В настоящее время по системе однофазного переменного тока напряжением 2х25 кВ в России электрифицировано около двух тысяч километров Московской, Горьковской железных дорог, а также Северного широтного хода (современное название Байкало-Амурской магистрали). Система относится к трехпроводным системам электроснабжения, используемым также в Японии, США, Франции, Нидерландах, Бельгии и Китае для электроснабжения высокоскоростного подвижного состава.
Система передачи электроэнергии подвижному составу существенно отличается от используемой в системе 25 кВ. Это связано с тем, что контактная сеть не только подводит электроэнергию к электроподвижному составу, но и служит в качестве ЛЭП для автотрансформаторных пунктов.
Контактная подвеска в системах электроснабжения 2х25 кВ включает в себя питающий провод, который выступает, помимо основного назначения, как проводящий экран, снижая тем самым влияние на смежные линии. Кроме того, повышение напряжения в питающих проводах позволяет уменьшить потери напряжения и мощности, не меняя при этом напряжения на электроподвижном составе.
Расстояние между тяговыми подстанциями при такой системе увеличивается до 70 – 80 км. Однако необходимость установки промежуточных автотрансформаторных пунктов на перегонах приводит к увеличению эксплуатационных затрат на их обслуживание, а также на обслуживание более сложной контактной сети. Применение системы тягового электроснабжения 2х25 кВ наиболее целесообразно на участках с грузонапряженным оборотом и высокоскоростным движением.
Рассмотрим схему электроснабжения переменного однофазного тока 2х25 кВ (рисунок 3). Электроэнергия поступает на распределительное устройство 110 кВ, от шин которого питаются однофазные тяговые трансформаторы с двумя вторичными обмотками напряжением 27,5 кВ. Обмотки имеют устройства регулировки под нагрузкой и включаются последовательно. Общий вывод обмоток соединяется с контуром заземления подстанции и с рельсами, а крайние выводы подключаются к четырем шинам распределительного устройства 55 кВ.
Рисунок 3 - Схема питания электрифицированного участка железной дороги по системе тягового электроснабжения переменного тока 2 × 25 кВ:
1 – понизительные трансформаторы подстанции №1 и 2 (однофазные) 220/25 кВ; 2 – линейные автотрансформаторы 50/25 кВ мощностью 16 мВ∙А, устанавливаемые между подстанциями через 10 – 20 км; 3 – подключение рельсов в средней точке понизительного трансформатора и линейного автотрансформатора (ЛАТ); 4 – поток мощности при U = 50 кВ; 5 – при U = 25 кВ; 6 – электровоз
От двух шин РУ-55 кВ (К1 и К2) получают питание два плеча контактной сети, а две другие (П1 и П2) соединяют с питающими проводами этих плеч, размещенными на опорах контактной сети. Таким образом, шины контактной сети и питающего провода оказываются по отношению к земле и рельсовой цепи под напряжением 27,5 кВ, а между собой – под напряжением 50 кВ.
Передача электроэнергии на таком напряжении позволяет получить значительное снижение потерь в контактной сети. Еще одним существенным отличием от других систем является наличие на перегонах автотрансформаторных пунктов.
Средняя точка автотрансформаторов, установленных на этих пунктах, соединена с рельсом и позволяет получить на электроподвижном составе номинальное напряжение 25 кВ. При движении состава по перегону автотрансформаторы по очереди принимают нагрузку на себя. Питающий провод выполняет в этой системе задачу возврата тягового тока на подстанцию и обеспечивает экранирование от опасного и мешающего электромагнитного влияния на линии, проходящие вдоль железнодорожного пути.
От шин РУ-55 кВ, помимо тяговой нагрузки, получают питание такие же нетяговые потребители, как и в других системах: устройства СЦБ, трансформаторы собственных нужд, удаленные потребители (по линии ДПР).
Принцип их электроснабжения не принципиально не отличается от питания по системе 25 кВ, за исключением того, что они подключаются к шинам с номинальным напряжением 55 кВ. Близлежащие нетяговые потребители могут при этом получать питание либо от шин 110 кВ через отдельные трансформаторы, либо через обмотку трехобмоточного
Рекомендуемые источники информации:
1. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник, учебное пособие. – М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2006.
2. Почаевец В.С. Электрические подстанции. – М.: УМЦ ЖДТ, 2012.
3. Звездкин М.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог.- М.: Транспорт,1985