Номинальные и допускаемые напряжения в системе электроснабжения

Модуль 4. Режим напряжения в тяговой сети

Лекция №23, 24. Номинальные и допускаемые напряжения в системе электроснабжения. Влияния уровня напряжения на работу электроподвижного состава (2 часа)

План лекции:

Номинальные и допускаемые напряжения в системе электроснабжения.

Проверка возможности прохода поездом инерционного подъема.

Номинальные и допускаемые напряжения в системе электроснабжения

Районные сети. Электрические нетяговые сети разделяют в зависимости от их назначения на сети районного значения и на местные се­ти, который в свою очередь могут быть разбиты на группы (коммуналь­ные, фабрично-заводские, сельскохозяйственные и т. п.). Местные сети работают при напряжениях 35 кВ с радиусом действия 15—20 км. Районные сети обычно имеют напряжения от 110 кВ и выше. В некото­рых случаях линии 35 кВ входят в районные сети

В районных сетях, от которых питаются электрифицированные железные дороги, применяются напряжения 35, 110 и 220 кВ.

Установлены пределы изменения напряжения у потребителей. Сог­ласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) отклонение на­пряжения на зажимах электродвигателей от номинального, как пра­вило, должно быть не более ±5%; в отдельных случаях допускается отклонение напряжения выше номинального до +10%. Снижение на­пряжения у ламп рабочего освещения промышленных предприятий и общественных здании и прожекторных установок наружного освеще­ния должно быть не более 2,5%, а ламп жилых зданий и аварийного освещения — не более 5%. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105% номинального напряжения ламп. При аварийных режимах напряжение на лампах не должно снижаться более чем на 12% их номинального напряжения,

Тяговые сети. Напряжение в тяговой сети определяется применяе­мой системой электрической тяги. На железных дорогах СССР при­меняется Система постоянного тока и система однофазного тока. Для них принят ГОСТ 6962—75 на напряжения электрифицированного транспорта с питанием от контактной сети. При составлении стандарта на напряжения электрифицированных железных дорог была учтена специфическая особенность их работы, заключающаяся в том, что на­пряжений в тяговой сети все время меняется и наиболее определенным является номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции. По­этому в указанном выше стандарте дается определение именно этому напряжению. Для железных дорог постоянного тока это напряжение составляет 3300 В. Кроме этого, в стандарте нормируется номиналь­ное напряжение на токоприемнике э. п. с., которое принято равным 3000 В. Характеристики номинальные данные э. п. с. и его оборудова­ния должны быть отнесены к номинальному напряжению на токоприемнике э. п. с. Именно этим напряжением (и родом тока) характеризуются системы электрической тяги.

При системе тяги на однофазном токе промышленной частоты номинальное напряжение на шинах подстанции принято равным 27,5 кВ. Номинальное напряжение на токоприемнике э. п. с. — 25 кВ.

Кроме того, указанным стандартом установлены максимальные на­пряжения, которые могут допускаться в условиях эксплуатации. Мак­симальное напряжение в тяговой сети для дорог постоянного тока не должно превышать 3850 В на тех линиях, где не применяется рекуперативное торможение, и 4000 В на участках, где такой вид торможения используется.

Максимальное напряжение на токоприемнике э. п. с. переменного тока установлено 29 кВ, минимальное напряжение, т. е. наименьшее значение напряжения при всех эксплуатационных условиях, не долж­но быть менее 19 кВ.

Кроме того, Министерством путей сообщения установлено минимальное напряжение в условиях эксплуатации, т. е. наименьшее напряжение в сети у токоприемника локомотива при нормальной схеме питания, которое может быть допущено по условиям обеспечения участковых скоростей, заложенных в графике движения поездов. Для его оценки определяют не колебания, а среднее значение отклонения напряжения за время потребления поездов энергии на любом перегоне 5 (или блок-участке). В Правилах технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (ПТЭ), являющихся основным документом, регламен­тирующим работу железных дорог, указывается, что напряжение на токоприемнике э. п. с. на любом блок-участке должно быть не менее 21 кВ при переменном токе и 2,7 кВ при постоянном токе.

Напряжение на шинах тяговых подстанций. При одной и той же тяговой нагрузке подстанции напряжение на ее шинах может быть различным, так как оно зависит и от нагрузки энергосистемы. Следова­тельно, нельзя установить зависимость между напряжением на шинах подстанции и ее тяговой нагрузкой. Однако можно заметить, что нагрузка тяги претерпевает более резкие изменения, нежели нетяговая, у которой в ряде случаев можно выделить регулярную составляющую.

Эта составляющая связана с режимом электропотребления (по часам суток и дням года) и позволяет предугадывать изменения напряжения, не зависящие от тяговой нагрузки данной подстанции.

Если последняя равна нулю, на шинах устанавливается напряже­ние холостого хода. Вот это напряжение и изменяется в зависимости от общего режима работы энергосистемы, в частности от нагрузки других тяговых подстанций. При увеличении тяговой нагрузки данной под­станции и неизменном напряжении холостого хода напряжение на ши­нах уменьшается. От напряжения на шинах зависит не только напря­жение на токоприемнике поезда, но и распределение нагрузок между подстанциями (особенно в режиме рекуперации), значения токов ко­роткого замыкания в тяговой сети и потери энергии в ней.

В п. 11.7 была рассмотрена зависимость напряжения на тинах тяговой подстанции от ее нагрузки. Изменения же напряжения, не зависящие от тяговой нагрузки данной подстанции, определяют напряжения холостого хода. Напряжение холостого хода является случайной величиной и может выбираться в зависимости от характера решимой задачи, т. е. принимается некоторое условное максимальное или минимальное его значение с заданной вероятностью выхода за эти пределы, если решается задача, связанная с надежностью работы, либо некоторое среднее его значение при экономически расчетах.

Так как тяговая нагрузка изменяется и широких пределах, то напряжение на шинах тяговых подстанции может претерпевать сильные изменения. На линиях железных дорог однофазного переменного ток эти изменения различны но разным фазам.