Структурно-функциональная схема электрической железной дороги

1.2 Структурно-функциональная  схема электрической железной дороги

При электрической тяге поездов подвижной состав (электровоз, моторный вагон) приводится в движение электрическими (тяговыми) двигателями, получающими питание энергией   от   системы  внешнего  и  тягового электроснабжения (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Принципиальная   схема электроснабжения   электрической

железной дороги

Выработка электриче­ской энергии в виде трех­фазного переменного тока частотой 50 Гц осуществля­ется на электрических стан­циях 1. В зависимости от технологического процесса выработки электрической энергии электрические стан­ции подразделяются на теп­ловые (ТЭС), атомные (АЭС), гидроэлектростан­ции (ГЭС) и др. Отечест­венными заводами выпуска­ются синхронные генерато­ры переменного тока раз­личной мощности и напря­жением 6,3; 10,5; 15,75; 20; 24 и 27 кВ.

Передача электрической энергии на значительные рас­стояния при указанных напряжениях является не экономич­ной. Поэтому, как правило, в системе электроснабжения электрической железной дороги содержится повысительная трансформаторная подстанция 2, на которой электрическая энергия преобразуется с одной ступени напряжения в другую (более высокую).

Передача электрической энергии от повысительной трансформаторной подстанции к электрической железной дороге осуществляется по трехфазным высоковольтным ли­ниям электропередачи (ЛЭП) 3. В Российской Федерации принята следующая шкала номинальных напряжений ЛЭП: 35 (40,5); 110 (126); 220 (252); 330 (363); 500 (525); 750 (787) и 1150 кВ (в скобках указано наибольшее рабочее напря­жение ЛЭП). При передаче электрической энергии на неболь­шие расстояния напряжение ЛЭП соответствует напряжению генераторов электрической станции и составляет 6 (6,9); 10 (12) и 20 (24) кВ. Электрические железные дороги пи­таются, как правило, ЛЭП напряжением 110 и 220 кВ.

Элементы схемы электроснабжения электрической же­лезной дороги 1, 2 и 3 образуют так называемую схему внешнего электроснабжения.

Электрическая железная дорога может работать при различных системах тока и напряжения в контактной сети.

По роду тока, подводимого к локомотиву или моторному вагону, системы электрической тяги могут быть: постоянного тока, однофазного переменного тока  промышленной частоты и однофазного переменного тока пониженной частоты. В Российской   Федерации   при   электрификации   железных   дорог получили  распространение  первые две системы.

В системе  электрической  тяги  постоянного тока  напряжение в контактной сети принято равным 3 кВ. Преобразование электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока  осуществляется  на  тяговой подстанции 4. Такое  преобразование  осуществляется   с  по­мощью полупроводниковых  выпрямителей.  Соответственно  в системе электрической тяги переменного тока напряжение в контактной сети принято равным 25 кВ и частотой 50 Гц. На тяговой подстанции 4 в этом случае осуществляется преобразование электрической энергии переменного тока с одной  ступени  напряжения  в другую с  помощью питающих трансформаторов   (обычно напряжение  110 и 220 кВ, определяемое питающими ЛЭП, преобразуется  до 25 кВ).

Электрическая энергия от тяговой подстанции  (постоян­ною или переменного тока)  поступает в тяговую сеть, образуемую   контактной   сетью   7   и   рельсами   8.   Напряжение   в тяговую сеть от тяговой  подстанции  подается  через  питаю­щую  линию   (питающий   фидер) 5  и отсасывающую  линию (отсасывающий  фидер)   6   Электрический  подвижной состав соединяется  с контактной  сетью с помощью токоприемника (пантографа).

Элементы схемы электроснабжения 4,5,6,7 и 8 соответственно образуют схему тягового электроснабжения.