СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДВУХПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Полезная модель относится к области электроснабжения и может быть использована при сооружении тяговых систем для железнодорожного транспорта напряжением 25 кВ переменного тока.
Известна система дальней электротяги (1), содержащая трехфазный симметрирующий силовой преобразователь числа фаз, два плеча контактной подвески, два плеча дополнительного провода повышенного напряжения и несколько понижающих автотрансформаторов, включенных между дополнительным проводом и контактной подвеской. Вторичная обмотка выполнена несимметричной, содержит четыре фазных вывода и один вывод для заземления нейтрали. Два фазных вывода имеют напряжение, равное напряжению контактной подвески, а два других - повышенное напряжение для подключения дополнительных проводов. Оба дополнительных провода подвешиваются на тех же опорах, что и контактная подвеска. Напряжения контактных подвесок сдвинуты по углу на 90°, а напряжения дополнительного провода и соответствующей контактной подвески - на 180°. Вдоль пути через каждые 40-50 км расположены понижающие автотрансформаторы, питающие плечо контактной подвески от соответствующего дополнительного провода. Система существенно симметрирует железнодорожную нагрузку и уменьшает токи обратной последовательности в сети внешнего электроснабжения.
Система дальней электротяги была предложена для железной дороги, проходящей по малонаселенной местности, где ближайшие точки присоединения к сетям внешнего электроснабжения могут отстоять друг от друга на расстоянии 250-300 км. Для густонаселенной местности, где имеется густая сеть внешнего электроснабжения, такая система из-за необходимости подвески дополнительных проводов, не подходит.
Предлагаемая система тягового электроснабжения предназначена для двухпутных железных дорог, проходящих по густонаселенной местности, где расстояние между соседними точками присоединения не превышает 40-50 км. Она содержит понижающий симметрирующий четырехфазно-трехфазный преобразователь, вторичная обмотка которого выполнена в виде симметричной четырехлучевой звезды с заземленной на рельсы нейтралью, четыре плеча контактной подвески, где каждое плечо подключено к соответствующей фазе вторичной обмотки, и расположенных вдоль пути выравнивающих трансформаторов, образующих тяговую сеть одного номинального напряжения. Два плеча контактных подвесок направлены в одну сторону от преобразователя, а два плеча - в другую. Напряжения параллельно расположенных плеч одной стороны сдвинуты по углу на 180°, а выравнивающие трансформаторы включены между ними.
Предлагаемая система изображена на рис.1. Она содержит четырехфазно-трехфазный преобразователь 1 с симметричными обмотками - трехфазной первичной 2 и четырехфазной вторичной 3, нейтраль которой заземлена на рельсы 4. Все соседние фазные напряжения вторичной обмотки 3 сдвинуты относительно друг друга на угол 90°. От четырех фаз вторичной обмотки 3 отходят четыре плеча контактной подвески 5, по два в каждую сторону. Напряжения контактных подвесок 5 одной стороны сдвинуты по углу на 180°. Выравнивающие трансформаторы 6 подключены между ними с заземлением средней точки обмотки на рельсы 4.
Система работает следующим образом. Преобразователь 1 получает трехфазное питание от сети внешнего электроснабжения через первичную обмотку 2. Четырехфазная вторичная обмотка 3 питает четыре плеча контактной подвески 5 - два плеча в одну сторону и два плеча в другую. Номинальное напряжение всех плеч одинаково (в России 25 кВ переменного тока) и прикладывается между проводом контактной подвески 5 и заземленными рельсами 4. Потребляемый электроподвижным составом ток снимается с провода контактной подвески 5 и возвращается по рельсам 4 в заземленную нейтраль обмотки 3 преобразователя 1.
Плечи контактных подвесок 5, расположенные по одну сторону от преобразователя 1, питаются от тех фаз обмотки 3, напряжения которых сдвинуты по углу на 180°. Это позволяет токам встречных электроподвижных составов взаимно компенсироваться, переходя из под колес одного сразу под колеса другого, что на многие километры освобождает рельсы 4 от больших нагрузок. Выравнивающие трансформаторы 6 помогают разгружать рельсы 4 от больших токов при резко неравномерной интенсивности движения поездов по взаимно противоположным направлениям.
Плечи контактных подвесок 5, расположенные по разные стороны от преобразователя 1, питаются напряжением, сдвинутым на угол 90°. Это придает симметрирующий эффект работе преобразователя 1 и обеспечивает существенное уменьшение токов обратной последовательности в трехфазных сетях внешнего электроснабжения.
Кроме того, уменьшаются потери электроэнергии и напряжения от тока в рельсах, что позволяет упростить конструкцию заземляющих устройств и увеличить длину плеча обслуживания от одного преобразователя.
Источники информации.
1. Р.Р.Мамошин. Новые технологии электроснабжения железных дорог на переменном токе. Евразия, Вести, 1У, 2007 г.