Електропостачання міського електричного транспорту
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ МІСЬКОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ
1. Загальні відомості про електропостачання
2. Схеми зовнішнього та внутрішнього електропостачання
3. Особливості роботи тягових мереж
В українській імперії першу лінію трамваю було відкрито 1892 р. у Києві. Високі економічні та технічні показники трамваю виявилися відразу на перших лініях, і електротяга швидко витіснила кінну та парову на міських залізницях. Були пущені трамвайні лінії в Нижньому Новгороді (Гіркому), Казані, Орлі, Курську, Катеринославі (Дніпропетровську), Ризі та інших містах. У Москві перша лінія трамвая була відкрита лише 1899 р., а Петербурзі – 1907 р., що було зумовлено протидією акціонерних товариств-власників кінних залізниць.
Система електропостачання із двома контактними проводами знайшла застосування для безрейкового електричного транспорту – тролейбуса. У 1933 р. тролейбусний рух було відкрито в Москві, а потім у Ленінграді, Києві та інших містах. Найменші в порівнянні з трамваєм початкові витрати на спорудження тролейбусних ліній, зниження рівня шуму під час руху дозволили тролейбусному транспорту швидко обігнати трамвайний за темпами розвитку.
У СРСР щодня трамваями та тролейбусами перевозиться близько 50 млн. пасажирів, причому обсяг цих перевезень з кожним роком зростає. У СРСР на початок 1985 р. трамвай експлуатувався у ПО містах, а тролейбус – у 174 містах. Загальна довжина контактної мережі трамвая в одноколійному обчисленні становила понад 9,5 тис. км, а тролейбуса – близько 16 тис. км.
У сучасних умовах різко зростає роль електротранспорту у транспортному обслуговуванні населення наших міст.Відкривається тролейбусний та трамвайний рух у нових містах, розширюються транспортні існуючі мережі, прокладаються маршрути трамвая та тролейбуса до приміських зон, місць відпочинку. У ряді міст побудовано та успішно експлуатуються швидкісні лінії трамвая, що значно скорочують час перебування пасажирів у дорозі. Все частіше застосовується підземне прокладання таких ліній у зонах густої забудови. Різновид міського електротранспорту, проміжний між трамваєм і метрополітеном, отримав назву метротрам. Такі лінії існують у Волгограді, Києві, Саратові.
Контактні мережі трамвая та тролейбуса є складною технічною спорудою.
Контактні мережі схильні до впливу атмосферних явищ, пов'язані з роботою розташованих рядом споруд, що належать різним організаціям, нерідко пошкоджуються при дорожньо-транспортних пригодах. Їхнє обслуговування утруднене через великі потоки транспорту та пішоходів.
Безаварійна робота системи електропостачання трамвая насамперед залежить від надійності контактної мережі. Тому перед персоналом, який обслуговує контакти мережі трамвая та тролейбуса, стоїть відповідальне завдання постійно утримувати пристрої контактної мережі у справному стані.
1. Загальні відомості про електропостачання
Електрична енергія всім споживачів (промисловості, населення міста, трамвая, тролейбуса та інших.) виробляється електричної станції / (рис. 1) як змінного трифазного струму з частотою 50 Гц.
Вироблена енергія передається найчастіше на значну відстань від електростанції до споживачів лінії електропередачі 8 (ЛЕП). Для зменшення втрат енергії в ЛЕП напруга підвищується трансформаторної підстанції 2 рівня 35; 110; 220 кВ таБільше залежно від віддаленості споживачів. Поблизу місця споживання на знижувальній підстанції 4 рівень напруги знижується до 6 і 10 кВ. Звідси електроенергія прямує споживачам. Живлення тягових підстанцій 6 міського електротранспорту здійснюється за кабельними (у поодиноких випадках повітряними) трифазними лініями 5.
На тяговій підстанції напруга знижується до 600 В і змінний струм перетворюється випрямлячами на постійний. По живильних лініях позитивної та негативної полярності 7 електроенергія подається в контактні дроти 8 трамвая 9 або контактні дроти тролейбуса 10. Рухомий склад трамваїв і тролейбусів отримує електроенергію через контакт струмоприймачів з контактним дротом, в трамваї другий контакт здійснюється через колісні.
Контактною мережею називається сукупність всіх пристроїв, що включає контактну підвіску, що підтримують її опори і конструкції, що підсилюють дроти, тросову систему, арматуру і спецчастини, службовці для підведення електричної енергії до рухомого складу через безпосередній контакт з його струмоприймачем.
2. Схеми зовнішнього та внутрішнього електропостачання
У сучасних умовах тягові підстанції одержують енергію не від однієї електричної станції, а від енергетичної системи, що об'єднує багато електростанцій лініями електропередачі (ЛЕП). Тягові підстанції трамвая та тролейбуса знаходяться у місті та електропостачання отримують, як правило, від підстанцій, розподільчих пунктів (РП), центрів живлення (ЦП) електричних систем.
При розгляді схеми електропостачання виділяють дві частини:
зовнішнє електропостачання, що включає всі пристрої від' центру живлення до тягової підстанції, разом з кабельними (повітряними) лініями;
внутрішнє електропостачання, що включає тягові підстанції і всі елементи тягової мережі; контактну та рейкову мережу, живильні лінії.
Внутрішнє електропостачання виконується як централізованого (рис. 2, а) чи децентралізованого (рис. 2, б) живлення контактної мережі. Централізовану схему застосовують при підстанціях, що мають велику потужність, що дозволяє живити весь контактний мережі, що примикає до неї, яка складається з секцій, розташованих в різному віддаленні від підстанції.
При децентралізованій схемі секції живляться від двох сусідніх підстанцій, або від будь-якої з них, або кожна підстанція живить половину секції, що примикає. При виході з ладу однієї з підстанцій її навантаження передається на сусідню. Кожна підстанція повинна мати відповідний резерв потужності.
Вибираючи ту чи іншу систему електропостачання, перевага віддається тій, яка має високий рівень надійності та забезпечує гнучкість управління. Під надійністю розуміється безвідмовність,- довговічність і ремонтопридатність, тобто, можливість безперервно і довгостроково зберігати працездатність у певних режимах і бути пристосованою до попередження, виявлення та усунення відмов та несправностей у процесі технічного обслуговування та проведення ремонтів. Ремонтопридатність має на меті зниження витрат часу, праці та коштів на технічне обслуговування та ремонт обладнання та підвищення на цій основі ефективності його використання в процесі експлуатації.
Основи надійності будь-якої системи або інженерної споруди закладаються при їх проектуванні із забезпеченням певних запасів міцності, необхідних резервних пристроїв у вигляді дублюючих елементів або збільшенням запасів потужності основних елементів, що використовуються привиході з ладу окремих елементів системи. Водночас система електропостачання має бути економічною, що потребує виключення надмірних витрат на додаткове обладнання та пристрої для створення резервів. Вирішення цього протиріччя знаходять зі зіставлення техніко-економічних показників можливих варіантів, приймаючи систему, що забезпечує належну надійність за мінімально можливих витрат.
В експлуатації мають місце різні умови роботи системи електропостачання: нормальний, вимушений і аварійний режими роботи.
При нормальному режимі всі елементи системи працюють із найбільш високими техніко-економічними показниками, забезпечуючи харчування рухомого складу в розрахункових розмірах, визначених для найбільш завантаженої години та за найважчих умов руху.
Вимушений режим настає, коли виходить з ладу один з основних елементів системи: тягова підстанція, перетворювальний агрегат або лінія живлення. Рух рухомого складу йде нормально під час використання додаткових елементів устаткування (зарезервованих раніше). При цьому допускаються граничні за нормами навантаження на елементах системи електропостачання та втрати напруги в тяговій мережі. У цей період допускаються погіршення економічних показників роботи.
Аварійний режим настає при тяжких ушкодженнях елементів системи електропостачання, коли рух у розрахункових розмірах стає неможливим. У цьому режимі рух або скорочується або припиняється повністю.
3. Особливості роботи тягових мереж
Робота тягових мереж відрізняється від інших систем електропостачання рядом істотних особливостей. Для трамвая та тролейбуса відповідно до ГОСТ 6962-75 встановлено номінальну напругу 600 В з допустимимивідхиленнями на струмоприймачі електрорухомого складу в найбільших значеннях до 700 В і найменших 400 В. Тягові навантаження постійно змінюються в дуже широких межах за часом і місцем - додатки на контактній мережі М. Під час гальмування тягові двигуни рухомого складу можуть бути переведені в генератор у тягову мережу, здійснюючи рекуперацію.
Відмінною рисою роботи рейкової мережі є мала ізоляція рейок від землі. Земля - хороший провідник електричного струму, тому частина струму, що повертається на підстанцію, відгалужується в землю і проходить як землею, так і підземними металевими спорудами (трубами каркасів підземних споруд, броні та оболонкам кабелів та ін.). Струми витоку з рейок у землю називаються блукаючими струмами (рис. 3).
У місцях виходу блукаючих струмів із поверхні металевих споруд відбувається електрохімічний процес, що супроводжується корозією (руйнуванням) металу підземних споруд. Роль електроліту у процесі грають розчини солей, кислот і лугів, наявні у грунті. Інтенсивність, електрокорозії залежить від значення величини блукаючих струмів та часу їхньої дії.
Підраховано, що струм, рівний 1 А протягом року може за певних умов зруйнувати до 34 кг свинцю або більше 9 кг сталі. Щоб знизити шкідливу дію блукаючих струмів до безпечних значень, вживають заходів щодо їх обмеження та проникнення в підземні металеві споруди. Головними заходами є: зменшення поздовжнього опору рейок за допомогою зварювання стиків та з'єднання мідними проводами окремих ланок та всіх ниток рейок для паралельної роботи, збільшення перехідного опору між рейками та землею завдяки покращеннюізоляції основи, застосування хорошого водовідведення, зменшення різниці потенціалів між пунктами приєднання до рейок кабелів ліній живлення.
1. Афанасьєв О.С., Долаберідзе Г.П., Шевченко В.В. Контактні та кабельні мережі трамваїв та тролейбусів. М: Транспорт, 1978. 300 с.
3. Котельников А.В. Блукаючі струми електрифікованого транспорту. М.: Транспорт, 1986. 279 З. «
5. Правила техніки безпеки на міському електротранспорті. Розділ ІІІ. Контактні мережі. Пристрої СЦБ та зв'язку. М: Транспорт, 1978. 103 с.
6. Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів та Правила техніки безпеки під час експлуатації електроустановок споживачів. М: Енерговидав, 1986. 423 с.
7. Застосування полімерних ізоляторів у пристрої»: контактної мережі електрифікованих залізниць. М: Транспорт, 1987. 46 с.
8. Посібник із проектування контактних мереж трамвая і тролейбуса, М.: МЖКГ РРФСР, 1980. 150 з.
9. Будівельні норми та правила СНиП Ш-41/76. Контактні мережі електрифікованого транспорту. Правила виробництва та приймання робіт. М.: Будвидав, 1977. 41 с.
10. Будівельні норми та правила СНіП П-41-76. Електрифікований міський транспорт. Трамвайні та тролейбусні шляхи. Норми проектування. М.: Будвидав, 1977. 31 с.
11. Тарніжевський М.В., Томлянович Д.К. Проектування пристроїв електропостачання трамваю та тролейбуса, М.: Транспорт, 1986. 376 с.