;
С — » » » » » свыше 160 до 250 км/ч.
4.1.2 Несущая способность конструкций контактной сети должна соответствовать расчетным значениям, приведенным в национальных нормах проектирования .
В Российской Федерации применяют СТН ЦЭ 141-99 «Нормы проектирования контактной сети», утвержденные МПС России от 26.04.2001.
4.1.3 Климатический район для определения технических требований и климатического исполнения устройств контактной сети должен быть выбран по ГОСТ 16350.
4.2 Конструктивные требования
4.2.1 Высота подвеса контактного провода должна быть ограничена габаритом железнодорожного подвижного состава при сложенном и опущенном токоприемнике и габаритом приближения строений.
Высота подвеса контактного провода вне искусственных сооружений должна быть не менее:
— на перегонах и железнодорожных станциях — 5750 мм;
— на железнодорожных переездах — 6000 мм.
Высота подвеса контактного провода в пределах искусственных сооружений должна быть, мм, не менее:
— 5550 — для контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ;
— 5570 — для контактной сети переменного тока напряжением 25 кВ.
Высота подвеса контактного провода должна быть не более 6800 мм.
верхнее очертание габарита приближения строений;
контур, соответствующий положениям токоприемника при его смещениях по высоте и в стороны;
положение контактного провода;
верхнее очертание габарита подвижного состава.
Рисунок 1 — Расстояния между сооружениями, устройствами контактной сети, токоприемниками и подвижным составом
4.2.2 Расстояние А от частей токоприемника и контактной сети, находящихся под напряжением, до заземленных частей сооружений и железнодорожного подвижного состава (см. рисунок 1) должно быть не менее:
— 200 мм — для контактной сети при напряжении 3 кВ;
— 270 мм — » » » » » 25 кВ.
4.2.3 Расстояние от оси любого железнодорожного пути на перегонах до ближайшей точки поверхности опоры контактной сети на прямых участках пути и на кривых с радиусом более 3000 м должно быть не менее:
— 3,1 м — для участков железнодорожных линий со скоростью до 120 км/ч;
— 2,75 м — » » » » » в особо трудных условиях со скоростью до 120 км/ч;
Источник
