1.3 Разработка и обоснование схемы питания и секционирования контактной сети станции и прилегающих перегонов

На электрифицированных линиях электроподвижной состав получает электроэнергию через контактную сеть от тяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии между ними, чтобы было обеспечено стабильное номинальное напряжение на электроподвижной состав и работала защита от токов короткого замыкания. При системе электроснабжения постоянного тока в контактную сеть электроэнергия поступает от шин положительной полярности напряжением 3,3 кВ тяговых подстанций и возвращается после прохождения через тяговые двигатели электроподвижного состава по рельсовым цепям, присоединенным к шинам отрицательной полярности. Расстояние между тяговыми подстанциями постоянного тока в зависимости от грузонапряженности колеблется в широких пределах от 7 до 30 км.

Схема питания и секционирования, а также сопряжения анкерных участков должны предусматривать электрическую плавку гололеда или профилактический подогрев проводов контактной сети главных путей станций и перегонов, а также воздушных линий электроснабжения. В I и II гололедных районах, а также на электрифицированных участках железных дорог III и IV категории допускается не оборудовать сопряжения анкерных участков устройствами для плавки гололеда на контактном проводе.

На электрифицированных железных дорогах применяют схему двустороннего питания: каждый находящийся на линии локомотив получает электроэнергию от двух тяговых подстанций. Исключения составляют участки контактной сети, расположенные в конце электрифицированной линии, где может быть применена схема консольного (одностороннего) питания от крайней тяговой подстанции.

На питающей линии непосредственно у тяговой подстанции устанавливают разъединитель с моторным приводом. Кроме того, при длине линии к контактной сети дополнительно монтируют разъединитель с ручным приводом, при длине более 750 м – с моторным.

На тяговых подстанциях, питающих контактную сеть постоянного тока, защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью быстродействующих автоматических выключателей.

Контактная сеть делится на отдельные участки (секции), электрически изолированные один от другого изолирующими сопряжениями или секционными изоляторами. Изоляция секций нарушается при проходе токоприемника ЭПС по границе их раздела. Электрическое соединение отдельных секций осуществляют включением секционных разъединителей, установленных на стыках секций. Секционирование КС необходимо также для обеспечения надежной работы, оперативного технического обслуживания и ремонта контактной сети с отключением напряжения. Схема секционирования контактной сети предусматривает такое взаимное расположение секций, при котором отключение одной из них в наименьшей степени влияет на организацию движения поездов. Секционирование контактной сети может быть продольным и поперечным.  

При продольном секционировании осуществляют продольное разделение участка контактной сети у всех тяговых подстанций и постов секционирования (ПС) с помощью изолирующих сопряжений и нейтральных вставок. В отдельные продольные секции выделяют контактную сеть перегонов, станций, разъездов и обгонных пунктов. Посты секционирования (ПС) располагают в середине участка между двумя тяговыми подстанциями для соединения секций контактных подвесок путей двухпутного участка при нормальной работе и разделения их при коротком замыкании на одной из них. Пункты параллельного соединения (ППС) располагают между ТП и ПС на двухпутных участках для соединения подвесок двух путей в общую сеть. При коротком замыкании на подвеске одного из путей ППС отключается, разделяя подвески путей. ПС и ППС обеспечивают более экономичное использование сечения проводов контактных подвесок, снижение в них потерь электроэнергии. Секционируют также контактную сеть в протяженных тоннелях и на некоторых местах с ездой понизу.

При поперечном секционировании контактную сеть каждого из главных путей выделяют в отдельную секцию с помощью секционных разъединителей, которые при необходимости могут быть отключены.Секции контактной сети на соответствующих съездах между главными и группами второстепенных путей изолируют секционными изоляторами, чем достигается их электрическое разделение. Это облегчает схему и устройство защиты и дает возможность при повреждении или отключении одной из секций осуществлять движение поездов по другим секциям и главным путям. На станциях, имеющих значительное путевое развитие, применяют дополнительное поперечное секционирование. Количество поперечных секций определяется количеством и назначением отдельных путей. Например, на крупных станциях, имеющих несколько групп (парков) электрифицированных путей, контактная сеть каждой группы (парка) путей образует самостоятельную поперечную секцию.

На промежуточных станциях предусматривают секционирование контактной сети с обеих сторон станций. Продольные разъединители обеих горловин оборудуют моторными приводами. На двухпутных участках в пределах станции между главными путями устанавливают поперечный секционный нормально отключенный разъединитель П, чтобы при необходимости можно было подать напряжение от соседнего главного пути или зашунтировать пути для выполнения работ на секционных изоляторах контактной сети под напряжениям.

Группа путей отделяется от главного пути и питается через нормально включенный секционный разъединитель П. Если на станции имеется путь, предназначенный для погрузочно-разгрузочных работ, то контактная сеть над ним отделяется от остальных путей с питанием через секционный разъединитель З с заземляющим ножом.

Схема присоединения зависит от числа путей на перегоне и станции. На двухпутных линиях постоянного тока на станциях с числом электрифицированных путей пять и более (кроме главных) питающие сетевые фидеры соединяют с подвесками каждого главного пути на перегонах через линейные разъединители Ф_л1, Ф_л2, Ф_л4 Ф_л5. Еще одну линию подключают к контактной сети станции через разъединители Ф₃, Ф₃₁ и Ф_32. Эта линия, нормально питающая все подвески станции, является в то же время резервной для перегонных фидеров на случай отключения одного из них. При такой схеме питание может быть осуществлено через станционную линию как всей станции, так и перегонов. Однако применение такой схемы питания требует подвески питающих линий вдоль всей станции. Площадь сечения проводов каждой из них должна быть равна площади сечения контактных подвесок на главных путях перегонов (в медном эквиваленте). На главных путях станции подвески используют в этом случае только для питания ЭПС, находящегося на этих путях.

Изолирующие сопряжения и их разъединители должны быть обозначены заглавными буквами русского алфавита по направлению счета километров, которые наносят на приводе разъединителя. Секционные изоляторы и воздушные стрелки должны иметь присвоенный номер. Таблички с номерами секционных изоляторов устанавливают на несущем тросе.

Сетевые фидеры присоединяют к контактной подвеске через секционные разъединители, которые устанавливаются на станции. При воздушных фидерах секционные разъединители устанавливают также и у подстанции. Это позволяет отключать питающую линию со стороны контактной сети и со стороны тяговой подстанции для ее осмотра и ремонта.

Изменения в схемы вносят по согласованию со службой электрификации и электроснабжения железной дороги с уведомлением энергодиспетчера, персонала ЭЧК и других причастных лиц. Схемы выверяются ежегодно на 1 января и переутверждаются каждые пять лет.

Утвержденные схемы питания и секционирования должны быть на энергодиспетчерском пункте, а выкопировки из схем – в районах контактной сети (в пределах своего примыкающих районов), на тяговых подстанциях (в пределах зоны питания), а также в техническо-распорядительном акте железнодорожной станции (в пределах её путей) и в электродепо (в пределах тракционных путей).

Схема питания секционирования станции представлена на рисунке 1.2.

26

1.4 Трассировки контактной сети перегона

Составление планов (трассировки) контактной сети является важным этапом в проектировании контактной сети. Планы контактной сети составляют отдельно для станций и перегонов. Условия расстановки опор на станциях несколько сложнее, чем на перегонах. Поэтому трассировку контактной сети обычно сначала производят на станциях, а затем на перегонах, увязывая ее с соответствующими станциями.

На планах контактной сети приводят все необходимые данные для составления заявок на оборудование и материалы, а также для сооружения контактной сети. Это прежде всего спецификации: анкерных участков контактных подвесок с указанием длины и марок проводов; питающих, отсасывающих и других проводов; опор, поперечин, консолей, фиксаторов, фундаментом, анкеров, лежней; суммарная длина электрифицированных путей.

Планы контактной сети составляют так, чтобы построенная по ним контактная сеть была надежна, экономична и удобна при сооружении и в эксплуатации.

Подготовка плана перегона. План перегона выполняем на листе миллиметровой бумаги в масштабе 1:2000 (ширина листа 297 мм). Необходимую длину листа определяем исходя из заданной длины перегона с учетом масштаба необходимого запаса (800 мм) в правой части чертежа на размещение общих данных в основной надписи и принимаем кратной стандартному размеру 210 мм.

В зависимости от числа путей на перегоне на плане вычерчиваем одну или две прямые линии (на расстоянии 1 см друг от друга), представляющие оси путей.

Пикеты на перегоне размечают вертикальными линиями через каждые 5 см (100 м) и нумеруют их в направлении счета километров, начиная с пикета входного сигнала, указанного в задании.

Если при трассировке контактной сети станции в правой горловине оказалось четырехпролетное изолирующее сопряжение контактных подвесок станции и перегона, расположенное до входного сигнала, то для его повторения на плане перегона нумерацию пикетов нужно начать за 2-3 пикета до заданного пикета входного сигнала.

Выше и ниже прямых линий, представляющих оси путей, вдоль всего перегона размещаем данные в виде таблиц. Под нижней таблицей вычерчиваем спрямленный план линии.

Пользуясь размеченными пикетами, в соответствии с заданием на проект на плане путей показывают искусственные сооружения, а на спрямленном плане линии показываем километровые знаки, направление, радиус и длину кривого участка пути, границы расположения высоких насыпей.

Пикеты искусственных сооружений, сигналов, кривой, насыпи, и выемки обозначают в графе «Пикетаж искусственных сооружений» нижней таблицы в виде дроби, числитель которой обозначает расстояние в метрах до одного пикета, знаменатель – до другого. В сумме эти числа должны быть равны 100, т. к. расстояние между двумя нормальными пикетами равно 100 м.

Разбивка перегона на анкерные участки. Прежде чем начать расстановку опор, делят перегон на участки с примерно одинаковыми условиями воздействия ветра на контактную подвеску. Для каждого из таких участков в соответствии с принятыми для них расчетными скоростями ветра определяют наибольшие допустимые длины пролетов для прямых и кривых участков пути.

Намечаем анкерные участки контактной сети и примерное расположение мест их сопряжений. После этого в серединах анкерных участков намечаем примерное расположение мест средних анкеровок с тем. Чтобы при разбивке опор пролеты со средней анкеровкой сократить по сравнению с максимальной расчетной длиной на данном участке перегона.

Намечая анкерные участки подвески, необходимо исходить из следующих соображений:

• количество анкерных участков на перегоне должно быть минимальным;

• максимальная длина анкерного участка контактного провода на прямой принимается не более 1600 м;

• на участках с кривыми длины анкерного участка уменьшают в зависимости от радиуса и расположения кривой;

• сопряжения анкерных участков рекомендуется, как правило, устраивать на прямых.

Если кривая по протяженности не больше половины длины анкерного участка (800 м) и расположена в одном конце или в середине анкерного участка, то длина такого анкерного участка может быть принята равной средней длине, допустимой для прямой и кривой данного радиуса.

Расчетные допустимые пролеты, принятые для данного участка перегона, при расстановке опор должны быть уменьшены для переходных пролетов изолирующих сопряжений анкерных участков (в %): на 25 – на прямых участках пути и кривых радиусом более 1500 м; 20 – на кривых радиусом от 1000 до 1500 м; 15 – на кривых радиусом от 500 до 1000 м и на 10 – на кривых радиусом менее 500 м. Кроме того, длина пролетов со средней анкеровкой, а также пролетов, расположенных на кривых участках пути, в пучинистых местах, на свежеотсыпанных насыпях и в других случаях, при которых возможен перекос пути, также сокращается на 10%.

Длины пролетов уменьшают также в тех случаях, когда требуется уменьшить нагрузки на опорные и поддерживающие конструкции, обеспечить необходимую высоту расположения контактного провода компенсированной цепной подвески над рельсами при гололеде и необходимые габариты проводов различного назначения, подвешиваемых на опорах контактной сети, а также увязать зигзаги или выносы контактных проводов в смежных пролетах.

Длины пролетов цепных подвесок зависят и от размера и направления зигзагов контактных проводов у соседних опор. Поэтому при расстановке опор одновременно размечают зигзаги контактного провода и показывают их у опор стрелками, причем нормальные размеры зигзагов (на прямых – 300 мм, а на кривых – 400 мм), исходя из которых были рассчитаны допустимые длины пролетов, показывают только стрелкой без цифр.

При подходах к кривым участкам пути, воздушным стрелкам и изолирующим сопряжениям анкерных участков некоторых случаях приходится менять направление и размер зигзагов контактного провода, а следовательно, и устанавливать и длину пролета, соответствующую этим зигзагам и радиусам кривых.

Зигзаги контактного провода у опор в пролете, распложенного частично на прямом и частично на кривом участках пути, считаются согласованными, если большая часть пролета расположена на прямом участке пути и зигзаги имеют противоположное направление или большая часть пролета расположена на кривом участке пути и зигзаги при этом имеют одинаковое направление.

На расстановку опор контактной сети может повлиять расположение сопряжений анкерных участков контактной подвески. Поэтому, прежде чем перейти непосредственно к расстановке опор, обычно намечают анкерные участки контактной сети и примерное расположение мест их сопряжений.

Контактную подвеску делят на анкерные участки, а анкерные опоры располагают с учетом обеспечения нормальной работы узлов контактной подвески и её взаимодействия с токоприемниками при крайних расчетных температурах воздуха.

Если длина анкерного участка меньше половины длины максимально допустимого для данного плана пути, то может быть применена односторонняя компенсация контактных проводов, а при компенсированной подвеске – и несущих тросов. В таком случае для прямых участков пути длину анкерного участка принимают не более 800 м.

Чем ближе участок пути, имеющий кривую, к компенсирующим устройствам проводов, тем больше сказывается влияние отклонения консолей и фиксаторов на натяжение проводов. Поэтому анкерные опоры по возможности располагают так, чтобы кривые (особенно малых радиусов) находились ближе к середине анкерных участков. Сопряжения анкерных участков стараются размещать на прямых участках пути. В случае их размещения на кривых угол между анкеруемой ветвью контактного провода и рабочей ветвью не должен превышать 6⁰ (отклонения провода не более 1 м на длине 10 м), на второстепенных путях станций, а также в следующих пролетах после первго угол перелома может быть до 10⁰ (отклонение не более 1 м на длине 6 м).

Средние анкеровки размещают таким образом, чтобы обеспечить примерно одинаковые условия компенсации обеих половин анкерного участка. Среднюю анкеровку контактного провода и несущего троса анкерного участка. Среднюю анкеровку контактного провода и несущего троса анкерного участка с одинаковыми условиями трассы (например, полностью прямой или кривой участок пути) делают в середине анкерного участка. Смещение в ту или другую сторону не должно превышать одного пролета. Если анкерный участок частично расположен в кривых, то средняя анкеровка должна быть смещена от середины анкерного участка на один – два пролета в сторону кривой меньшего радиуса так, чтобы условия компенсации (натяжение проводов при изменениях температуры) обеих частей анкерного участка были примерно одинаковыми. Возможные места расположения анкерных опор сопряжений на плане намечают вертикальными линиями, расстояние между которыми в масштабе соответствует терм допустимым для соответствующего участка пути пролетам. Вертикальными линиями намечают также пролеты со средними анкеровками, чтобы при расстановке опор дать сокращенные пролеты.

Расстановку опор начинаем с переноса на план перегона опор изолирующих сопряжений станции, к которой примыкает перегон. Расположение этих опор на плане перегона должно быть увязано с их расположением на плане станции. Увязку осуществляем по входному сигналу, который обозначен и на плане станции, и на плане перегона следующим образом: определяют расстояние между сигналом и ближайшей к нему опорой по меткам на плане станции. Это расстояние прибавляем (или отнимаем) к пикетной метке сигнала и получаем пикетную отметку опоры. Затем откладываем от этой опоры длины следующих пролетов, указанных на плане станции, и получаем пикетные отметки опор изолирующего сопряжения на плане перегона. Пикетные отметки опор заносим в графу «Пикетаж опор» нижней таблицы. После этого вычерчиваем изолирующее сопряжение ли нейтральную вставку, т. к. это показано на плане станции, и расставляют зигзаги контактного провода.

В конце перегона должно находиться четырехпролетное изолирующее сопряжение, разделяющее перегон и следующую станцию. Опоры такого сопряжения относятся уже к плану станции и на плане перегона не учитываются. Иногда в исходных данных задается к проектированию часть перегона, ограничиваемая очередным четырехпролетным неизолирующим сопряжением. Опоры такого сопряжения относятся к плану перегона.

Примерное расположение опор сопряжений анкерных участков отмечаем на плане вертикальными линиями, расстояние между которыми в масштабе примерно равно трем допустимым для соответствующего участка пути пролетам. Затем намечаем каким-либо условным знаком места расположения пролетов со средней анкеровкой и только после этого переходим к расстановке опор.

Расстановка опор на перегоне. Расстановка опор производится пролетами, по возможности равными допустимым для соответствующего участка пути и местности, полученным в результате расчетов длин пролетов.

Намечая места установки опор следует сразу же заносить их пикетаж в соответствующую графу, между опорами указывать длины пролетов, возле опор стрелками показывать зигзаги контактных проводов.

На прямых участках пути зигзаги (0,3 м) должны быть поочередно направлены у каждой из опор то в одну, то в другую сторону от оси пути, начиная с зигзага анкерной опоры, перенесенного с плана контактной сети станции. На кривых участках пути контактным проводам дают зигзаги в направлении от центра кривой.

В местах перехода с прямого участка пути в кривую зигзаг провода у опоры, установленной на прямом участке пути, может оказаться неувязанным с зигзагом провода у опоры, установленной на кривой. В этом случае следует несколько сократить длину одного-двух пролетов на прямом участке пути, а в некоторых случаях и пролета, частично расположенного на кривой, чтобы можно было у одной из этих опор разместить контактный провод над осью пути (с нулевым зигзагом), а у смежной с ней опоры сделать зигзаг контактного провода в нужную сторону.

Зигзаги контактного провода у смежных опор, расположенных на прямом и кривом участках пути, можно считать увязанными, если большая часть пролета расположена на прямом участке пути и зигзаги контактного провода у опор сделаны в разные стороны или большая часть пролета расположена на кривом участке пути и зигзаги сделаны в одну сторону.

Длины пролетов, расположенных частично на прямых и частично на кривых участках пути, могут быть при этом приняты равными или чуть большими, чем допустимые длины пролетов для кривых участков пути. При разбивке опор разница в длине двух смежных пролетов полукомпенсированной подвески не должна превышать 25% длины большего пролета.

На участках где часто наблюдаются гололедные образования и могут возникнуть автоколебания проводов, разбивку опор следует вести чередующимися пролетами, один из которых равен максимально допустимому, а другой – на 7-8 м меньше. При этом, избегая периодичности чередования пролетов.

Пролеты со средними анкеровками должны быть сокращены: при полукомпенсированной подвеске – один пролет на 10% от максимальной расчетной длины в этом месте.

На главных путях перегонов предусматривают однотипные контактные подвески (компенсированные или полукомпенсированные). При различных типах подвесок их сопряжение осуществляют анкерным участком, одна половина которого работает как полукомпенсированная, а другая – как компенсированная подвеска. Для этого на одном анкерном участке устраивают среднюю анкеровку компенсированной подвески, а по концам анкерного участка – анкеровки проводов в соответствии с принятыми типами подвесок.