Электроснабжение городского электротранспорта. Тяговые подстанции, блуждающие токи, меры борьбы с ними.

Электротранспорт — вид транспорта, использующий в качестве источника энергии электричество, а в приводе используется — тяговый электродвигатель. Его основными преимуществами перед транспортом с двигателями внешнего или внутреннего сгорания являются более высокая производительность и экологичность.

Пассажирский электротранспорт

В развитых странах электротранспорт является основным перевозчиком пассажиров внутри города, на его долю приходится более 50 % перевозок. В развивающихся странах процент перевозок электротранспортом в городах составляет от 15 %. Основными средствами городского пассажирского электротранспорта являются трамваи, троллейбусы, метрополитен, электропоезда, применяются так жемонорельсы, фуникулеры и пр.

Грузовой электротранспорт

Грузовой электротранспорт применяется в перевозках, требующих большого КПД транспортного средства, например грузовые троллейбусы применяются на открытых карьерах, а электропоезда и электровозы постоянного и переменного тока используются на железных дорогах. Также к грузовому электротранспорту относятся электрокары, электротележки, электротягачи, электропогрузчики, некоторые виды самоходных кранов и экскаваторов.

Тяговая подстанция (ТП) — сооружение, которое получает электроэнергию из энергосистемы и преобразует её напряжение в пригодное для питания электротранспорта с последующей передачей в контактную сеть.

Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования (выпрямления)тока (для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергиейэлектровозов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

Классификация

По способу присоединения к системе внешнего электроснабжения:

· Опорная (узловая) – получает питание от сети внешнего электроснабжения по трём и более линиям электропередачи напряжением 110 или 220 кВ, и служит источником питания для других тяговых подстанций.

· Тупиковая (концевая) – получает питание по двум радиальным ЛЭП от соседней подстанции.

· Промежуточная– получает питание по вводам от двух соседних подстанций.

Промежуточные в свою очередь делятся на:

· Транзитная (проходная) – включается в рассечку ЛЭП.

· Отпаечная – подключается к отпайкам или ответвлению ЛЭП.

По системе электрической тяги:

· Постоянного тока 3,3 кВ

· Переменного тока 25кВ

· Переменного тока 2х25 кВ

· Стыковые

По способу обслуживания:

· Без дежурного персонала

· С дежурством на дому

· С постоянным дежурным персоналом

По типу:

· Стационарные

· Передвижные

По месторасположению:

• Наземные
• Открытые
• Закрытые
• Подземные

Блуждающие токи. На электрифицированных железных дорогах постоянного тока контактная сеть может иметь положительную или отрицательную полярность. Для работы электровозов это обстоятельство существенной роли не играет. Действительно, если поменять полярность контактной сети, предположим, с положительной на отрицательную или наоборот, то от этого не изменится направление вращения тяговых двигателей и вспомогательных машин, не нарушится нормальная работа электрических аппаратов.

Отреагируют на изменение полярности только быстродействующий выключатель и измерительные приборы.

Если контактная сеть имеет положительную полярность (рис. 155, а), то токи от тяговых подстанций проходят по контактной сети через силовую и вспомогательную цепи электровоза, затем по рельсам и отсасывающим проводам возвращаются на соответствующие подстанции. Так как рельсы не изолированы электрически от земли, а закреплены на шпалах, лежащих на балласте, то часть тока проходит по земле. Иногда такие токи обнаруживались измерениями на расстоянии нескольких десятков километров от тяговых рельсов. Поэтому их называют блуждающими.

В местах, где вблизи полотна железной дороги проложены подземные металлические сооружения (например, трубопроводы, кабели), тяговые токи проходят по этим сооружениям и затем около тяговых подстанций, там, где к рельсам присоединены отсасывающие провода, снова стекают в землю. Те участки (зоны), где блуждающие токи переходят из земли в металлические подземные сооружения, называют катодными зонами, а те участки, где они стекают с сооружений в землю - анодными (см. рис. 155, а).

Переход тока из металлических подземных сооружений в землю в анодных зонах вызывает разрушение металла - электрокоррозию. Электрокоррозия может быть очень интенсивной. Например, наблюдались случаи, когда стальные трубопроводы вследствие электрокоррозии выходили из строя через три года; еще быстрее повреждаются кабели связи. Разрушаются также рельсы и рельсовые скрепления на мостах. Для борьбы с электрокоррозией принимают различные меры.

Когда контактная сеть имеет отрицательную полярность (рис. 155, б), анодная зона перемещается вместе с перемещением электроподвижного состава и разрушение подземных сооружений происходит не в одном месте, как при положительной полярности, а более равномерно - по всему участку с небольшой интенсивностью. Но в этом случае трудней осуществить защиту от электрокоррозии. В связи с широкой электрификацией железнодорожного транспорта - переводом на электрическую тягу целых магистралей - возникла необходимость выбрать единую полярность контактной сети. В СССР принята следующая полярность: положительная для сети, отрицательная для рельсов. При этом принимают специальные меры по борьбе с электрокоррозией.

На электрифицированных дорогах переменного тока подземные сооружения подвергаются электрокоррозии в значительно меньшей степени. Это объясняется тем, что переменный ток 100 раз в 1 с меняет свое направление. Соответственно в 100 раз уменьшается опасность электрокоррозии.

 

Рис. 155. Расположение анодных и катодных зон при положительной (а) и отрицательной (б) полярности контактной сети