Напряжение контактной сети жд переменный ток

Какое напряжение в контактной сети на РЖД и действительно ли оно доходит до 30 тысяч вольт?

Здравствуйте любители железных дорог и все, кому это интересно!

Сегодня отвечу на вопрос, часто задаваемый читателями : Почему на железных дорогах Дальнего Востока напряжение в контактной сети 30 000 Вольт а на Западных дорогах 3 000 Вольт?

Сразу поясняю, 30 000 Вольт, это напряжение в контактной сети переменного тока и если быть точным, величина напряжения варьируется от 27 000 до 30 000 Вольт. 3 000 Вольт, это напряжение в контактной сети постоянного тока.

Да, дороги востока России электрифицированы на переменном токе, а вот в Сибири, многие дороги работают на постоянном токе. Постоянный ток преобладает на дорогах центральных регионов нашей страны, но не везде. На западе страны многие дороги электрифицированы на переменном токе, например юг России и недалеко от Москвы, например, Северная железная дорога. Поедем из Москвы с Ярославского вокзала в сторону Дальнего Востока и уже через несколько часов наш московский электровоз на станции Данилов отцепится от поезда и прицепится электровоз переменного тока, тоже происходит и на станции Рязань, если мы едем на юг. Только сейчас уже вовсю эксплуатируются электровозы двойного питания. Что это такое? Это электровоз, который может работать как на постоянном так и на переменном токе, это очень здорово! Если раньше поезда стояли на станциях смены рода тока по 30 – 40 минут ожидая смены локомотивов, то теперь стоянка составляет несколько минут, достаточно опустить токоприемник и перевести электровоз в режим работы от другого рода тока, поднимаем токоприемник и поехали дальше!

Это электровозы серии ЭП20, присмотритесь, если увидите на вокзале. Ну а почему такой разброс, это в основном вопрос экономический. Первыми в стране электрифицировались железные дороги в центре страны и дешевле было применить в этом деле ток постоянный, напряжением 3 000 Вольт. Железные дороги востока страны переходили на электрическую тягу гораздо позже и здесь уже применялся ток переменный, а потому-что это и экономически и в тяговом аспекте более выгодно, чем ток постоянный. Во- первых для работы линии на постоянном токе требуется через каждые 25 километров строить тяговые подстанции, для улучшения токосъема требовалось прокладывать двойной контактный провод ну и постоянный ток обладает таким нехорошим свойством – он разрушает близлежащие металлические детали и опоры контактной сети, да и в тяге он проигрывает переменному току. Вообщем потери налицо.

Переменный ток лишен этих недостатков : тяговые подстанции можно строить на расстоянии 50 – 80 километров друг от друга, контактный провод прокладывается один, металлические детали не разрушаются, правда переменный ток негативно влияет на работу радиосвязи, но это мелочи. Как видите преимущества налицо!

Перспективность электротяги была доказана ведущими институтами и учеными и конечно впоследствии переменный ток взял верх над постоянным. В настоящее время многие участки с постоянным током, в том числе и на западе страны переводятся на переменный. Как пример, в конце 90-х годов прошлого века была проведена колоссальная работа по переделке большого участка Слюдянка – Зима, Восточно-Сибирской железной дороги с постоянного на переменный ток, поезда не ходили по Транссибу около шести суток! Сильно отличаются по устройству электровозы постоянного и переменного тока. Электровозы постоянного тока попроще да и в весе полегче, так как оборудования на них поменьше.

Электровозы переменного тока гораздо сложнее, весят они побольше, потому что оборудования на них больше. Электровозы переменного тока мощнее своих постоянных собратьев, соответственно можно существенно увеличить вес поездов, хотя представители постоянного тока в этом соревновании не уступают. Темой устройства, преимуществ и недостатков электровозов переменного и постоянного тока мы еще займемся. Ну вот пока все!

На дорогах с напряжением 30 000 Вольт нет проблемы ЗАЦЕПЕРОВ, особенно которые любят побегать по крыше состава, а самые отчаянные умудряются при этом еще и виснуть на токоприемнике. Зацепинг проблема запада и все дело далеко не в разном менталитете, просто 30 000 Вольт переменного тока как вы понимаете гораздо опасней 3 000 Вольт постоянного тока. Вероятность поражения электрическим током, если вы находитесь на крыше состава очень высока, а шансов остаться в живых после случайного соприкосновения с токоведущими элементами локомотива или электропоезда практически нет!

Источник



Электрификация железных дорог переменного тока 25 кВ — 25 kV AC railway electrification

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 Обзор
• 2 История
• 3 Распределение
• 4 Стандартизация
• 5 вариаций
  • 5.1 25 кВ переменного тока в 60 Гц
  • 5.2 20 кВ переменного тока в 50/60 Гц
  • 5,3 12,5 кВ переменного тока в 60 Гц
  • 5,4 12 кВ в 25 Гц
  • 5.5 6.25 кВ переменного тока
  • 5.6 50 кВ переменного тока
  • 5.7 Автотрансформаторная система 2 x 25 кВ
  • 5.8 Повышенное напряжение
  • 5,9 25 кВ на линиях широкой колеи
  • 5.10 25 кВ на узкоколейных линиях
  • 5.11 Другие напряжения при электрификации 50 Гц
• 6 Многосистемные локомотивы и поезда
• 7 См. Также
• 8 ссылки
• 9 Дальнейшее чтение

Обзор

Эта электрификация идеально подходит для железных дорог, которые покрывают большие расстояния или имеют интенсивное движение. После некоторых экспериментов перед Второй мировой войной в Венгрии и в Шварцвальде в Германии он получил широкое распространение в 1950-х годах.

Одной из причин, по которой он не был представлен раньше, было отсутствие подходящего небольшого и легкого оборудования для регулирования и выпрямления до разработки твердотельных выпрямителей и связанных с ними технологий. Другой причиной были увеличенные расстояния, необходимые для прохода под мостами и в туннелях, что потребовало бы серьезных строительных работ , чтобы обеспечить увеличенный зазор до токоведущих частей.

Железные дороги, использующие более старые системы постоянного тока меньшей мощности , ввели или вводят 25 кВ переменного тока вместо 3 кВ постоянного тока / 1,5 кВ постоянного тока для своих новых высокоскоростных линий.

История

Первое успешное и регулярное использование системы 50 Гц датируется 1931 годом, испытания проводятся с 1922 года. Она была разработана Калманом Кандо в Венгрии, который использовал переменный ток 16 кВ при 50 Гц , асинхронную тягу и регулируемое количество ( мотор) полюса. Первой электрифицированной линией для испытаний была Будапешт – Дунакеси – Алаг. Первой полностью электрифицированной линией была Будапешт – Дьер – Хедьешхалом (часть линии Будапешт – Вена). Хотя решение Кандо показало путь в будущее, железнодорожные операторы за пределами Венгрии не проявили интереса к проекту.

Первая железная дорога, использующая эту систему, была построена в 1936 году Deutsche Reichsbahn, которая электрифицировала часть Höllentalbahn между Фрайбургом и Нойштадтом, установив систему переменного тока 20 кВ , 50 Гц . Эта часть Германии находилась во французской зоне оккупации после 1945 года. В результате изучения немецкой системы в 1951 году SNCF электрифицировала линию между Экс-ле-Беном и Ла-Рош-сюр-Форон на юге Франции, первоначально используя те же 20 кВ, но преобразованные в 25 кВ в 1953 году. Затем система 25 кВ была принята в качестве стандарта во Франции, но, поскольку значительные участки к югу от Парижа уже были электрифицированы на 1500 В постоянного тока , SNCF также продолжила несколько крупных новых проектов электрификации постоянного тока. , пока в 1960-х годах не были разработаны локомотивы с двойным напряжением.

Основная причина, по которой электрификация на этом напряжении раньше не применялась, заключалась в недостаточной надежности ртутных выпрямителей, которые могли уместиться в поезде. Это, в свою очередь, связано с требованием использовать двигатели серии постоянного тока , что требует преобразования тока из переменного в постоянный, а для этого необходим выпрямитель . До начала 1950-х годов ртутно-дуговые выпрямители было трудно эксплуатировать даже в идеальных условиях, и поэтому они не подходили для использования в железнодорожных локомотивах.

Было возможно использовать электродвигатели переменного тока (и некоторые железные дороги использовали, с переменным успехом), но они имеют далеко не идеальные характеристики для тяговых целей. Это связано с тем, что управление скоростью затруднено без изменения частоты, и зависимость от напряжения для управления скоростью дает крутящий момент на любой заданной скорости, который не является идеальным. Вот почему двигатели серии постоянного тока являются лучшим выбором для тяговых целей, поскольку они могут управляться напряжением и имеют почти идеальную характеристику крутящего момента в зависимости от скорости.

В 1990-х годах в высокоскоростных поездах начали использовать более легкие, не требующие обслуживания трехфазные асинхронные двигатели переменного тока. В N700 Shinkansen используется трехуровневый преобразователь для преобразования однофазного переменного тока 25 кВ в 1520 В переменного тока (через трансформатор) в 3000 В постоянного тока (через фазоуправляемый выпрямитель с тиристором) в трехфазный переменный ток максимум 2300 В (через трансформатор). переменное напряжение, преобразователь частоты с использованием БТИЗ с широтно-импульсной модуляцией ) для работы двигателей. Система работает в обратном направлении для рекуперативного торможения .

Выбор 25 кВ был связан с эффективностью передачи энергии в зависимости от напряжения и стоимости, а не с точным соотношением напряжения питания. Для заданного уровня мощности более высокое напряжение обеспечивает меньший ток и, как правило, лучшую эффективность при более высоких затратах на высоковольтное оборудование. Было обнаружено, что 25 кВ было оптимальной точкой, где более высокое напряжение все же улучшило бы эффективность, но не на значительную величину по сравнению с более высокими затратами, вызванными необходимостью в изоляторах большего размера и большим зазором от конструкций.

Во избежание коротких замыканий высокое напряжение необходимо защищать от влаги. Погодные явления, такие как « неправильный тип снега », в прошлом приводили к неудачам. Пример атмосферных причин произошел в декабре 2009 года, когда четыре поезда Eurostar сломались внутри туннеля под Ла-Маншем .

Распределение

Электроэнергия от генерирующей станции передается на сетевые подстанции по трехфазной системе распределения.

На сетевой подстанции понижающий трансформатор подключен к двум из трех фаз источника высокого напряжения. Трансформатор понижает напряжение до 25 кВ, которое подается на железнодорожную фидерную станцию, расположенную рядом с путями. SVC используются для балансировки нагрузки и управления напряжением.

В некоторых случаях к подстанциям с однофазными трансформаторами переменного тока были построены выделенные однофазные линии электропередач переменного тока. Такие линии были построены для снабжения французских ТЖВ .

Стандартизация

Электрификация железных дорог с использованием переменного тока 25 кВ , 50 Гц стала международным стандартом. Существует два основных стандарта, определяющих напряжения в системе:

• EN 50163: 2004 + A1: 2007 — «Железнодорожные приложения. Напряжение питания тяговых систем».
• IEC 60850 — «Железнодорожные приложения. Напряжение питания тяговых систем».

Допустимый диапазон разрешенных напряжений указан в вышеуказанных стандартах и ​​учитывает количество поездов, потребляющих ток, и их расстояние от подстанции.

Эта система в настоящее время является частью стандартов совместимости трансъевропейских железных дорог Европейского союза (1996/48 / EC «Функциональная совместимость трансъевропейской высокоскоростной железнодорожной системы» и 2001/16 / EC «Функциональная совместимость трансъевропейской системы обычных железных дорог». «).

Вариации

Были использованы системы, основанные на этом стандарте, но с некоторыми вариациями.

25 кВ переменного тока в 60 Гц

В странах, где 60 Гц является нормальной частотой сети, 25 кВ при 60 Гц используется для электрификации железных дорог.

• В Аргентине на линии Рока (при ширине колеи 1676 мм или 5 футов 6 дюймов ).
• В Канаде на линии Deux-Montagnes в Агентстве транспорта Монреаля митрополит .
• В Японии линии Токайдо, Саньо и Кюсю Синкансэн ( длина 1435 мм или 4 фута 8 дюймов). 1 / ₂ в калибровке).
• В Южной Корее на Кораил .
• На Тайване, на линии Тайваньской высокоскоростной железной дороги (расстояние 1435 мм или 4 фута 8 1 / ₂ в калибровке) и железнодорожная администрация Тайваня электрифицированных линий «с ( использовании 1,067 мм или 3 фута 6 в калибровке).
• В Соединенных Штатах, новые электрифицированные участки Северо-восточного коридора (т.е. сегмент Нью-Хейвен-Бостон) междугородних пассажирских линий, пригородных линий Транзита Нью-Джерси , пригородной железной дорогиДенвераRTD и отдельных отдельных коротких линий.

20 кВ переменного тока в 50/60 Гц

В Японии это используется на существующих железнодорожных линиях в регионах Тохоку , Хокурику , Хоккайдо и Кюсю , из которых Хокурику и Кюсю имеют частоту 60 Гц .

12,5 кВ переменного тока в 60 Гц

Некоторые линии в США были электрифицированы на 12,5 кВ 60 Гц или преобразованы с 11 кВ 25 Гц на 12,5 кВ 60 Гц . Использование 60 Гц обеспечивает прямое питание от электросети 60 Гц, но не требует большего расстояния между проводами для 25 кВ и 60 Гц или требует возможности двойного напряжения для поездов, также работающих на линиях 11 кВ 25 Гц . Примеры:

• Metro-North Railroad «s New Haven Line из Pelham, Нью — Йорк в Нью — Хейвене, штат Коннектикут (Начиная с 1985 года, ранее 11 кВ 25 Гц).

12 кВ в 25 Гц

• Береговая линия Северной Джерси компанииNew Jersey Transit от Матавана, штат Нью-Джерси, до Лонг-Бранч, штат Нью-Джерси (1988–2002 гг.; Изменено на 25 кВ, 60 Гц).
• Amtrak

6,25 кВ переменного тока

В начале электрификации железной дороги переменным током 50 Гц в Соединенном Королевстве планировалось использовать участки 6,25 кВ переменного тока, где было ограниченное пространство под мостами и в туннелях. Подвижной состав был двухвольтным с автоматическим переключением между 25 кВ и 6,25 кВ . В кВ 6,25 участков были преобразованы в AC 25 кВ в результате научно — исследовательской работы , которая показала , что расстояние между живым и заземленным оборудованием может быть снижено по сравнению с первоначально думали, что это необходимо.

Исследование проводилось с использованием парового двигателя под мостом в Крю . Участок ВЛ-25 кВ постепенно приближался к заземленным металлоконструкциям моста, подвергаясь воздействию пара из дымовой трубы локомотива. Расстояние, на котором произошло перекрытие, было измерено, и оно использовалось в качестве основы для определения новых зазоров между воздушным оборудованием и конструкциями.

50 кВ переменного тока

Иногда 25 кВ удваивается до 50 кВ, чтобы получить большую мощность и увеличить расстояние между подстанциями. Такие линии обычно изолированы от других линий, чтобы избежать осложнений при перебеге. Примеры:

• Sishen-Салдана железной руды железной дороги ( 50 Гц ).
• Дезрает Железнодорожное питание , который был изолирован углем железной дорогой. ( 60 Гц )
• Теперь закрытая железная дорога Блэк-Меса и озера Пауэлл, которая также была изолированной угольной железной дорогой ( 60 Гц ).
• Сейчас закрытое подразделение Tumbler Ridge компании BC Rail ( 60 Гц ).

Источник

Системы тока. Напряжение в контактной сети

На железных дорогах России используют две системы электроснабжения: постоянного и однофазного переменного тока. Тяга на трехфазном переменном токе не получила распространения, поскольку технически сложно изолировать близко расположенные провода двух фаз контактной сети (третья фаза — рельсы).

Электрический подвижной состав обеспечивают тяговыми двигателями постоянного тока, так как предлагаемые модели двигателей переменного тока не отвечают предъявляемым требованиям по мощности и надежности. Поэтому железнодорожные линии снабжают системой однофазного переменного тока, а на локомотивах устанавливают специальное оборудование, преобразующее переменный ток в постоянный.

Правилами технической эксплуатации регламентированы номинальные уровни напряжения на токоприемниках электрического подвижного состава: 3 кВ — при постоянном токе и 25 кВ — при переменном. При этом определены допустимые с точки зрения обеспечения стабильности движения колебания напряжения: при постоянном токе — 2,7. 4 кВ, при переменном — 21 . 29 кВ. На отдельных участках железных дорог допускается уровень напряжения не менее 2,4 кВ при постоянном токе и 19 кВ — при переменном.

Основными параметрами, характеризующими систему электроснабжения электрифицированных железных дорог, являются мощность тяговых подстанций, расстояние между ними и площадь сечения контактной подвески.

На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный. Все оборудование, подающее переменный ток, размещается на открытых площадках, а выпрямители и вспомогательные агрега ты — в закрытых помещениях. От тяговых подстанций электроэнергия поступает в контактную сеть по питающей линии — фидеру.

Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его полярность, относительно низкое напряжение и отсутствие возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего. Рельсы, служащие проводниками тока разной полярности, и земляное полотно представляют собой систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов и искусственных сооружений. Для предотвращения этого применяют соответствующие защитные устройства (анодные заземлители, катодные станции и др.).

Из-за относительно низкого напряжения (11 = 3 кВ) в системе постоянного тока по контактной сети к электрическому подвижному составу подводится мощность (Ж= Ш) при большой силе тягового тока /. Для этого тяговые подстанции размещают недалеко друг от друга (10. 20 км) и увеличивают площадь сечения проводов контактной подвески.

При переменном токе повышается эффективность использования электрической тяги, поскольку по контактной сети передается требуемая мощность при меньшей силе тока по сравнению с системой постоянного тока. Тяговые подстанции в этом случае располагаются на расстоянии 40. 60 км друг от друга. Их задачей является только понижение напряжения со 110. 220 до 25 кВ, поэтому их техническое оснащение проще и дешевле, чем у тяговых подстанций постоянного тока. Кроме того, в системе однофазного переменного тока площадь сечения проводов контактной сети примерно в два раза меньше. Для размещения оборудования на тяговых подстанциях при переменном токе используют открытые площадки. Однако конструкция локомотивов и электропоездов при переменном токе сложнее, а их стоимость выше.

В результате воздействия электромагнитного поля переменного тока на металлические конструкции и коммуникации, расположенные вдоль железнодорожных путей, в них появляется опасное для людей напряжение, а в линиях связи и автоматики возникают помехи. Поэтому применяют особые меры защиты сооружений. Затраты на такие защитные меры, как улучшение электрической изоляции между рельсами и землей, замена воздушных линий кабельными или радиорелейными, составляют 20. 25 % общей стоимости работ по электрификации.

Стыкование контактных сетей линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют на специальных железнодорожных станциях. В ряде случаев, когда создание таких станций представляется нецелесообразным, применяют электровозы двойного питания, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

Общий курс железных дорог

• Введение
• Значение железнодорожного транспорта и основные показатели его работы
• Место железных дорог в транспортной системе страны
• Дороги дореволюционной России
• Железнодорожный транспорт послереволюционной России и Советского Союза
• Железнодорожный транспорт Российской Федерации
• Основные положения структурной реформы железнодорожного транспорта
• Понятие о комплексе устройств и сооружений и структуре управления на железнодорожном транспорте
• Габариты на железных дорогах
• Основные руководящие документы по обеспечению работы железных дорог и безопасности движения
• Основные сведения о категориях железнодорожных линий, трассе, плане и продольном профиле
• Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы и требования к ним
• Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства
• Искусственные сооружения, их виды и назначение
• Назначение, составные элементы и типы верхнего строения пути
• Балластный слой
• Шпалы
• Рельсы
• Рельсовые скрепления. Противоугоны
• Бесстыковой путь
• Устройство рельсовой колеи
• Особенности устройства пути в кривых участках
• Стрелочные переводы
• Съезды, глухие пересечения и стрелочные улицы
• Классификация и организация путевых работ
• Защита пути от снега, песчаных заносов и паводков
• Схема электроснабжения. Комплекс устройств
• Системы тока. Напряжение в контактной сети
• Тяговая сеть
• Сравнение различных видов тяги
• Классификация тягового подвижного состава
• Электрический подвижной состав
• Автономный тяговый подвижной состав
• Локомотивное хозяйство
• Обслуживание локомотивов и организация их работы
• Экипировка, техническое обслуживание и ремонт локомотивов
• Восстановительные и пожарные поезда
• Классификация и основные типы вагонов
• Технико-экономические показатели вагонов
• Основные элементы вагонов
• Виды ремонта вагонов. Сооружения и устройства вагонного хозяйства
• Текущее содержание вагонов
• Понятие о комплексе устройств автоматики, телемеханики и сигнализации
• Классификация сигналов
• Автоматическая блокировка
• Автоматическая локомотивная сигнализация
• Устройства диспетчерского контроля за движением поездов
• Автоматическая переездная сигнализация
• Полуавтоматическая блокировка
• Электрическая централизация стрелок и светофоров
• Диспетчерская централизация
• Комплекс устройств горочной автоматики
• Проводная связь
• Радиосвязь
• Телевидение
• Линии сигнализации и связи. Понятие о волоконно-оптической связи
• Назначение и классификация раздельных пунктов
• Продольный профиль и план путей на станциях
• Маневровая работа на станциях
• Технологический процесс работы станции и техническо-распорядительный акт
• Разъезды, обгонные пункты и промежуточные станции
• Участковые станции
• Сортировочные станции
• Пассажирские станции
• Грузовые станции
• Межгосударственные приграничные передаточные станции
• Железнодорожные узлы
• Планирование грузовых перевозок
• Организация вагонопотоков
• Классификация поездов и их обслуживание
• Организация грузовой и коммерческой работы. Комплексная механизация погрузочно-разгрузочных работ
• Основы организации пассажирских перевозок
• Значение графика и требования, предъявляемые к нему
• Классификация графиков
• Элементы графика
• Порядок разработки графика и его показатели
• Понятие о пропускной и провозной способности железных дорог
• Система управления движением поездов
• Основные показатели эксплуатационной работы
• Автоматизация процессов управления перевозками
• Приложение

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Источник