Основные элементы контактной сети

Контактная сеть

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 постоянный 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 русским инженером Ф. А. Пироцким. Первая контактная подвеска появилась в 1881 в Германии.

Основным элементами контактной сети с контактной подвеской (часто наз. воздушной) являются провода контактной сети (контактный провод, несущий трос, усиливающий провод и пр.), опоры, поддерживающие устройства (консоли, гибкие поперечины и жёсткие поперечины) и изоляторы. Контактные сети с контактными подвесками классифицируют: по виду электрифицированного транспорта, для которого контактная сеть предназначена,— магистрального, в т. ч. высокоскоростного, ж.-д., трамвая и карьерного транспорта, рудничного подземного транспорта и др.; по роду тока и номинальном 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 — контактные сети с простой, цепной или специальной подвеской; по особенностям выполнения — контактные сети перегонов, станций, для искусств, сооружений.

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

Выбор общей площади сечения проводов контактная сеть обычно осуществляется при проектировании системы тягового электроснабжения. Все остальные вопросы решаются с помощью теории контактная сеть— самостоятельной научной дисциплины, становлению которой во многом способствовали работы сов. учёного И. И. Власова. Основан вопросами проектирования контактная сеть 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 макс, скоростями движения ЭПС и др. условиями токосъёма; определение длины пролёта (главным образом по условию обеспечения её ветроустойчивости); выбор типов опор и поддерживающих устройств для перегонов и станций; разработка конструкций контактная сеть в искусств, сооружениях; размещение опор и составление планов контактная сеть 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 контактная сеть в ходе электрификации железных дорог стремятся, чтобы они в возможно меньшей степени отражались на перевозочном процессе при безусловном обеспечении высокого качества работ.

Основным производств, 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. Производств, приятием по эксплуатации контактной сети является дистанция электроснабжения. Основные  размеры (см. рис.), характеризующие размещение контактной сети относительно других пост, устройств ж. д.,— высота Н подвешивания контактного провода над уровнем верха головки рельса; Основные элементы контактной сети и размеры, характеризующие её размещение относительно других постоянных устройств магистральных железных дорог: Пкс — провода контактной сети; О — опора контактной сети; И — изоляторы. 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 головок рельсов. Совершенствование конструкций контактной сети направлено на повышение её надёжности при снижении стоимости строительства и эксплуатации. Ж.-б. опоры контактной сети и фундаменты металлической 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 ж. д. без снятия напряжения используют изолирующие съёмные вышки,   монтажные автомотрисы. Перечень работ, выполняемых под напряжением, был расширен благодаря применению двойной изоляции на гибких поперечинах, в анкерах проводов и др. элементах контактной сети Многие контрольные операции осуществляются средствами ихнего диагностирования, которыми оснащены вагоны-лаборатории. Оперативность переключений секционных разъединителей контактной сети значительно возросла благодаря применению телеуправления. Увеличивается оснащённость дистанций электроснабжения специализированным механизмами и машинами для ремонта контактной сети (например, для рытья котлованов и установки опор).

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

Контактной сетью называется специальная линия электропередачи, служащая для подвода электрической энергии к электроподвижному составу. Специфической ее особенностью является то, что она должна обеспечивать токосъем движущимся электровозам. Второй специфической особенностью контактной сети является то, что она, не может иметь резерва. Это обуславливает повышенные требования к надежности ее работы.  Контактная сеть состоит из контактной подвески пути, опор контактной сети, поддерживающих и фиксирующих в пространстве проводов контактной сети устройств. В свою очередь, контактная подвеска образуется системой проводов – несущего троса и  контактных проводов.  Для системы тяги постоянного тока имеется, как правило, два контактных провода в подвеске и один для системы тяги переменного тока. На рис. 6 приведен общий вид контактной сети.       

Тяговая подстанция снабжает электроэнергией электроподвижной состав через контактную сеть. В зависимости от соединения контактной сети с тяговыми подстанциями и между контактными подвесками других путей многопутного участка в границах отдельной межподстанционной зоны различают следующие схемы: а) раз дельную двустороннюю;

Рис. 1. Общий вид контактной сети

б) узловую; в) параллельную. а)

б)

в) Рис. 2. Основные схемы питания контактных подвесок путей а) – раздельная; б) – узловая; в) – параллельная. ППС- пункты параллельного соединения контактных подвесок различных путей; ПС – пост секционирования; ТП – тяговая подстанция

Раздельная двусторонняя схема – схема питания контактных подвесок, при которой энергия в контактную сеть поступает с двух сторон, (смежные тяговые подстанции работают параллельно на тяговую сеть), однако между собой контактные подвески электрически не соединяются в границах межподстанционной зоны. Область применения такой схемы – питание участков электрической железной дороги с непротяженными межподстанционными зонами и сравнительно равномерным электропотреблением по направлениям.

Узловая схема – схема, отличающаяся от предыдущей наличием электрической связи между подвесками путей. Такая связь осуществляется при помощи так называемых постов секционирования контактной сети. Техническое оснащение постов секционирования контактной сети позволяет в случае необходимости  устранять не только поперечную связь между подвесками путей, но и продольную, разбивая контактную сеть в границах межподстанционной зоны на отдельные электрически не связанные между собой секции. Это существенно повышает надежность работы системы тягового электроснабжения. С другой стороны наличие узла в нормальных режимах позволяет более эффективно использовать контактные сети путей для передачи электрической энергии к электроподвижному составу, что дает существенную экономию энергии при неравномерном электропотреблении по направлениям. Следовательно, область применения такой подвески – участки электрической железной дороги с протяженными межподстанционными зонами и значительной неравномерностью электропотребления по направлениям.

Параллельная схема – схема, отличающаяся от узловой схемы большим числом электрических узлов между контактными подвесками путей. Применяется при еще большей неравномерности потребления электроэнергии по путям. Такая схема особенно эффективна при вождении тяжелых поездов.

8