Что такое контактная сеть ржд

Как устроена и работает контактная сеть?

Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 03.11.2021

Электрификация пришла на наши железные дороги давно. Современные Российские железные дороги уже невозможно представить без электровозов, быстрых пассажирских, тяжелых и длинных грузовых поездов, которые водят эти локомотивы. Безусловно электрификация совершила подлинную революцию на железных дорогах всего мира. Оставим пока анализ всех технических и экономических плюсов электротяги, посмотрим на контактную сеть.

Контактная сеть представляет из себя целый набор устройств: опоры, контактный провод, консоли, поддерживающие устройства, несущий трос, струны. Много всякого, а как оно работает?

Вдоль железной дороги, как правило, с правой стороны, на определенном расстоянии друг от друга (порядка 50 метров), в специальный фундамент в насыпи устанавливаются опоры, они могут быть бетонными или металлическими. На опоры устанавливаются консоли с изоляторами, между консолью и опорой, на консоль подвешивается сверху несущий трос, под ним подвешен непосредственно сам контактный провод.

Подвеска контактного провода к несущему тросу осуществляется, так называемыми, струнами, один конец струны закрепляется на несущем тросу, а к нижнему концу струны специальными хомутами крепится и закрепляется винтами контактный провод. Сам контактный провод не идеально круглый, а имеет специальное сечение, оно позволяет хомутам надежно закрепить его, не мешая токоприемникам электровозов свободно двигаться по нижней его части.

Контактный провод

На станциях все практически также, только контактная сеть располагается на жестких поперечинах или на гибких поперечинах, а поперечины устанавливаются сверху опор, которые находятся на больших расстояниях друг от друга, и между ними проложено много путей, это позволяет не устанавливать опоры контактной сети на каждом пути станции.

С целью обеспечения возможности снятия напряжения на отдельных путях перегонов и станций при сохранении питания электроэнергией других путей, что может оказаться необходимым не только при возникновении аварийных ситуаций, но и для обеспечения плановых работ на контактной сети, выполняемых со снятием напряжения, контактная сеть делится на отдельные участки (секции), электрически непосредственно не связанные между собой, не только на перегонах, но и на станциях. Это называется – секционированием.

Тяговая подстанция

Контактная сеть питается от тяговых подстанций, расположенных на определенном расстоянии на участках, в зависимости от рода тока. Железные дороги электрифицированы на постоянном токе, напряжением 3000 Вольт и на переменном токе, напряжением 25000 Вольт.

На границах между линиями, электрифицированными по системам постоянного и переменного тока, устраивают станции стыкования. Контактная сеть на таких станциях делится на три района: в одном контактная сеть всегда находится под напряжением постоянного тока, а в другом – всегда под напряжением переменного тока, а в третьем, называемом районом переключения, напряжение на каждом пути может быть тем или другим в зависимости от того, какого рода тока электровоз направляется на этот путь или находится на нем.

В настоящее время при электрификации предпочтение отдается переменному току, при этой системе благодаря высокому напряжению тяговые подстанции можно располагать на большем расстоянии одна от другой (через 40-60, а иногда и 80 километров), чем при постоянном токе (через 15-25 километров), общую площадь сечения проводов контактной сети можно существенно уменьшить (обычно 140 мм2, при постоянном токе она составляет 700 мм2 и даже протягивается второй провод).

Неоспоримыми положительными качествами системы переменного тока являются высокие тяговые свойства электровозов и отсутствие интенсивной коррозии подземных искусственных сооружений. Можно существенно увеличивать вес составов, а отсюда возрастает пропускная способность железных дорог, да и материальные затраты при электрификации переменным током ниже. Вообщем экономика двигает вперед научно-технический прогресс. Но есть у контактной сети переменного тока и существенный недостаток – она оказывает сильное индуктивное влияние на другие проводники электрического тока, находящиеся в зоне действия ее электромагнитного поля – воздушные и кабельные линии связи, телеуправления, радиовещания, силовые и осветительные, кабели питания автоблокировки и др. Приходится удалять их на большое расстояние или калибровать.

Контролирует и в оперативном порядке управляет устройствами контактной сети на дороге – энергодиспетчер.

Источник

Контактная сеть

Контактная сеть предназначена для передачи электрической энергии от тяговых подстанций к электроподвижному составу и должна обеспечить надежный токосъем при наибольших скоростях движения в любых атмосферных условиях.

Устройство контактной сети включает в себя различные элементы. Контактный провод (6) (см. рис. 11.2) имеет сложное поперечное сечение (см. рис. 11.3), изготовлен из меди и с помощью струн (7) подвешен к биметаллическому тросу (J). Консоли (3) укреплены в верхней части железобетонных опор (1) с помощью тяги (2). К ним на изоляторах (4, 9) подвешен несущий трос.

Для обеспечения равномерного износа накладок токоприемников контактный провод в плане подвешен зигзагообразно. Такое расположение контактного провода осуществляется с помощью фиксаторов (8), размещенных на каждой опоре, препятствующих также раскачиванию контактной сети от бокового ветра. Контактный провод между опорами не должен провисать, для этого применяют цепные подвески. Для уменьшения стрел провиса контактного провода при сезонном изменении температуры его оттягивают к опорам, которые называются анкерными, и через систему блоков и изоляторов к ним подвешивают грузовые компенсаторы.

Наибольшая длина участка между анкерными опорами на прямых участках достигает 800 м.

Железобетонные опоры располагают друг от друга на расстоянии 65—80 м, а расстояние между струнками обычно составляет 6—12 м. В соответствии с ПТЭ высота подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса должна быть не менее 5750 мм, а на переездах — не ниже 6000 мм.

На многопутных участках применяются ригельные опоры или опоры с гибкой поперечиной.

Для надежной работы и удобства обслуживания контактную сеть делят на отдельные участки (секции) с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок (изолирующих сопряжение), а также секционных и врезных изоляторов.

Для снабжения электроэнергией линейных железнодорожных потребителей на опорах контактной сети постоянного тока подвешивают специальную трехфазную линию электропередачи напряжением 10 кВ.

Электробезопасность обслуживающего персонала и других лиц, а также защита от токов при коротком замыкании обеспечивается заземлением всех устройств, которые могут оказаться под напряжением в случае поломок, обрыва провода или нарушения изоляции.

Источник

Контактная сеть

Контактная сеть. Это сеть устройств включающая в себя: контактные рельсы, кабели и оборудование, обеспечивающие передачу электрической энергии от тяговых и совмещенных тягово-понизительных подстанций к токоприемникам электроподвижного состава.

Контактная сеть — комплекс устройств для передачи электроэнергии от тяговых подстанций к ЭПС через токоприёмники. Контактная сеть является частью тяговой сети и для рельсового электрифицированного транспорта обычно служит её фазой (при переменном токе) или полюсом (при постоянном токе); другой фазой (или полюсом) служит рельсовая сеть.

Контактная сеть может быть выполнена с контактным рельсом или контактной подвеской. Ходовые рельсы впервые были использованы для передачи электроэнергии движущемуся экипажу в 1876 году русским инженером Ф. А. Пироцким. Первая контактная подвеска появилась в 1881 году в Германии.

Основными элементами контактной сети с контактной подвеской (часто называемой воздушной) являются провода контактной сети (контактный провод, несущий трос, усиливающий провод и пр.), опоры, поддерживающие устройства (консоли, гибкие поперечины и жёсткие поперечины) и изоляторы.

Контактную сеть с контактными подвесками классифицируют: по виду электрифицированного транспорта, для которого контактная сеть предназначена, — магистрального, в том числе высокоскоростного, железнодорожного, трамвая и карьерного транспорта, рудничного подземного транспорта и др.; по роду тока и номинальному напряжению питающегося от контактной сети ЭПС; по размещению контактной подвески относительно оси рельсового пути — для центрального (магистральный железнодорожный транспорт) или бокового (промышленный транспорт) токосъёма; по типам контактной подвески — контактная сеть с простой, цепной или специальной подвеской; по особенностям выполнения — контактная сеть перегонов, станций, для искусственных сооружений.

В отличие от других устройств электроснабжения контактная сеть не имеет резерва. Поэтому к надёжности контактной сети предъявляют повышенные требования, с учётом которых осуществляется проектирование, строительство и монтаж, техническое обслуживание контактной сети и ремонт контактной сети.

Выбор общей площади сечения проводов контактной сети обычно осуществляется при проектировании системы тягового электроснабжения. Все остальные вопросы решаются с помощью теории контактной сети — самостоятельной научной дисциплины.

Основными вопросами проектирования контактной сети являются: выбор числа и марок её проводов в соответствии с результатами расчётов системы тягового электроснабжения, а также тяговых расчётов, выбор типа контактной подвески в соответствии с максимальными скоростями движения ЭПС и другими условиями токосъёма; определение длины пролёта (главным образом по условию обеспечения её ветроустойчивости); выбор типов опор и поддерживающих устройств для перегонов и станций; разработка конструкций контактной сети в искусственных сооружениях; размещение опор и составление планов контактной сети станций и перегонов с согласованием зигзагов проводов и с учётом выполнения воздушных стрелок и элементов секционирования контактной сети (изолирующих сопряжений анкерных участков, секционных изоляторов и разъединителей). При выборе методов строительства и монтажа контактной сети в ходе электрификации железных дорог стремятся, чтобы они в возможно меньшей степени отражались на перевозочном процессе при безусловном обеспечении высокого качества работ. Основные производственные предприятия по сооружению контактной сети — строительно-монтажные поезда и электромонтажные поезда. Организация и методы технического обслуживания и ремонта контактной сети выбираются из условий обеспечения заданного высокого уровня надёжности контактной сети при наименьших трудовых и материальных затратах, безопасности труда работников районов контактной сети, возможно меньшего влияния на организацию движения поездов. Производственным предприятием по ремонту контактной сети является дистанция электроснабжения.

Основные размеры (см. рисунок и таблицу), характеризующие размещение контактной сети относительно других постоянных устройств железной дороги, — высота Н подвешивания контактного провода над уровнем верха головки рельса; расстояние А от частей, находящихся под напряжением, до заземлённых частей сооружений и подвижного состава; расстояние Г от оси крайнего пути до внутреннего края опор контактной сети на уровне головой рельсов.

Совершенствование конструкций контактной сети направлено на повышение её надёжности при снижении стоимости строительства и эксплуатации. Железобетонные опоры контактной сети и фундаменты металлических опор выполняются с учётом электрокоррозионного воздействия на их арматуру блуждающих токов. Увеличение срока службы контактного провода достигается, как правило, применением на токоприёмниках угольных контактных вставок.

При техническом обслуживании контактной сети на отечественных железных дорогах без снятия напряжения используют съёмные вышки, автодрезины, монтажные автомотрисы. Перечень работ, выполняемых под напряжением, был расширен благодаря применению двойной изоляции на гибких поперечинах, в анкеровках проводов и других элементах контактной сети.

Многие контрольные операции осуществляются средствами технического диагностирования, которыми оснащены вагоны-лаборатории. Оперативность переключений секционных разъединителей контактной сети значительно возросла благодаря применению телеуправления. Увеличивается оснащённость дистанций электроснабжения специализированными механизмами и машинами для ремонта контактной сети (например, для рытья котлованов и установки опор).

Повышению надёжности контактной сети свособствуют использование разработанных в нашей стране методов плавки гололёда, в том числе без перерыва движения поездов, электрорепеллентной защиты, ветроустойчивой ромбовидной контактной подвески и другие. Для определения числа районов контактной сети и границ участков обслуживания пользуются понятиями эксплуатационной длины и развёрнутой длины электрифицированных путей, равной сумме длин всех анкерных участков контактной сети в заданных пределах. На отечественных железных дорогах развёрнутая длина электрифицированных путей является учётным показателем для районов контактной сети, дистанций электроснабжения, отделений дорог, министерства и более чем в 2,5 раза превышает эксплуатационную длину. Определение потребности в материалах на ремонтно-эксплуатационные нужды контактной сети производится по её развёрнутой длине.

См. также

Контактная сеть также используется для питания троллейбусов.

Источник

Воздушный промежуток и нейтральная вставка контактной сети

Опубликовано 01.01.2021 · Обновлено 09.11.2021

Контактная сеть на железных дорогах представляет собой достаточно сложное техническое сооружение, предназначенное для доставки электрической энергии непосредственно на электроподвижной состав. Воздушные промежутки и нейтральные вставки являются частью конструкции контактной сети. Что же это такое и для чего применяются знаки в виде черно-белых полос на опорах контактной сети, давайте разбираться…

Для справки: напряжение контактной сети

В России на железной дороге применяется два рода тока, питающего электроподвижной состав (электровозы, электропоезда, мотрисы):

Соответственно этот факт разделяет электровозы, электропоезда и другой подвижной состав по типу применяемого напряжения: переменного или постоянного. Контактные сети постоянного отличаются от сетей переменного тока: в них, в соответствии с законом Ома, при одинаковой мощности, контактный провод должен быть гораздо толще, так как сила тока в нем выше. Также эти сети предполагают более частое расположение питающих подстанций, соответственно они более выгодны с перечисленных позиций, и поезда могут выжимать большую мощность при меньших Амперах, соответственно сечение провода уже, а подстанции располагаются гораздо реже. Минус у переменки только один — сложное устройство электроподвижного состава, необходимость установки трансформаторов и тд.

Воздушный промежуток

Контактные сети строят с применением так называемого секционирования: для обеспечения высокой работоспособности, безопасности и балансировки нагрузки в сетях переменного тока контактная сеть подразделяется на секции, изолированные друг от друга. Таким образом становится возможным проводить работы на одном участке, оставляя работоспособными соседние. А если где-то на перегоне произойдет ЧП с оборудованием контактной сети, то этот его можно локализовать, отключить напряжение и ликвидировать ЧП. При этом поезда смогут двигаться до и после него.

Как раз для разделения участков (секций) контактной сети применяется воздушный промежуток: то есть естественный изолятор.

Нужно отметить, что следование с поднятым токоприемником через воздушный промежуток разрешается, таким образом для поезда подобное секционирование остается незаметным. Однако остановка с поднятым пантографом в зоне воздушного промежутка уже запрещена, как и следование со скоростью менее 15 км/ч.

Для того, чтобы машинист электроподвижного состава понимал, где собственно расположен воздушный промежуток, чтобы соблюсти требование по запрещению остановки и движения со скоростью менее 15 км/ч, применяются знаки в виде четырех черных полос, внутри которых находятся три белые полосы. Также применяется аналогичный знак, только с перпендикулярной черной полосой, проходящей через все полосы. Между этими знаками и располагается воздушный промежуток.

Почему же запрещено стоять с поднятым токоприемником и двигаться с медленной скоростью?

Ответ прост: между двумя секциями может присутствовать некоторая разность потенциалов. За счет просадки напряжения на одной секции, между ней и другой секцией возникнет соответственно напряжение и ток. Поскольку полоз пантографа, проходя через воздушный промежуток, замкнет два контактных провода двух секций, в месте контакта возникнет нагрев от воздействия электричества. Если этот процесс будет носить кратковременный характер, проблем не будет, а если электровоз встанет посреди такого участка, то не исключено и прогорание контактного провода или пантографа.

Нейтральная вставка

Воздушный промежуток может разделять секции только с одинаковым напряжением, совпадающим, в том числе, по фазе (если речь о «переменке»), по этому в основном он применяется в сетях с постоянным током. В нашей стране электричество, вырабатываемое электростанциями, поставляется по трехфазной системе, соответственно на железнодорожные электроподстанции приходит также трехфазном виде. Возникает задача по балансировке нагрузки между фазами, необходимо сделать так, чтобы три фазы были нагружены равномерно. В качестве решения применяется секционирование для разделения фаз. Один участок работает на фазе А, следующий работает уже на фазе В.

Если мы для такого секционирования будем применять воздушный промежуток, то неизбежно получим мощнейшее межфазное замыкание, когда пантограф соединит две секции. Естественно это невозможно, и применяется не один воздушный промежуток, а сразу два, и называется такая схема — нейтральной вставкой.

Нейтральная вставка ограждается специальными знаками заранее, и электроподвижной состав следует через неё с опущенными токоприемниками. После проследования второго воздушного промежутка через 50 метров устанавливают знак «Включить ТОК» для электровозов, а через 200 метров для моторвагонного подвижного состава.

У электропоезда могут быть подняты по одному пантографу на каждом моторном вагоне, при этом все они объединены одной токоведущей шиной. Длина нейтральной вставки всегда больше, чем расстояние между двумя пантографами первого и последнего моторного вагона эксплуатируемых электропоездов. Это сделано для повышения безопасности, чтобы предотвратить межфазное замыкание, если вдруг машинист не предпримет меры и не опустит их.

Интересный вопрос, а что же будет, если поезд остановится посреди нейтральной вставки?

Конечно остановка посреди нейтральной вставки запрещена, но может произойти такая ситуация: кто-нибудь из пассажиров поезда сорвет стоп-кран, и придется «повиснуть», как говорят локомотивщики, посреди нейтральной вставки. Для исключения таких негативных сценариев энергодиспетчер всегда имеет возможность подключить изолированный участок к контактному проводу одной из двух секций, в сторону следования поезда. Таким образом будет временно подано напряжение, и локомотив или моторвагонный состав сможет выбраться.

Источник

Контактная сеть

Конта́ктная сеть — техническое сооружение электрифицированных железных дорог и других видов транспорта (метро, трамвая, троллейбуса, фуникулёра), служащее для передачи электроэнергии с тяговых подстанций на электроподвижной состав.

Кроме того, с помощью контактной сети обеспечивается снабжение нетяговых железнодорожных потребителей (освещение станций, переездов, питание путево́го инструмента).

Контактная сеть бывает двух типов:

Несмотря на то, что на рельсовом транспорте ходовые рельсы обычно применяются для отвода обратного тягового тока, — они, как правило, не рассматриваются в качестве части контактной сети.

Основными элементами контактной сети являются:

В декабре 2003 года Департаментом электрификации и энергоснабжения ОАО «Российские железные дороги» была выпущена инструкция по применению термодиффузионного цинкования деталей и конструкций контактной сети. Данная инструкция распространяется на защитные цинковые покрытия, наносимые методом термодиффузионного цинкования на резьбовые детали, арматуру, конструкции контактной сети и другие изделия из углеродистой и низкоуглеродистой стали, в том числе повышенной прочности, на чугунные детали контактной сети, включая чугунные оконцеватели фарфоровых изоляторов.

Содержание

Воздушная контактная сеть

Составные части воздушной контактной сети:

Воздушная контактная сеть подвешивается на различных опорах. При этом между точками подвески наблюдается провисание контактного провода. Большая стрела провисания вредит контактной сети, так как движущийся вдоль контактного провода токоприёмник может в точках подвески отрываться от провода.

В момент отрыва между токоприёмником и проводом образуется электрическая дуга. Восстановление контакта происходит с ударом токоприёмника о провод. Также происходит раскачивание токоприёмников. Перечисленные явления ускоряют износ контактного провода и токоприёмников, ухудшают качество токосъёма, а также создают радиопомехи. Избежать этих явлений позволяют:

Контактный рельс

Контактный рельс — жёсткий контактный провод, предназначенный для осуществления скользящего контакта с токоприёмником подвижного состава (электровоза, моторного вагона).

Изготавливается из мягкой стали, форма и поперечные размеры схожи с формой и размерами обычных рельсов. Рельс крепится при помощи изоляторов к кронштейнам, которые в свою очередь монтируются на шпалы ходовых рельсов.

Секционирование контактной сети

Для обеспечения возможности питания контактной сети от нескольких тяговых подстанций, а также для ремонта отдельных участков без отключения всей контактной сети, применяется секционирование контактной сети. При этом, контактная сеть разбивается на участки, —т. н. секции. Каждая секция запитывается отдельным фидером от тяговой подстанции. В случае неисправности на тяговой подстанции (или повреждения фидера) обычно есть возможность запитать секцию от другой тяговой подстанции. Таким образом, секционирование повышает надёжность контактной сети, обеспечивая бесперебойную подачу электроэнергии.

Изолирование секций

Для обеспечения надёжной изоляции секций и предотвращения образования дуги, которая может нарушить изоляцию между секциями при прохождении токосъёмников из одной секции в другую используются секционные изоляторы.

Источник