Напряжение в электросети ржд

Какое напряжение в контактной сети на РЖД и действительно ли оно доходит до 30 тысяч вольт?

Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 03.11.2021

Почему на железных дорогах Дальнего Востока напряжение в контактной сети 30 000 Вольт а на Западных дорогах 3 000 Вольт?

Сразу поясняю, 30 000 Вольт, это напряжение в контактной сети переменного тока и если быть точным, величина напряжения варьируется от 27 000 до 30 000 Вольт. 3 000 Вольт, это напряжение в контактной сети постоянного тока.

Да, дороги востока России электрифицированы на переменном токе, а вот в Сибири, многие дороги работают на постоянном. «Постоянка» преобладает на дорогах центральных регионов нашей страны, но не везде. На западе страны многие дороги электрифицированы на переменном токе, например юг России и недалеко от Москвы, например, Северная железная дорога. Поедем из Москвы с Ярославского вокзала в сторону Дальнего Востока и уже через несколько часов наш московский электровоз на станции Данилов отцепится от поезда и прицепится электровоз переменного тока, тоже происходит и на станции Рязань, если мы едем на юг.

Только сейчас уже вовсю эксплуатируются электровозы двойного питания. Что это такое? Это электровоз, который может работать как на постоянном так и на переменном токе, это очень здорово! Если раньше поезда стояли на станциях стыкования по 30 – 40 минут ожидая смены локомотивов, то теперь стоянка составляет несколько минут, достаточно опустить токоприемник и перевести электровоз в режим работы от другого рода тока, поднимаем токоприемник и поехали дальше!

Это, например, электровозы серии ЭП20, присмотритесь, если увидите на вокзале.

Ну а почему такой разброс в напряжении, это в основном вопрос экономический. Первыми в стране электрифицировались железные дороги в центре страны и дешевле было применить в этом деле ток постоянный, напряжением 3 000 Вольт. Железные дороги востока переходили на электрическую тягу гораздо позже и здесь уже применялся ток переменный, а потому-что это и экономически и в тяговом аспекте более выгодно, чем применение постоянного. Во- первых для работы линии на постоянном напряжении требуется через каждые 25 километров строить тяговые подстанции, для улучшения токосъема требовалось прокладывать двойной контактный провод ну и постоянный ток обладает таким нехорошим свойством – он разрушает близлежащие металлические детали и опоры контактной сети, да и в тяге он проигрывает переменному. Вообщем потери налицо.

Переменный ток лишен этих недостатков : тяговые подстанции можно строить на расстоянии 50 – 80 километров друг от друга, контактный провод прокладывается один, металлические детали не разрушаются, правда он негативно влияет на работу радиосвязи, но это мелочи. Преимущества очевидны!

Перспективность электротяги была доказана ведущими институтами и учеными и конечно впоследствии переменный ток взял верх над постоянным. В настоящее время многие участки с постоянным током, в том числе и на западе страны переводятся на переменный. Как пример, в конце 90-х годов прошлого века была проведена колоссальная работа по переделке большого участка Слюдянка – Зима, Восточно-Сибирской железной дороги с постоянного на переменный ток, поезда не ходили по Транссибу около шести суток! Сильно отличаются по устройству электровозы постоянного и переменного тока. Первые попроще да и в весе полегче, так как оборудования на них поменьше.

Внутри электровоза переменного тока ЭП-1

Электровозы переменного тока гораздо сложнее, весят они тяжелее, потому что оборудования на них больше. Электровозы переменного тока мощнее своих постоянных собратьев, соответственно можно существенно увеличить вес поездов, хотя представители постоянного тока в этом соревновании не уступают. Темой устройства, преимуществ и недостатков электровозов переменного и постоянного тока мы еще займемся. Ну вот пока все!

На дорогах с напряжением 30 000 Вольт нет проблемы ЗАЦЕПЕРОВ, особенно которые любят побегать по крыше состава, а самые отчаянные умудряются при этом еще и виснуть на токоприемнике. Зацепинг проблема запада и все дело далеко не в разном менталитете, просто 30 000 Вольт переменного тока как вы понимаете гораздо опасней 3 000 Вольт постоянного. Вероятность поражения электрическим током, если вы находитесь на крыше состава очень высока, а шансов остаться в живых после случайного соприкосновения с токоведущими элементами локомотива или электропоезда практически нет!

Источник

Электроснабжение железных дорог — напряжение контактной сети. Как запитываются ЖД пути.

ЖД транспорт потребляет около 7% электроэнергии, которая вырабатывается электрическими станциями России. В большинстве своём она тратится на движение поездов (их тягу), а также недвижимые объекты (депо, станции, мастерские и системы регулирования движения ЖД транспорта). Помимо этого, к системе электроснабжения железных дорог могут быть подсоединены вблизи неё расположенные населенные пункты (небольшие) и промышленные предприятия. Система электроснабжения железных дорог (электрифицированных) состоит из внешней части (электрические станции, трансформаторные электроподстанции, электросети и линии силовых электрических передач) и тяговой (тяговые подстанции и тяговая электросеть).

На электрических станциях (тепловых, атомных, водных) производят трехфазный переменный электрический ток величиной напряжения 6-21 кВ и стандартной частотой 50 Гц. Для передачи электроэнергии напряжение на подстанциях увеличивают до 750 кВ (величина зависит от расстояния между станцией и потребителем). Вблизи самих потребителей электрический энергии напряжение снижают до 110-220 кВ и выдают на районные электросети, к которым также подключены и тяговые электроподстанции железных дорог (электрифицированных) и электрические подстанции дорог с топливной (тепловой) тягой.

Любое нарушение нормального электроснабжения железных дорог приводит перебоям в запланированном движении подвижных составов. Для того чтобы качественно обеспечить надежное электропитание тяговой электросети ЖД транспорта, обычно, заранее предусматривают ее электрическое подключение к двум различным независимым друг от друга источникам электроэнергии. Иногда допускается электропитание от 2х одноцепных электроснабжающих линий либо одной двухцепной.

Участки электрической контактной сети запитывают от соседних тяговых электроподстанций. Это даёт возможность более равномерно нагружать тяговые электрические подстанции и контактную электросеть, что способствует понижению различных потерь электрической энергии в тяговой электрифицированной сети.

Как известно, в России на железных дорогах применяют 2 системы электроснабжения: переменного однофазного тока и постоянного. Электрическая тяга на переменном трехфазном токе не получила практического распространения, так как технически очень сложно изолировать (защитить) расположенные близко силовые провода двух различных фаз контактной электросети (третья фаза — сами рельсы).

Подвижной состав (электрический) обеспечивают специальными тяговыми электродвигателями постоянного тока, поскольку предлагаемые модели электродвигателей переменного тока не отвечают определённым требованиям по надёжности и мощности. По этой причине ЖД линии снабжают системой переменного однофазного тока, а на самих составах (локомотивах) ставят специальное электрооборудование, которое преобразует переменный однофазный ток в постоянный.

Регламентированы номинальные величины напряжения, подаваемые на токоприемники подвижного электрического состава: 25 кВ — при переменном токе и 3 кВ — при постоянном. При этом имеются допустимые колебания электрического напряжения: при переменном токе — 21-29 кВ и при постоянном — 2,7-4 кВ. На определённых участках может допускаться уровень электрического напряжения не менее 19 кВ при переменном токе и 2,4 кВ при постоянном.

На электрифицированных железных дорогах, работающие на постоянном токе, силовые тяговые электроподстанции выполняют 2 задачи: снижают напряжение трехфазного тока и трансформируют его в постоянный. Всё электрооборудование, которое подаёт переменный электрический ток, располагается на открытом пространстве, а силовые выпрямители и дополнительные системы — в закрытых помещениях. От тяговых электроподстанций энергия поступает в контактную электросеть по запитывающей линии, который называется фидером.

Источник

Какое напряжение Контактной Сети на железной дороге? Различие КС постоянного и переменного тока

Опубликовано 05.04.2021 · Обновлено 12.11.2021

В настоящее время РЖД использует два вида тока на электрифицированных участках железных дорог:

• Постоянный ток (DC) напряжением 3 000 Вольт;
• Переменный ток (AC) частотой 50 Гц и напряжением 27 000 Вольт.

На железных дорогах России еще исторически, и в наследие от Советского Союза, большинство участков пути для движения поездов являются электрифицированными. Длина путей, электрифицированных уже в наше время, неуклонно увеличивается, РЖД уже обеспечила полный переход на электровозную тягу Транссибирской магистрали, и теперь движение от Владивостока до Москвы осуществляется лишь за счет электрической энергии. Однако если попытаться проехать этот маршрут посредством тяги лишь одного единственного электровоза (за исключением двухсистемных электровозов), ничего из запланированного не получится. Такой локомотив просто встанет в местах смены действующего напряжения и тока в контактной сети.

Контактная сеть постоянного тока 3 кВольт

Контактная сеть постоянного тока

Исторически сложилось так, что первые электровозы, несшие службу в Сурамском перевале СССР, были предназначены для питания постоянным напряжением до полутора тысяч Вольт. Соответственно вся транспортная инфраструктура создавалась под постоянное напряжение, и дальнейшая разработка электровозов велась также под систему питания DC, а далее уже созданная инфраструктура играла ведущую роль в формировании технических требований для локомотивостроительных предприятий. Тем временем железные дороги развивались и, если пренебречь исторической точностью, так как наш материал не про историю, Московская железная дорога с некоторым количеством других железных дорог СССР, преимущественно в центральноевропейском районе, обзавелись инфраструктурой для питания электроподвижного состава DC. Только вот напряжение с 1,5 кВольт было увеличено до 3 кВольт.

Такое повышение было сделано не с проста. Все дело в объемах перевозок, точнее в их постоянном росте. Развитие отраслей народного хозяйства требовали от железных дорог постоянного увеличения пассажиро- и грузо- потоков, и электровозы должны были перевозить все больший и больший вес, а для этого нужны высокие значения силы тока (I, Ампер).

Профиль контактного провода

Исходя из законов электротехники мы знаем, что электрическая мощность равна произведению I и действующего напряжения, для повышения мощности электровоза нам нужно либо повысить количество Вольт, либо количество Ампер, ну или и то и другое. При действующем напряжении даже 3000 Вольт I должна постоянно расти, а это приводит к повышенному нагреву проводов, а значит контактный провод должен быть достаточного сечения. А еще DC чувствителен к длине проводящей линии: чем расстояние больше, тем заметнее сопротивление проводника съедает часть полезного напряжения. А еще исходя из высоких показателей Ампер при пробуксовке колес локомотива высок риск локального нагрева в месте контакта токоприемника с контактным проводом, что может вызвать прогорание последнего. Также есть и значительное ограничение по количеству одновременно движущихся составов на участке, обслуживаемом одной электроподстанцией, так как она должна выдавать сумму и без того высоких токов.

Минусы контактной сети постоянного тока

DC для нужд железнодорожного движения обладает сплошными недостатками, и однозначно является менее пригодным вариантом. На сегодняшний день вся электрификация железных дорог осуществляется только AC, за исключением уже исторически сложившихся инфраструктур под DC. Со временем, я думаю, все железные дороги в России перейдут на переменный ток, но пока существует огромное количество единиц подвижного состава, а это и электровозы и электропоезда, заточенных под «постоянку», что делает экономически нецелесообразным переход на «переменку» на таких дорогах.

Если обобщить уже сказанное, то электрификация постоянным током имеет следующие минусы:

• Необходимость использования высоких значений I, для получения адекватной мощности;
• Требуется размещение электропитающих подстанций на расстоянии 50 километров друг от друга, ведь на больших расстояниях сопротивление контактного провода заметно снижает действующее напряжение, что сразу сказывается на мощности;
• Заметное снижение мощности на участках движения нескольких поездов, требующих высокой мощности;
• Дороговизна инфраструктуры, необходимость использования контактного провода с большим сечением;
• Высокое влияние токов Фуко на элементы инфраструктуры.

Из плюсов можно отметить лишь простоту устройства электроподвижного состава, простоту регулирования работы тяговых двигателей.

Контактная сеть переменного тока (AC)

Большинство железных дорог СССР, электрифицированных впервые после 1960-х годов, ну и современной России, работают на AC напряжением 27 кВольт промышленной частоты. Это очень удобное решение, когда электрическая энергия, получаемая на электростанциях в форме трехфазного переменного тока, пройдя простую трансформацию попадает непосредственно в контактную сеть. Таким образом из-за высокого напряжения итоговая мощность достигается меньшими значениями I, а также AC легко передавать на большие расстояния опять же из-за повышенного напряжения, а еще такой ток легко трансформировать. Однако устройство электроподвижного состава несомненно усложняется, по сравнению с составом DC. Теперь на электровозах должны устанавливаться трансформаторы и аппараты для преобразования действующего напряжения в пульсирующее или постоянное, для дальнейшего питания коллекторных тяговых электродвигателей, оборотами которых легко управлять.

• 
• 
• 

Тяговые электроподстанции

В чем сложность работы от переменного тока

Тяговые электродвигатели, как главная движущая сила на электроподвижном составе, оборотами которых можно довольно просто управлять меняя напряжение, являются коллекторными и предполагают работу от постоянного тока. Таким образом мы получаем тот самый минус, который является преимуществом контактной сети AC: необходимость трансформации переменного тока в пульсирующий или постоянный, для управления тяговыми электродвигателями.

Существуют и более простые AC двигатели — асинхронные, которые применяются на вспомогательных машинах электровозов и электропоездов (мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы). Обороты этих двигателей зависят от частоты переменного тока, напомним в промышленной сети она равна 50-и Герцам. Существуют конечно электровозы, использующие подобные электродвигатели в качестве тяговых, однако изменение частоты процесс очень сложный, соответственно усложняющий конструкцию тяговых агрегатов и снижающий общую надежность.

• 
• 
• 
• 
• 
• 

Контактная сеть на железной дороге

Перспективы развития электроподвижного состава

На сегодняшний день из-за дороговизны текущей инфраструктуры и наличия огромного парка подвижного состава, переоборудовать дороги с постоянного на переменный экономически нецелесообразно, но вместо переоборудования контактной сети инженеры пошли другим путем.

Можно изменить подвижной состав — второй путь это создание электровозов двойного питания, способных работать и на постоянном и на переменном токе, причем переключение режимов работы на них максимально автоматизировано. На сегодняшний день такие машины не просто существуют на бумаге или в качестве опытных образцов, такие локомотивы успешно работают на благо РЖД — Электровозы двойного питания.

При подготовке материала использовалось: Марквардт К. Г. Контактная сеть. 4-е изд. перераб. и доп. Учеб. для ж.д. вузов.

Источник