Электроснабжение. Система электроснабжения. Тяговая сеть. Контактная сеть

     Реферат

     по  дисциплине:

     «Транспортные сооружения и коммуникации»

     на  тему:

     «Электроснабжение. Система электроснабжения. Тяговая  сеть. Контактная сеть» 
 
 
 
 
 
 

                                                                                       Выполнила:             студентка 473 группы

                                                                                      Лаврова Г.Г.                                                                                                                                                     Проверил: доцент каф. №30

     Григоренко В.М. 
 
 
 
 
 

     Санкт-Петербург

     2011

     Содержание 

1.Система электроснабжения.…………………………………………………………………....3

2. Сооружения и устройства электроснабжения………………………………………………..5

3. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог……………………………………………………………………………….……………….6

4. Контактная  сеть………………………………………………………………………………...9

5. Тяговая сеть …………………………………………………………………………………...13

6. Список  литературы…………….……………………………………………………………...18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Система электроснабжения.

     Непрерывное и качественное электроснабжение является основой для правильного и  надежного функционирования всех инженерных систем здания или офиса. 

     Чтобы обеспечить качество и непрерывность  электроснабжения, необходимы грамотный  проект, профессиональная реализация этого проекта и квалифицированное  обслуживание построенной системы. 

     Система электроснабжения - комплекс инженерных сооружений, оборудования и аппаратуры, предназначенный для передачи электрической  энергии от источников к потребителям. Основными компонентами системы  являются линии электропередач, подстанции и распределительные устройства.

     Система электроснабжения — совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической  энергии. 

     Система электроснабжения не включает в себя потребителей (или приёмников электроэнергии). 

     К системам электроснабжения (СЭС) предъявляются  следующие основные требования:

1. Надёжность системы и бесперебойность электроснабжения потребителей.
2. Качество электроэнергии на вводе к потребителю.
3. Безопасность обслуживания элементов СЭС.
4. Унификация (модульность, стандартизация).
5. Экономичность, включает в себя такие понятия, как энергоэффективность и энергосбережение.
6. Экологичность.
7. Эргономичность.

     Строгое соблюдение необходимых правил проектирования и монтажа, а также привлечение  высококвалифицированного персонала  являются залогом построения системы  электроснабжения, которая будет  бесперебойно работать многие годы. 

     Классификация СЭС 

1. По типу источников электроэнергии — электрохимические, дизель-электрические, атомные и  т. д.
2. По конфигурации — централизованные, децентрализованные, комбинированные.
3. По роду и частоте тока — постоянного тока, переменного тока 50 Гц, переменного тока 400 Гц и др.
4. По числу фаз — одно- двух- трёх- многофазные.
5. По режиму нейтрали — с изолированной нейтралью, глухозаземлённой нейтралью, компенсированной нейтралью и т. д.
6. По надёжности электроснабжения — обеспечение потребителей 1 (1А, 1Б, 1В), 2, 3 категорий надёжности, обеспечение смешанных потребителей.
7. По назначению — системы автономного, резервного, аварийного, дежурного электроснабжения.
8. По степени мобильности — стационарные, мобильные, возимые, носимые.
9. По принадлежности к основному потребителю — СЭС автомобиля, танка, вертолёта, спутника и т. д.

     Состав  СЭС 

     Система электроснабжения может включать в  себя:

1. Источники электроэнергии; например: ГЭС, ТЭС, солнечная батарея, ветрогенератор.
2. Систему передачи электроэнергии; например: воздушная линия электропередачи, кабельная линия электропередачи, электропроводка.
3. Систему преобразования электроэнергии; например: трансформатор, автотрансформатор, выпрямитель, преобразователь частоты, конвертор.
4. Систему распределения электроэнергии; например: открытое распределительное устройство, закрытое распределительное устройство.
5. Систему релейной защиты и автоматики; например: защита от перенапряжения, грозозащита, защита от короткого замыкания, дуговая защита.
6. Систему управления и сигнализации; например: система диспетчерской связи, автоматизированная система контроля и управления энергией (АСКиУЭ), автоматизированная система коммерческого учёта энергией (АСКУЭ).
7. Систему эксплуатации ; например: технологические карты, графики нагрузки, графики регламентного технологического обслуживания.
8. Систему собственных нужд; например: системы обогрева, освещения, вентиляции в зданиях и сооружениях, где размещены элементы СЭС.
9. Систему гарантированного электроснабжения наиболее ответственных потребителей; например: источник бесперебойного питания (UPS), система автономного электроснабжения (САЭ), система резервного электроснабжения (СРЭ), мобильная система аварийного электроснабжения (МСАЭ).

2. Сооружения  и устройства электроснабжения

     Железнодорожный транспорт потребляет около 7 % энергии, производимой электростанциями России. В основном она расходуется на обеспечение тяги поездов и питания  нетяговых потребителей, к которым  относятся станции, депо, мастерские и устройства регулирования движения поездов. Кроме того, к системе  электроснабжения железной дороги могут  быть подключены расположенные вблизи нее предприятия и небольшие  населенные пункты.

     Система электроснабжения электрифицированных  дорог состоит из внешней (электростанции, районные трансформаторные подстанции, сети и линии электропередач) и  тяговой (тяговые подстанции и электротяговая сеть) частей (рис.1) 

     На  тепловых, гидравлических и атомных  электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток напряжением 6...21 кВ и частотой 50 Гц. Для передачи электрической  энергии к потребителям напряжение на трансформаторных подстанциях повышают до 750 кВ в зависимости от протяженности  высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП). Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение понижают до 110... 220 кВ и подают в районные сети, к которым наряду с другими потребителями подключены тяговые подстанции электрифицированных  железных дорог и трансформаторные подстанции дорог с тепловозной  тягой.

     Нарушение электроснабжения железных дорог может  привести к сбою в движении поездов. Чтобы обеспечить надежное питание  электроэнергией тяговой сети железнодорожного транспорта, как правило, предусматривают  ее подключение к двум независимым  источникам. В отдельных случаях  допускается питание от двух одноцепных линий электропередачи или одной  двухцепной.

     Тяговая сеть состоит из контактных и рельсовых  проводов, представляющих собой соответственно питающую и отсасывающую линии. Участки  контактной сети подсоединяют к соседним тяговым подстанциям. Это позволяет  более равномерно загружать подстанции и контактную сеть, что в целом  способствует снижению потерь электроэнергии в тяговой сети. 
 

3. Автоматизированные  системы управления устройствами электроснабжения железных дорог.

     Хозяйство электроснабжения железных дорог можно  рассматривать как совокупность различных технологических процессов, объеденных решением задачи бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергией  соответствующего качества. При этом должно быть экономичное расходование электроэнергии и уменьшение потерь, возникающих в процессе передачи и преобразования. 

     Основной  целью создания автоматизированной системы управления электроснабжением (АСУЭ) является совершенствование  управления устройствами электроснабжения и их эксплуатации на основе автоматизации  производственных процессов поддержания  оптимальных режимов в системе  тягового электроснабжения. Наряду с  задачами оптимального управления технологическими процессами в АСУЭ решаются также  задачи, связанные со сбором, обработкой информации, планированием и прогнозирование  технологического процесса и состояния  оборудования. 

     Как любая сложная система АСУЭ имеет  иерархическую структуру, состоящую из отдельных подсистем, имеющих самостоятельные цели управления и общую для всей автоматизированной системы цель. Эти подсистемы находятся на разных уровнях иерархии, взаимодействуют между собой и имеют внешние связи с питающими районные энергосистемами и другими подсистемами АСУЭ. Подсистема является частью автоматизированной системы, выделенной по определенному признаку, отвечающий конкретным целям и задачам управления. В рамках этих задач подсистема может рассматриваться как отдельная самостоятельная система. 

     Определение структуры системы управления является одной из важнейших задач, возникающих  при разработке системы в каждом конкретном случае. Правильно составленная структура АСУЭ позволяет наиболее точно определить требуемый объем, содержание и потоки информации, обеспечить последовательное решение очередных  задач на базе предыдущих, исключить  необходимость переделок в процессе развития АСУЭ. Система осуществляет управление всем комплексом электроснабжения железнодорожного транспорта. Управление в пределах дистанции электроснабжения включает 3 уровня: первый уровень реализует  ручное и автоматическое децентрализованное управление оборудованием и режимами; второй уровень управления предусматривает  местное оперативное (дистанционное) и автоматическое централизованное управления оборудованием тяговых  подстанций, постов секционирования  и т.д.; третий уровень управления реализуется автоматизированной системой диспетчерского управления (АСДУ) и  на нем осуществляется оперативно-диспечерское централизованное управление тяговыми подстанциями, постами секционирования  и другими пунктами, элементами и  режимами. 

     От  вышестоящих энергодиспетчерских  пунктов четвертого и пятого уровней  управления, соответственно службы электроснабжения дороги и департамента электрификации и электроснабжения ОАО РЖД, на энергодиспетчерский  пункт дистанции электроснабжения поступает нормативная и оперативно-управляющая  информация, координирующая режимы работы дистанций электроснабжения в пределах железной дороги. Энергодиспетчерский  пункт службы электроснабжения дороги учитывает основные показатели работы дистанций , выполняет все виды планирования в масштабах дороги, обменивается информацией с энергодиспетчерским  пунктами ЦЭ ОАО РЖД и районных энергосистем. 

     Автоматизированная  система диспечерского управления обеспечивает автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой  диспетчерскому персоналу для непрерывного контроля и управления. 

     Задачи  оперативного управления, решаемые АСДУ определяется режимом работы системы  энергоснабжения. 

     В нормальном режиме происходит регулирование  режима электроснабжения, его корректировка  при отклонениях для выполнения требований по качеству электроэнергии и ее подачи; отключение оборудования для ремонта и ревезирования  и ввод его в работу после ремонта  или резерва; сбор, обработка и  документирование информации о работе дистанции электроснабжения. 

     В аварийном режиме срабатывают автоматические устройства первого уровня (релейная защита). В этом случае оперативно-диспечерский персонал производит необходимые отключения устройств электроснабжения в случае их отказа. Однако, из-за низкого быстродействия качество управления ухудшается. 

     В послеаварийном режиме решаются задачи восстановления нормальной схемы электроснабжения потребителей, заданного качества электроэнергии, ввод в работу отключившегося неповрежденного  оборудования, принятие мер по устранению причин аварии и ремонту оборудования. 

     Решение задач оперативно-диспечерского  управления предусматривает максимальное использование опыта и знаний энергодиспетчера. В зависимости  от сложившиеся ситуации он может  располагать различным временем для принятия решения, которые вырабатывает практически единолично. В аварийных  ситуациях объем информации резко  возрастает, а время для принятия решений сокращается в несколько  раз. Для обработки всей этой информации используют ЭВМ, ускоряющие принятия правильного  решения для управления системой. 

     ЭВМ является технической основой АСУЭ наряду с местными системами автоматики и устройств телемеханики, состоящий  из аппаратуры телеуправления, телесигнализации и телеизмерения. Они выполняют  расчетные и информационные функции, собирают и обрабатывают информацию, выдают рекомендации, осуществляют технико-экономические  и планово-производственные расчеты. 

     Подсистема  третьего уровня осуществляет оперативно-диспечерского  централизованное управление пунктами, объектами и режимами электроснабжения, обменом информацией с энергодиспетчерскими пунктами энергосистем и службой  управления дороги, работой поездного  диспетчера отделения дороги. Подсистемы учета планирования и прогнозирования  оптимального управления могут размещаться  на энергодиспетчерскоми пункте дистанции  энергоснабжения или же являются общими для дистанций в пределах железных дорог и размещаться  на центральном энергодиспетчерском  пункте службы электроснабжения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Контактная  сеть

     От  контактной сети получают питание агрегаты троллейбуса. Каждый фидер тяговой  подстанции питает свой участок контактной сети. В случае выхода из строя фидера или одноагрегатной подстанции соседние могут принять на себя нагрузку контактной сети, благодаря чему обеспечивается беспрерывное энергоснабжение.  

         Зону контактной сети, обслуживаемую  тяговой подстанцией, разбивают  на изолированные друг от друга  участки (так называемое секционирование), каждый из которых получает  электроэнергию от своего питающего  кабеля. Количество питающих линий  равно количеству изолированных  участков контактной сети, а ток  по этим линиям поступает к  «плюсовому» контактному проводу,  расположенному ближе к проезжей  части. Пройдя через силовую  цепь троллейбуса, ток поступает  в «минусовый» контактный провод, расположенный ближе к тротуару, и по отсасывающему кабелю  возвращается на шины распределительного  устройства постоянного тока  тяговой подстанции.  

             Надежность энергоснабжения троллейбуса  во многом зависит от принятых  схем питания и секционирования  контактной сети. Участки контактной  сети могут получать питание  как от одной тяговой подстанции (односторонняя схема питания), так  и от двух (двусторонняя). В последнем  случае напряжения на шинах  постоянного тока обеих питающих  подстанций должны быть равны,  а характеристики преобразователей  одинаковы. Согласно правилам  технической эксплуатации, потеря  напряжения от подстанции до  токоприемника троллейбуса, находящегося  в любом месте трассы, не должна  превышать 15% номинального напряжения  сети, т. е. 90 В.  

         Контактная сеть троллейбуса  работает в сложных условиях, так как два контактных провода  разной полярности располагаются  на расстоянии 520±20 мм друг от  друга, а токосъем с них ведется  двумя токоприемниками, работающими  раздельно. Схождение, расхождение  и пересечение линий троллейбуса,  а также пересечение их с  линиями трамвая потребовало  разработки и установки специальных  частей контактной сети, обеспечивающих  беспрепятственный проход токоприемников.  

         Для обеспечения благоприятных  условий взаимодействия токоприемников  с контактным проводом необходимо  постоянно поддерживать максимально  допустимое натяжение контактного  провода; систематически проверять  крепление проводов на кривых, пересечениях и стрелках; регулярно  контролировать техническое состояние  головок токоприемника для уменьшения  сил трения в шарнирах.

     Основными элементами контактной сети являются:

• Опоры и опорные конструкции
• Контактные подвески
• Арматура и спецчасти
• Контактные, питающие и усиливающие провода, подключённые к электрической сети

     Типы  контактных подвесок. В контактной сети троллейбуса различают несколько систем подвески проводов: простую, поперечно-цепную, продольно-цепную, маятниковую и полигонную. 

         Простая подвеска получила распространение из-за простоты конструкции и низкой стоимости (Рис.2). Применяется она при невысоких скоростях движения (35—40 км/ч). В то же время эта система требует значительных затрат на эксплуатацию не только контактной сети, но и подвижного состава.

     Рис.2 Простая поперечная подвеска контактного провода 

     При простой поперечной подвеске (рис. 2) продольный пролет между точками  подвеса контактного провода  не превышает 35 м. Стальная оцинкованная проволока диаметром 5 мм или трос из стальных оцинкованных проволок общим  сечением 26,6 мм2 крепится к стенам зданий или опорам противоположных сторон улиц поперек линий контактной сети. С помощью подвесных зажимов  контактный провод прикрепляется к  этим поперечинам. 

         Сила натяжения боковых участков  поперечного троса зависит от  необходимой величины уклона  этих участков: чем меньше уклон,  тем больше натяжение боковых  участков. Оптимальная величина  уклона боковых участков поперечин  1:10. Это означает, что, например, необходимо  поднять точку крепления поперечины  выше уровня контактного провода  на 2 м при пролете между контактными  проводами и зданием, к которому  крепится поперечина, равном 20 м. 

         Поперечный трос или проволоку  стремятся расположить на прямолинейных  участках пути перпендикулярно  оси контактного провода, а  на криволинейных — по направлению  радиуса кривой. 

         Поперечно-цепную подвеску применяют при значительном расстоянии между опорами или зданиями для обеспечения горизонтального положения контактных проводов. 

         Поперечно-цепная подвеска контактной  сети (рис. 3) состоит из двух тросов  или проволок, расположенных перпендикулярно  оси контактных проводов один  над другим, и струн, воспринимающих  вертикальную нагрузку от арматуры  и контактного провода.

     Рис.3. Поперечно-цепная подвеска контактного провода:

1. верхний трос, 2- контактный провод, 3- нижняя поперечина, 4,6- орешковые изоляторы,5- изолятор из дельта-древесины, 7-мачта.

     Поперечно-цепная подвеска имеет достаточно широкое  распространение, однако она не вписывается, в архитектурный силуэт улицы  и не обеспечивает достаточной эластичности контактной сети. Вместе с тем поперечно-цепная подвеска контактных проводов позволяет  работать троллейбусу со скоростью  до 50 км/ч. 
 

     Для монтажа продольно-цепной подвески устанавливают опоры контактной сети, на кронштейнах которых крепят продольный несущий трос (рис. 4). Контактный провод подвешивается на вертикальных струнах 9 и фиксируется в горизонтальной плоскости фиксаторами 6, расположенными на кронштейне 1 опор контактной сети. Длина пролета — до 50 м, но не свыше 60 м.   

         Продольно-цепная подвеска благодаря  значительной эластичности обеспечивает  почти безыскровой токосъем при  больших скоростях движения. При  этом резко снижается число  случаев схода токоприемника с контактного провода. 

     .

     Рис.4 Продольно-цепная подвеска

     1-распорка; 2-кронштейн;     3-продольный  трос; 4-контактный провод

     В последнее время широкое распространение  получила маятниковая подвеска контактной сети троллейбуса (рис.5). При подвеске контактных проводов на жестких наклонных струнах (маятниках) провода располагаются в плане зигзагообразно. На прямых участках зигзаг выполняется с углом перегиба проводов на каждом подвесе до 3°. Правилами технической эксплуатации установлен пролет 40 ±3 м. Наклон струн осуществляется путем систематической сдвижки подвесов на поперечинах или кронштейнах в разные стороны от оси пути.

     Рис.5 Подвеска контактного провода на наклонных струнах (маятниках):

1-кронштейн, 2- наклонные струны, 3- контактный провод. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Тяговая сеть

     Тяговая сеть состоит из контактной (питающей) и рельсовой (отсасывающей) сетей. Рельсовая  сеть представляет собой рельсы, имеющие  стыковые электрические соединения. Контактная сеть — это совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической  энергии от тяговых подстанций к  токоприемникам электрического подвижного состава. 

     Основным  требованием к конструкции контактной сети является обеспечение надежного  постоянного контакта провода с  токоприемником независимо от скорости движения поездов, климатических и  атмосферных условий. В контактной сети нет дублируемых элементов, поэтому ее повреждение может  повлечь за собой нарушение установленного графика движения поездов. 

     В соответствии с назначением электрифицированных  путей используют простые и цепные воздушные контактные сети. На второстепенных станционных и деповских путях  при сравнительно небольшой скорости движения может применяться простая  контактная подвеска, представляющая собой свободно висящий провод, который  закреплен на опорах. 

     При высокой скорости движения провисание контактного провода должно быть минимальным. Это обеспечивается конструкцией цепной подвески (рис. 6), в которой контактный провод между опорами подвешен не свободно, как в простой подвеске, а прикреплен к несущему тросу с помощью часто расположенных проволочных струн. Благодаря этому расстояние между поверхностью головки рельса и контактным проводом остается практически постоянным. Для цепной подвески в отличие от простой требуется меньше опор: они располагаются на расстоянии 70...75 м друг от друга. 

     В соответствии с ПТЭ высота контактного  провода над поверхностью головки  рельса на перегонах и станциях должна составлять не менее 5750 мм, а на переездах  — 6000...6800 мм.