Тяговая электросеть
 |
или Тяговая сеть тяговая электрическая сеть — электрическая сеть для снабжения электрифицированных железнодорожных сетей . Установка отдельной тяговой сети обычно осуществляется только в том случае, если на рассматриваемой железной дороге используется переменный ток (AC) с частотой ниже, чем у национальной сети, например, в Германии , Австрии и Швейцарии .
В качестве альтернативы трехфазный переменный ток электросети может быть преобразован на подстанциях с помощью вращающихся трансформаторов или статических инверторов в напряжение и тип тока, необходимые для поездов. Для железных дорог, работающих на постоянном токе (DC), этот метод всегда используется, а также для железных дорог, работающих на однофазном переменном токе пониженной частоты, как в Мекленбург-Передней Померании , Саксонии-Анхальт , Норвегии и Швеции . В этих районах отсутствуют сети тягового тока .
История
[ редактировать ]Отдельная тяговая энергия, отличная от промышленной, имеет исторические корни. Сегодня нет причин применять другие частоты или типы тока, кроме как для передачи и промышленного использования. Однако преимуществом тяги постоянного тока была более легкая передача по одиночным медным проводам к точкам подачи. Преимущество тяги переменного тока заключается в более легкой передаче на большие расстояния к точкам подачи. Помимо этих параметров и обеспечения прежних инвестиций, не существует никаких доказательств того, что следует придерживаться различных текущих схем в сетях.
Приложения
[ редактировать ]Выделенные линии тягового тока применяются при снабжении железных дорог переменным током низкой частоты (AC). Линия подачи тягового тока подключается к подстанциям на линии железной дороги и обычно прокладывается отдельно от контактной сети, от которой питаются локомотивы.
В странах, где электропоезда ездят на постоянном токе или на однофазном переменном токе с частотой общей электросети, необходимое преобразование тока осуществляется на подстанциях, поэтому линии тягового тока опять-таки не требуются.
Линии подачи тягового тока обычно не прокладываются параллельно железнодорожной линии, чтобы обеспечить меньшую длину линии и избежать ненужного влияния на электрическую систему вблизи железнодорожной линии; это также относится к текущему питанию некоторых железных дорог скоростного транспорта, работающих на переменном токе в Германии.
Возможна также прокладка подачи тягового тока на специальных траверсах прямо на опорах ВЛ над контактной линией. Поскольку опоры ВЛ имеют меньшее сечение, чем мачты подачи тягового тока, поперечные балки не могут быть слишком широкими, поэтому стандартное расположение четырехжильных кабелей в одном уровне не может быть использовано. В этом случае применяют двухуровневую схему или при двух электрических цепях для двухрельсовых линий опоры ВЛ обоих направлений оборудуются поперечными балками для собственной системы тягового тока по два жильных троса каждая.
В густонаселенных районах имеются опоры, по которым проходят цепи как тягового тока, так и трехфазного переменного тока для общего электроснабжения. Такие линии встречаются там, где право проезда встречается редко. В частности, распространена параллельная трасса трехфазного переменного тока напряжением 110 кВ и 220 кВ. Использование линий электропередачи 380 кВ на одном и том же пилоне требует наличия изоляторов 220 кВ для линии тягового тока, так как при выходе из строя линии 380 кВ могут возникнуть скачки напряжения по линии тягового тока, с которыми изоляторы 110 кВ не справятся.
Как правило, в линиях тягового тока применяют одиночные жилы, однако для питания железных дорог с высокой интенсивностью движения и в частности для питания высокоскоростных железнодорожных линий две пучковые жилы применяют .
По всему миру
[ редактировать ]Австрия
[ редактировать ]Железная дорога Мариацелль в Нижней Австрии работает от однофазного переменного тока 25 Гц частотой . Железная дорога имеет собственные линии тягового тока с рабочим напряжением 27 кВ. Эти линии крепятся на опорах контактной сети над контактным проводом.
Германия
[ редактировать ]
В Германии для линий тягового тока обычно используются одиночные провода, но для поезда ICE используются два жгута проводов. Линии подачи тягового тока от атомной электростанции Неккарвестхайм до станции переключения тягового тока в Неккарвестхайме и оттуда до центральной подстанции в Штутгарте , Зазенхаузен, реализованы в виде четырехжгутовой проводящей цепи.
Скандинавия
[ редактировать ]В Швеции , Норвегии и некоторых районах бывшей Германской Демократической Республики трехфазный переменный ток преобразуется на подстанциях в однофазный переменный ток с частотой 16,7 циклов в секунду. В отличие от Западной Германии, здесь нет специализированных электростанций для выработки электроэнергии на железных дорогах. Вся электроэнергия поступает от общих поставщиков электроэнергии. Хотя в этом регионе в принципе нет потребности в тяговых линиях электропередачи, в Центральной Швеции существует единая сеть переменного тока напряжением 132 кВ для электроснабжения железных дорог (см. Система электроснабжения железных дорог Швеции ). В Норвегии есть небольшая однофазная сеть переменного тока напряжением 55 кВ для электроснабжения поездов на юге, питаемая электростанцией Хакавик . Еще одна электростанция в Кьофоссене подает однофазный переменный ток непосредственно в воздушный провод. В Дании и Финляндии для основных линий (если они электрифицированы) используется частота 50 Гц, а электроэнергия поступает от общих поставщиков. Таким образом, для переоборудования необходимо гораздо более простое оборудование, чем в Швеции и Норвегии.
ЮАР
[ редактировать ]Республике В Южно-Африканской существуют обширные схемы тяги переменного и постоянного тока, в том числе однофазные системы переменного тока напряжением 50 и 25 кВ. Электрификация в Натале была стимулирована поглощением системы Южно-Африканских железных дорог Комиссией по электроснабжению (ныне Eskom ) на базе электростанции Коленсо .
Великобритания
[ редактировать ]В Великобритании Network Rail напряжением 750 В постоянного тока система электрификации на юго-востоке Англии питается от обширной распределительной сети напряжением 33 кВ. [ нужна ссылка ]
Районы с тяговыми электрическими сетями
[ редактировать ]- Великобритания
- Германия (кроме Мекленбург-Передней Померании и Саксонии-Анхальт), общая длина 7959 км.
- Швейцария
- Австрия (отдельная тяговая сеть для станции Мариацеллер )
- Центральная Швеция
- Южная Норвегия к востоку от Осло
- США компании Amtrak Пенсильванской железной дороги (бывшие линии между Филадельфией и Нью-Йорком , Вашингтоном, округ Колумбия , и Гаррисбергом, штат Пенсильвания, работающие с однофазным переменным током частотой 25 Гц, см. также систему тяговой мощности Amtrak с частотой 25 Гц )
- ЮАР
- Мельбурн , Австралия (выделенные провода высокого напряжения между бывшей электростанцией Ньюпорта А и тяговыми подстанциями. Однако эти линии работают от трехфазного переменного тока)
- Эр-Рияд, Королевство Саудовская Аравия (Riyadh Metro Networks)
Характеристики
[ редактировать ]Линии тягового тока используются для питания железнодорожных систем стран, в которых используется переменный ток более низкой частоты, чем в общественном питании. Обычно это происходит в немецкоязычных странах Европы. Например, переменный ток частотой 16,7 Гц используется в Германии , Австрии и Швейцарии .
Конкретным примером является узкоколейная железная дорога Мариацеллер в Австрии, работающая на однофазном переменном токе частотой 25 Гц, имеющая собственные линии тягового тока с рабочим напряжением 27 кВ. Эти линии крепятся на опорах ВЛ над линиями.
Напряжения , используемые для линий тягового тока, составляют 110 кВ в Германии и Австрии и 66 кВ или 132 кВ в Швейцарии.
Линии тягового тока работают симметрично относительно земли . Например, в случае линий 110 кВ каждый проводник имеет напряжение 55 кВ относительно земли. На крупных подстанциях и электростанциях для тягового тока заземление выполняется с использованием трансформаторов для компенсации тока утечки на землю . Как и во всех симметричных линиях электропередачи, имеются также точки скручивания тяговых линий электропередачи. Тяговая линия электропередачи для одной цепи обычно имеет два проводника. Поскольку большинство линий тягового тока имеют две электрические цепи, то на опорах , как правило, располагаются четыре проводника (в отличие от трехфазных линий переменного тока, число проводников которых кратно трем).
Разводка линий тягового тока
[ редактировать ]Линии тягового тока обычно не прокладывают параллельно железнодорожной линии, чтобы минимизировать длину линии и избежать ненужного влияния электрической системы вблизи железнодорожной линии. Однако бывают случаи, когда эта практика не соблюдается (например, нынешнее снабжение некоторых железных дорог скоростного транспорта, работающих на переменном токе в Германии). В этом случае линия тягового тока прокладывается на специальных траверсах опор ВЛ над ВЛ. Поскольку опоры ВЛ имеют меньшее сечение, чем мачты тягового тока, эти поперечные балки должны быть достаточно узкими, поэтому размещение четырех жильных кабелей в одном уровне, которое является стандартным для линий тягового тока, не может быть использовано. Если необходимы четыре проводника, один из подходов заключается в использовании двухуровневого расположения токопроводящих кабелей. Альтернативно, в случае двухпутных железнодорожных линий, опоры ВЛ для обоих направлений движения оборудуются поперечными балками для системы тягового тока (двухжильные тросы).
В густонаселенных районах, где полосы отвода редки, часто можно встретить опоры, по которым проходят электрические цепи тягового тока, а также цепи трехфазного переменного тока. Последние могут представлять собой трехфазные линии переменного тока напряжением 110 кВ, 220 кВ или, в некоторых случаях, 380 кВ. В таких случаях в линиях тягового тока должны использоваться изоляторы , способные выдерживать максимальное размах напряжения, которое может возникнуть между линиями.
Линии тягового тока реализуются, как правило, в виде одиночных лидеров. Для снабжения железных дорог с интенсивным железнодорожным движением и, в частности, для электроснабжения высокоскоростных железнодорожных линий, таких как немецкие поезда ICE (Inter City Express), используются проводники двух пучков. Линии тягового тока от атомной электростанции в Неккарвестхайме до станции переключения тягового тока в Неккарвестхайме и от станции переключения тягового тока в Неккарвестхайме до центральной подстанции в Штутгарте Зазенхаузен выполнены в виде четырехжгутовых проводов.
Линии тягового тока всегда снабжены заземляющим проводом. В некоторых случаях используются два заземляющих проводника: например, в Германии, в тех случаях, когда линия тягового тока проводится на опорах вместе с трехфазным переменным током, как линия атомной электростанции в Неккарвестхайме. Аналогично, в Австрии есть несколько линий тягового тока, оборудованных двумя земляными тросами.
Альтернативы линиям тягового тока
[ редактировать ]В Швеции , Норвегии и некоторых районах бывшей ГДР трехфазный переменный ток из общественной сети преобразуется в однофазный переменный ток частотой 16,7 Гц на подстанциях, расположенных вблизи железных дорог. В этих регионах отсутствуют линии тягового тока.
Также в странах, в которых электропоезда ездят на постоянном токе или на однофазном переменном токе частоты общей электросети, необходимое преобразование тока осуществляется на подстанциях, так что в этих странах не нужны линии тягового тока.