Главная >> Электроснабжение >> Система тягового электроснабжения 2x25 кВ

Защитное действие системы электроснабжения - Система тягового электроснабжения 2x25 кВ

Оглавление
Система тягового электроснабжения 2x25 кВ
Схемы
Тяговые подстанции
Подстанция с однофазными и трехфазными трансформаторами
Опорная типовая подстанция
Симметрирование токов и напряжений
Конструкция тяговой сети
Автотрансформаторные пункты и посты секционирования
Электрические способы борьбы с гололедом
Трансформаторы тяговых подстанций
Линейные автотрансформаторы
Защитное действие системы электроснабжения
Результаты испытаний системы на действующих участках
Опыт эксплуатации двухпутного участка
Устройства регулирования напряжения перетока электроэнергии - опыт
Защита тяговой сети - опыт
Технико-экономические показатели системы электроснабжения
Зарубежный опыт применения автотрансформаторной системы
Список литературы

ЗАЩИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 2x25 кВ
Факторы, влияющие на защитное действие системы. Анализ выражения (5.22) показал, что составляющие коэффициента защитного действия системы электроснабжения 2 х25 кВ, характеризующие изменение местных индуцированных напряжений, не зависят от ширины сближения коммуникации с тяговой сетью.
Составляющая коэффициента защитного действия sa, обусловленная транзитным индуцированным напряжением и зависящая от параметров а, Ь, с и d, существенно меняется при изменении ширины сближения коммуникации.
На рис. 5.10 представлена зависимость величины Sa от ширины сближения для обоих путей двухпутного участка железной дороги, причем коммуникация расположена со стороны пути 1 (положение питающего провода А-185 соответствует данным, приведенным на рис. 5.5).
ависимость коэффициента sa двухпутного участка от ширины сближения коммуникации
Рис. 5.10. Зависимость коэффициента sa двухпутного участка от ширины сближения коммуникации:
1 — путь 1, ближний к коммуникации; 2 — путь 2, дальний от нее
Если для защищаемой линии связи значительной протяженности, составляющей несколько десятков километров, выполнены представленные выше рекомендации по исключению некомпенсированной составляющей индуцированного напряжения, а также сведена к минимуму местная его составляющая, то степень ограничения магнитного влияния тяговой сети можно оценить в основном по величине Sa·
Как видно на рис. 5.10, защитное действие системы 2 х 25 кВ для разных путей двухпутного участка существенно различается при одинаковом расположении элементов тяговой сети на каждом пути. На пути 1, со стороны которого расположена защищаемая коммуникация, осуществляется существенное ограничение магнитного влияния тяговой сети 2 х 25 кВ в широком диапазоне изменения ширины сближения.

На пути II, дальнем от коммуникации, индуктивное влияние тяговой сети снижается значительно слабее, чем на пути 1, в диапазоне ширины сближения 10—100 м. При дальнейшем увеличении ширины сближения более 100 м различие значений sA для путей двухпутного участка уменьшается, а при удалении коммуникации на расстояние более 500 м от железной дороги защитное действие путей становится практически одинаковым.
Для пояснения физической сущности указанного выше характера магнитного влияния отдельных путей при системе электроснабжения 2x25 кВ удобно рассматривать транзитную составляющую индуцированного напряжения в виде векторной суммы двух напряжений:
где U Дп — напряжение, индуцированное контуром «контактная сеть — питающий провод»;
Uдр — напряжение, индуцированное контуром «рельсовая сеть—земля».
По мере удаления от полотна железной дороги оба указанных напряжения уменьшаются с различной интенсивностью. Напряжение UAn, индуцированное токами контактной сети и питающего провода, которые расположены в нескольких метрах друг от друга, быстро спадает с увеличением ширины сближения. Напряжение UAр, индуцированное контуром «рельсовая сеть — земля», имеющим ширину около нескольких сотен метров, уменьшается значительно медленнее при удалении коммуникации от железнодорожного полотна.
Примем, что элементы тяговой сети 2x25 кВ расположены на каждом пути двухпутного участка в соответствии с данными, представленными на рис. 5.4, а. Поскольку контактная сеть каждого пути ближе к рельсам, чем питающий провод, и в ней протекает больший ток, то индуцируемый контуром «контактная сеть—питающий провод» каждого пути ток в рельсовой сети одинаков (при равных нагрузках путей 1 и 2) и направлен почти противоположно току в контактной сети.
Указанный ток каждого пути в рельсовой сети всего двухпутного участка замыкается через землю и индуцирует в коммуникации одинаковое напряжение (рис. 5.11). При расположении коммуникации в нескольких десятках метров от полотна железной дороги со стороны пути напряжение (JAn, индуцированное контуром «контактная сеть — питающий провод», сдвинуто относительно напряжения ύΑρ на угол, близкий к 180°. Это объясняется тем, что ток в питающем проводе меньше, чем в контактной сети, и следовательно, преобладает индуктивное влияние контактной сети.
В результате векторного сложения напряжений UAр и UA„ в рассматриваемых условиях получаем вектор напряжения U который близок к разности модулей напряжений UAр и UAн (рис. 5.11, а).


Рис. 5.11. Векторные диаграммы индуцированного напряжения:
а и б — при а—20 м соответственно для путей 1 и 2; в и г — при а = 200 и соответственно для путей 1 и 2

В тех же условиях при индуктивном влиянии тяговой сети пути II вследствие поворота на 180° контура «контактная сеть — питающий провод» вектор напряжения становится сдвинутым относительно вектора на небольшой угол. Поэтому модуль напряжения UAt близок к сумме модулей напряжений UAp и UAп (рис. 5.11, б).
При увеличении ширины сближения коммуникации с электрифицированным участком более 100 м вследствие интенсивного снижения напряжения UАп по сравнению с напряжением UAp для обоих путей двухпутного участка значение UАт и, следовательно, степень ограничения магнитного влияния путей сближаются, как видна на векторных диаграммах (рис. 5.11, в и г).
Из представленного анализа следует, что для реализации значительного ограничения индуктивного влияния обоих путей при системе электроснабжения 2x25 кВ на рассматриваемую коммуникацию, проложенную со стороны пути 1, необходимо обеспечить векторное сложение напряжений, близкое к диаграмме на рис. 5.11, а. Этого можно достигнуть в рассмотренных условиях, например, размещая питающий провод пути 2 на специальном кронштейне, обращенном в сторону междупутья.
Оценка экономической эффективности ограничения электромагнитного влияния. Ограничение электромагнитного влияния тяговой сети при системе электроснабжения 2x25 кВ на линии связи и другие протяженные металлические коммуникации по сравнению с системой переменного тока 25 кВ дают возможность существенно сократить объем работ по относу или реконструкции разветвленной сети воздушных линий связи, а также кабелей с слабой защитной оболочкой (принадлежащих Министерству связи и ряду других ведомств), удаленных от железной дороги на несколько километров и проложенных до начала ее электрификации. Это относится также и к другим коммуникациям (трубопроводам и т. п.). Кроме этого, при системе электроснабжения 2 х 25 кВ легче обеспечить защиту железнодорожной кабельной магистрали от электромагнитного влияния при необходимости прокладки ее непосредственно вблизи железнодорожного полотна, в стесненных условиях трассы и при плохой проводимости земли, а также при повышенной тяговой нагрузке.
Расчеты, выполненные по методике действующих Правил [22], показали, что условия, определяющие зону магнитного влияния, в которой индуцированное в коммуникации напряжение превышает нормируемое, соответствует вынужденному режиму работы электрифицированного участка.
При этом в зависимости от длины сближения и проводимости земли зона, где требуется частичная или полная реконструкция воздушных линий связи при электрификации по системе 25 кВ, имеет ширину 1—12 км по обе стороны от железнодорожного полотна (кривые 1 на рис. 5.12).
При установлении зоны магнитного влияния тяговой сети 2x25 кВ в качестве расчетных приняты параметры электрифицированного участка, представленные на рис. 5.12. При этом учтено увеличение длины межподстанционной зоны в 1,5 раза при переходе от системы электроснабжения 25 кВ к системе 2 х 25 кВ при неизменной грузонапряженности.

Рис. 5.12. Зона реконструкции воздушных линий связи при электрификации Двухпутного участка (контактная сеть ПБСМ-95+МФ-100, питающий провод AM 85):
1 — при системе 25 кВ (/т-50 км); 2 — при системе 2x25 кВ (/т = 75 км)
Это обстоятельство, а также уменьшение составного сопротивления 1 км тяговой сети вызвало при системе 2x25 кВ повышение результирующего влияющего тока в вынужденном режиме примерно в 2 раза.
Расположение питающих проводов на двухпутном участке, удобное для монтажа и эксплуатации, соответствует типовому проекту электрификации. Предусмотрена установка АТ непосредственно вблизи тяговых подстанций в целях повышения степени ограничения влияния тяговой сети, а также принято, что один из АТ в пределах длины сближения коммуникации отключен.
Полученные на основании расчетов с использованием методики, изложенной выше, кривые 2 на рис. 5.12 характеризуют зону магнитного влияния в указанных условиях при системе электроснабжения 2 х 25 кВ. В зависимости от проводимости земли и длины сближения коммуникации эта зона составляет 0,25—2,5 км, т. е. становится в несколько раз менее широкой, чем при тяговой сети 25 кВ. Заштрихованные части на рисунке соответствуют областям, в которых отпадает необходимость затрат на мероприятия по защите коммуникаций от индуктивного влияния. Как видно из рис. 5.12, эти области расширяются с ухудшением проводимости земли и с увеличением длины сближения коммуникации с тяговой сетью рассматриваемого участка.
Для усредненной оценки технико-экономической эффективности ограничения электромагнитного влияния при использовании системы электроснабжения 2 х 25 кВ можно принять, что в регионах электрификации железных дорог проводимость земли (1,0—100) 10-3См/м равновероятна, а возможная длина сближения коммуникаций с тяговой сетью электрифицируемого участка равномерно распределена в пределах 12,5—75 км.
Используя в принятых условиях результаты анализа, приведенные на рис. 5.12, а, б, в, г, можно сделать вывод, что при системе электроснабжения 2 х 25 кВ зона по обе стороны от железной дороги, в которой требуется реконструкция коммуникаций по условиям электромагнитного влияния, по сравнению с системой 25 кВ уменьшается в среднем с 5 до 1 км, т. е. в 5 раз.
Следовательно, при этом исключается необходимость проведения 80 % объема работ по защите коммуникаций различных ведомств, связанного с электрификацией железнодорожной магистрали на переменном токе.
В качестве материалов для оценки снижения при этом капитальных и материальных затрат использованы данные проектов электрификации, выполненных в последние годы.
В соответствии с проектами при электрификации железной дороги по системе 25 кВ в зоне влияния в основном требуется реконструкция существующих воздушных линий связи значительной протяженности, принадлежащих Министерству связи и ряду других ведомств. При этом подлежат демонтажу воздушные линии связи трех-четырех траверсного профиля, расположенные вдоль шоссе и дорог.

Указанные линии заменяют кабелем, причем для областной и сельской связи используют, как правило, кабели с полиэтиленовой изоляцией жил, с алюминиевой оболочкой и защитным покровом из полиэтиленовой оболочки и стальной брони. Для городской связи применяют кабели со стальной броней и без нее. Анализ ряда реализованных проектов показал, что снижение капитальных затрат при использовании системы тягового электроснабжения 2 х25кВ вместо системы 25 кВ, обусловленное ограничением зоны индуктивного влияния на линии связи, можно оценить в размере 3,7 тыс. руб. при экономии кабельной продукции около 0,8 км на 1 км электрифицируемой железной дороги.
Рассмотрение материалов по проектированию электрификации железных дорог на переменном токе показало, что следует ожидать увеличения в ближайшие 10 лет примерно вдвое затрат на реконструкцию устройств связи различных ведомств, вызываемых электромагнитным влиянием тяговой сети.



 
« Система тяги постоянного тока повышенного напряжения   Системы электрической тяги »
железные дороги