/
Текст
СПРАВОЧНИК
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
В двух томах
Под редакцией
д-ра техн, наук, проф. К. Г. МАРКВАРДТА
ТОМ I
ГК”--- глинта *
•'ЧЕ
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1980
'•МИ
УДК 621.331 : 621.311(031)
Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 1 ' Под ред.
К Г. М а р к в а р д т а. — М.: Траве:: :>рт. 1980. — 256 с.
Б томе I справочника собраны :•: обобщены материалы по проектированию
устройств электроснабжение. расчету их параметров, токов фидеров и под-
станций, напряжения в тяговой сет::, потерь энергии и мощности, приведены
сведения о регулирующих и компенсирующих устройствах, мау^ппалы по пере-
напряжениям н блуждающим топам и защитам от них, рассмотрено влияние
электрифицированных железных дэиог па смежные линии, электроснабжение
стационарных нстяговых потребителей. вопросы освещения станций и техники
безопасное:я. При составлен!'.:! справочника были использованы положения
Правил технической эксплуатации железных дорог, технических условий, ин-
струкций, приказов Министерства путей сообщения. Справочник пред-
назначен для инженерно-технических работников железнодорожного транспор-
та; он может быть полезен также студентам высших учебных заведений и
учащимся техникумов.
Пл. 211, табл. 111, список лит. 126 назв.
Книгу написали:
П. М. Шилкин — введение: Б, Е. Геш чимус: II. Б. 51о.г:щсщ;й— г.т.-.з; 1;
Г. Г ЛР. -кваг-ит. .9. С. Бпчозовский — главы 2—5. § 6.2. главе 7: Г. Г. Л1срк-
вардт — § об. 9 1—9.3. 9.о: Г Г. Маоквапдт, К. Г. Марквардт. Э. В Тер-Ога-
нов — § 6.1: Ю. 51 Никитин — § 6.3. В. П. Ильяшенко — § 8.2; Г. Г. Марк-
вардт Т В П....скова — §8.1. Л. .1. Гетман — § ь.4. 6.5; В. .4. Кисляков § 6.7,
10.4: Al И Век^.ео § 9.4. 9.5: Б. М Бородулин — § 10.1 —10.3: В. Д. Рад-
ченко, Е. И. Дагаев — главу 11; Н Г Сергеев — § 12.1 —12 3: .4. В. Котель-
ников — § 12.4—12.9; Г. .4. Минин. И. В. Павлов, В. П. Семенник — главу 13;
.1. Н. Пс.г.лавский— § 14.1 —14.4 и 14.6: Е .4. Могилевский — § 14.5: Н. И. Фир-
санов — главу 15; Я. .4. Зельвянский. Б. И. Косарев, М. В. Хлопков — гла-
ву 16
Редакционная коллегия:
В. А. Кисляков, Г. Г. Марквардт, А. С. Марков, В. Н. Пупынин.
Н. Д. Сухопрудский, Ю. В. Флинк, М. В. Хлопков, П. М. Шилкин,
Л. И. Шухатовпч
Рецензенты: Ш. С. Логуа, Б. Э. Тевелев, Г. С. Акопян, К. Е. Глеб.ш.
В. II. Гудков, В. И. Иванова, В. Н. Пупынин, К. А. Любимов. A. A. .M::?::i!i.
В. О. Дегтярев, М. П. Ратнер
„ 31802-089
С~049~(01)-80 °89’80 3602030000
© Издательство «Тра-сперт , 198Г
Электрификация железных дорог явля-
ется важным звеном технического прогрес-
са на транспорте. Она позволяет существен-
но повысить пропускную и провозную спо-
собность железных дорог, эффективность
перевозочной работы, производительность
труда, улучшить условия работы, снизить
потребление топливно-энергетических ре-
сурсов. Электрификация железнодорожных
магистралей способствует электрификации
всего народного хозяйства, так как тяго-
вые подстанции, питающие распределитель-
ные сети, используются не только для нужд
электрической тяги, но и для снабжения
электроэнергией промышленных предприя-
тий, колхозов и совхозов в прилегающих
районах.
Рост производства электроэнергии в
стране (табл. 1), развитие электрических
сетей способствовали электрификации на-
родного хозяйства, в том числе и железно-
дорожного транспорта.
Рост протяженности электрифициро-
ванных линий и объем выполняемой ими ра-
боты иллюстрируют данные табл. 2.
Основные этапы электрификации желез-
ных дорог нашей страны даны в табл. 3, а
характеристики систем электроснабжения
в табл. 4.
При электрификации железных дорог
СССР в первые годы применялась система
постоянного тока напряжением как 1,5,
так и 3 кВ. В 1947 г. было принято реше-
ние о прекращении электрификации на
Таблица 1
Развитие электроэнергетики в СССР
Показатели Годы
1913 1935 1945 I960 1965 1970 1975 1979
Установленная мощность, млн. кВт: всех электростанций гидроэлектростанций атомных электростанций Выработка электроэнергии, млрд. кВт-ч: всеми электростанциями гидроэлектростанциями атомными электростанциями 1.1 2,0 6,9 0,9 26,3 3,7 11,2 1,56 48,3 5,1 66,7 14,8 292,3 50,9 115,0 22,2 506,7 81,4 166,15 31,4 0,9 740,9 124,4 3,7 217,5 40,5 4,9 1038,6 126,0 20,2 255,28 50 10,2 1238,2 172 54,8
Таблица 2
ьаротяженность электрифицированных линий и объем выполняемой ими работы
Показатели Годы
1930 1935 1940 1945 1950 1955 I960 1965 197о| 1 975 1 1979
Г: р отяженноегь электрпфнци- :: эанаых линий, тыс. км 7 же переменного тока, м П" '.-жепность электрифици- ' зз : чых линий, % от общей — г-ценности сети Рзб выполненная электри- 4cci: •. тягой, % от всей перево- зок.:он работы железных дорог 0,52 0,2 0,3 1,03 1,9 2,0 3,1 0,9 1,8 2,0 2,6 1,0 2,0 2,4 3,2 5,4 0,1 4,4 8,4 13,8 24,9 33,9 38,9 42,4 1,43 7,95 12,5 14,8 16,8 11,0 19,0 25,0 28,2 30,1 21,8 39,5 48,7 51,7 53,6
3
Таблица 3
Основные этапы электрификации
Годы
Наименование этапов
или участков
Протяжен-
ность, км
Примечания
1912 Петербург—Ораниенбаум
1926 Первый список электри- фицируемых железнодо- рожных линий
1926 Баку — Сабунчп — Су- раханы 19
1929 Москва — Мытищи 17,7
1932 Зестафонп — Хашури 61,5
1926—1941 Электрификация желез- ных дорог СССР в годы первых пятилеток 1880
1941-1945 Электрификация желез- ных дорог СССР в годы Отечественной войны 446
ср со СП СИ Электрификация желез- ных дорог СССР в пос- левоенные годы i 3331
1956-1960 Электрификация желез- ных дорог СССР в ше- стой пятилетке 8437
Начаты работы по электрификации
участка; прекращены в связи с на-
чалом первой мировой войны
Совет Труда и Обороны в соответст-
вии с планом ГОЭЛРО утвердил
первый перечень линий, подлежащих
электрификации до 1930 г., общим
протяжением 372 км
Первый участок пригородного движе-
ния, электрифицированный па по-
стоянном токе 1,2 кВ
Участок пригородного движения
электрифицированный на постоянном
токе 1,5 кВ
Первый участок грузового и пасса-
жирского движения, электрифициро-
ванный на постоянном токе 3 кВ
Электрифицировано 1880 км желез-
ных дорог, в том числе 479 км участ-
ков с пригородным движением. Ос-
новные электрифицированные участ-
ки: Самтредпа — Зестафонп, Хашу-
ри — Тбилиси, Кизел — Чусовская —
Гороблагодатская — Свердловск,
Кандалакша — Мурманск, Запоро-
жье — Долгиицево, Белово — Ново-
кузнецк; пригородные участки Моск-
вы, Ленинграда, Минеральные Во-
ды — Кисловодск
На электрическую тягу были переве-
дены главным образом дорог:: Ура-
ла. Из 629 км демонтированных ли-
ний в связи с временной оккупацией
части советских территорий восста-
новлено по мере освобождения этих
территорий от врага 339 км
Полностью закончено восстановление
демонтированных в годы войны уча-
стков. Протяженность электрифици-
рованных линий на конец 1955 г. со-
ставила 5.4 тыс. км. Важнейшие
электрифицированные участки: Зла-
тоуст — Бердяуш — Кропачеве — Де-
ма; Кизил — Яйва — Соликамск; Го-
роблагодатеяая— Надсждкпег - - Бо-
гословск: Иов- сдбирск— И.-.-.кая—
Чулымская; Барг.бинск — Татарская-
Московка; О'.:.::—Испль-Куль. Ба-
ку — Баладжар' — Хугдалан; приго-
родные участки .Что:: -Те:хщграда,
Киева, Риги. Ба::;-
Протяженность электрифицированных
дорог СССР :..:ец I960 ?. соста-
вила 13,8 лыс км. Переведены на
электричес;:’•: важнейшие уча-
стки: Иркут::: — Слюдянка; Зима —
Марпинск: Курган — Мг.::ушино:
Омск — Наза-е: езская; Болотная —
Тайга; Кинель — Похвпстнево — Аб-
дулино; Куйбышев — Сызрань; Челн
Продолжение
Годы Наименование этапов или участков Протяжен- ность, км Примечания
1956 Ожерелье — Павелец 137 бинск — Шумиха; Клин — Калинин; Серпухов — Тула — Скуратове; Орел — Курск; Иловайское — Сла- вянск — Лозова я; Сочи — Веселое — Гудаута Закончена электрификация опытного
1959 Чернореченская — Крас- 241 участка на переученном токе 22 кВ Начало широкой электрификации
1961—1965 ноярск — Клюквенная (Уяр) Электрификация желез- 10812 железных дорог по системе однофаз- ного тока напряжением 25 кВ про- мышленной частоты. В 1960—1961 гг. завершена электрификация на пере- менном токе участка Мариинск — Зима (1222 км) Протяженность электрифицирован-
1961 ных дорог СССР в седь- мой пятилетке Москва — Байкал 5500 ных железных дорог на конец 1965 г. достигла 24,9 тыс. км. Важнейшие участки, переведенные на электриче- скую тягу: Шаля — Кунгур—Пермь— Верещагине; Иловайское — Ростов — Армавир — Белореченская; Новокуз- нецк— Черепанове — Барнаул; Пя- тихатки — Мироновка — Фастов; Ярославль — Данилов; Лавочке — Стрый; Малая Вишера — Калинин; Абакан — Тайшет; Киров — Бале- зино; Целиноград — Караганда; Су- хиничи — Брянск; Пенза — Поворино Введен в эксплуатацию участок Ма-
1962 Ленинград — Ленинакан 3500 кушино — Исиль-Куль — завершена электрификация крупнейшей в мире магистрали. (В 1973 г. магистраль продлена до Карымской, протяжен- ность ее 6,3 тыс. км) Введены в эксплуатацию участки
1964 Москва — Горький — 1748 Малая Вишера — Калинин и Кавказ- ская — Белореченская — завершена электрификация этой магистрали. (В дальнейшем она продлена до Ерева- на, а затем до Севана, протяженность ее увеличена до 3611 км) Введен в эксплуатацию участок Ки-
966—1970 Свердловск Электрификация желез- 8597 ров — Балезино — завершена электри- фикация магистрали Москва —Горь- кий — Свердловск Протяженность электрифицирован-
'67 чых дорог СССР в вось- мой пятилетке Москва— Киев—Львов— 1712 ных дорог на конец 1970 г. со- ставила 33,9 тыс. км. Важнейшие участки, переведенные на электриче- скую тягу: Слюдянка — Улан-Удэ — Петровский Завод; Целиноград — Ашбасар — Тобол; Львов — Самбор— Чоп; Брянск — Киев; Георгиу-Деж — Валуйки; Данилов — Буй — Свеча; Богданович — Смычка; Красноармей- ское — Днепродзержинск; Баку — Уджары, Юрга — Топки — Ленииск- Кузнецкий, Минский узел Завершена электрификация магистра-
Чоп ли, имеющей международное значе- ние, она соединена с электрифициро- ванными дорогами ЧССР и ПНР
5
Предо лже пие
Системы
электро-
тяги
Принципиальная схема
Перемен-
ный ток
Источники. знер- |~
Номинальное напряжение, кВ ' Расстояние меж- 1 ду тяговыми гюд- ! станциями, км Сечение про- водов контакт- ной сети одного пути, мм2 Расход цвет- ных металлов на 1 км экс- плуатацион- ной длины двухпутного участка, т
25 45—50 140 7.5
Пере-
менный
ток
2 X 25 70—90 260
закрыты, а железнодорожные потребители
подключены к государственным энерго-
системам. Данные о потреблении электри-
ческой энергии (без электрической тяги)
железными дорогами даны в табл. 5. Через
распределительные сети (табл. 6) и тяго-
вые подстанции МПС электрическая энер-
гия передается нетранспортным потреби-
телям, расположенным в прилегающих к
железной дороге районам. Непрерывно ра-
стет и потребление электроэнергии на тягу
поездов. Указанные данные за период с
1955 по 1979 г. приведены в табл. 7.
Многолетняя практика эксплуатации
электрической тяги показала ее высокие
технико-экономические преимущества не
только по сравнению с паровой, но и с ди-
зельной тягой.
Развитие транспортной электроэнергети-
ки способствовало широкому внедрению
Таблица 5
Потребление электроэнергии нетяговыми потребителями железных дорог
Показатели Годы
1913 1925 1935 1940 1950 1 I960 1970 1975 ,1979
г ..сход энергии железнодорожными ребителями, млн. кВт-ч 52 71 710 853 1414 3338 6240 7704 10168
.1 гл электроэнергии, полученной от ’ - тростанций общего пользования, 10 20 40 50 52 59 92 95 99,4
Ч: . :э железнодорожных электро- i (работающих), шт. 180 431 484 1277 1529 1244 122 54 38
Продолжение
Г ЭДЫ Наименование этапов или участков Протяжен- ность, км Примечания
1971 — 1975 Электрификация желез- ных дорог СССР в девя- той пятилетке 4797 Протяженность электрифицированных дорог иа конец 1975 г . составила 38,9 тыс. км. Важнейшие электрифи- цированные в эти годы участки: Кургап — Свердловск; Свердловск — Богданович — Кандры; Петровский Завод — Чита — Карымская; Канда- лакша - - Лоухи; Бородино — Вязьма; Севан — Шоржа — Зод; Белорецк — Карламан; пригородные участки Ка- зани, Ташкента, Вильнюса
1976—1980 Электрификация желез- ных дорог СССР в деся- той пятилетке 4500 (план) К 60-летию Великой Октябрьской со- циалистической революции после до- срочного перевода на электрическую тягу участка Казатин - Винница протяженность электрифицированных линий достигла 40 тыс. км Важнейшие электрифицированные ли- нии Среднесибирская — Иртышское— Омск; Прохладная Махачкала — Дербент; Вязьма — Орша; Хаба- ровск — Бира; Целиноград — Экиба- стуз; Богданович — Тюмень; Каза- тип — Жмеринка Протяженность электрифицированных дорог на 1 января 1980 г. составила 42,4 тыс. км
напряжении 1,5 кВ и переводе ранее элек-
трифицированных линий на напряжение
3 кВ. Работы по переводу были закончены
в 1957 г.
С 1959 г. наряду с системой постоянно-
го тока напряжением 3 кВ (табл. 4) широ-
кое распространение получила система
переменного тока 25 кВ. В 1979 г. всту-
пил в опытную эксплуатацию участок.
Вязьма —Орша (295 км), на котором приме-
нена система электроснабжения перемен-
ного тока 2 X 25 кВ.
Наряду с переводом железных дорог на
электрическую тягу быстрыми темпами
развивалась транспортная энергетика. До
1950 г. сооружались собственные маломощ-
ные электростанции. В последующие годы
эти нерентабельные электростанции были
Таблица 4
Характеристики систем электроснабжения электрических железных дорог
Системы элект- ро ' ги Принципиальная схема Поминальное напряжение, кВ Расстояние меж- ду тяговыми подстанциями км Сечение проводов кон- тактной сети одного пути, мм2 Расход цвет- ных металлов на 1 км эксплуатаци- онной длины двухпутного участка, т
Пост о- Источники знер- < zuu и сети. । д <ергосистем ' Г' Г 3,0 18—20 440—560 11,5
ТягоВые Выпря- 6-^ нательные подстанции т
Гэп такт на я
сспъ " Л "Ю -> Tn _оа
6
Таблица 6
Развитие распределительных сетей
Годы
Показатели —------------;----:--------------
1955 I 96о'1965[ 1970 1975 |1979
Протяженность 6,7 14,6 58,7 99,6 125,0 l6|-s
высоковольт-
ных линий 6,
10 п 35 кВ,
тыс. км
Протяженность 20,8 35,4 50,5 57,0 60,9 ^,4
низковольтных
электрических
сетей, тыс. км
Число транс- 2,3 6,5 10,748,2 75,8ш,з
форматорных
подстанций,
тыс. шт.
автоблокировки, диспетчерской централиза-
ции, электрической централизации стрелок,
автоматизации переездов, что, помимо уве-
личения провозной и пропускной способно-
сти, обеспечило рост производительности
труда, в значительной степени повысило
безопасность движения поездов, способст-
вовало росту профессионально-технического
уровня железнодорожников.
Устройства электроснабжения электри-
ческой тяги и транспортная энергетика яв-
ляются важной отраслью железнодорожно-
го транспорта. Основным направлением в
дальнейшем ее развитии будет повышение
технического уровня и надежности работы
путем использования более совершенного
оборудования и современных материалов,
широкого применения различных регулиру-
ющих устройств, внедрения автоматизации
и телеуправления, совершенствования
средств защиты, разработки и создания ди-
агностических установок контроля состоя-
ния сооружений и оборудования, повыше-
ния уровня механизации ремонтио-эксплуа-
тацпонных работ.
Таблица 7
Общее потребление электроэнергии (в том числе и на электротягу)
Показатели Годы
1955 I960 1965 1970 1975 1979
Потребление электроэнергии желез- 6,0 13,7 26,7 38,0 48,9 55,85
подорожным транспортом, млрд.
кВт-ч
в том числе электрической тягой 3,05 10,4 22,2 32,0 41,5 45,7
Выработка электроэнергии собствен- 1528,5 1387 969 541,2 415,2 338,8
ными электростанциями МПС, млн.
кВт-ч
Передано электроэнергии нетранс- 0,7 2,03 5,9 П,7 20,0 24,9
портным потребителям через распре-
делительные и сети тяговые подстан-
ции МПС, млрд. кВт-ч
в том числе сельскому хозяйству 0,08 о,з 1,15 3,7 7,0 8,3
Удельное потребление электроэнергии 620 740 970 980 1050 1110
на тягу поездов, тыс. кВт-ч/км
Глава 1
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
§ 1.1. Нормативные и руководящие
материалы, состав проекта
Основным документом, устанавливаю-
щим содержание, состав и порядок выпол-
нения всех работ при проектировании, явля-
ляется «Инструкция по разработке про-
ектов и смет для промышленного строи-
тельства. СН202—76». При проектировании
электрификации железных дорог в целом
и отдельных объектов электроснабжения
следует руководствоваться также «Нор-
мами технологического проектирования
электрификации железных дорог» (НТПЭ)
и «Строительными нормами и правилами
(СНиП П-39—76). Железные дороги колеи
1520 мм общей сети. Нормы проектирова-
ния».
Планирование проектно-изыскательских
работ. Сроки разработки проектов долж-
ны быть согласованы со сроками строи-
тельства.
Длительность проектирования опреде-
ляется по «Нормам продолжительности
проектирования (НПП)». Для двухпут-
ного участка протяженностью до 200 км
продолжительность разработки техниче-
ского проекта составляет 11 —12 месяцев,
рабочих чертежей на объем строительства
первого года — 5—6 месяцев. Так как в
районах с суровыми климатическими ус-
ловиями изыскательские работы можно на-
чинать с апреля-мая, то срок окончания
проектов соответственно отдаляется.
Планирование проектирования ведет-
ся комплексно, т. е. включает в себя состав-
ление схем внешнего электроснабжения,
проектирование линий электропередачи и
реконструкции подстанций проектными ин-
ститутами Министерства энергетики и элек-
трификации СССР по титулам этого Мини-
стерства, а также при необходимости
объектов железнодорожного транспорта,
сроки сооружения которых по отдельным
титулам близки к срокам строительства
электрификации (диспетчерская централи-
зация, электрическая централизация, двух-
тутные вставки, развитие станций и дру-
т: объекты).
В техническом задании на проектирова-
электрификации участка указывается:
иеиование участка и его длина, си-
тока, расчетный год, основные
•-щ ения по тяговым подстанциям и кон-
т :.тной сети, требования по разработке ва-
;: :.нтсв проекта или его частей, указание
' увязке с одновременно проектируемыми
железнодорожными объектами, стадий-
ность проектирования, намечаемый объем
капиталовложений, намечаемые сроки стро-
ительства, наименование генеральной про-
ектной организации, наименование строи-
тельной организации — генерального под-
рядчика.
Состав задания на проектирование мо-
жет уточняться применительно к особен-
ностям участка. Задание на проектирование
утверждается инстанцией, которой пред-
стоит утвердить разрабатываемый проект.
Стадии проектирования. Постановле-
нием Госстроя СССР № 156 от 15 сентяб-
ря 1975 г. установлен порядок обязатель-
ной разработки технико-экономических
обоснований (ТЭО) на вновь строящиеся,
расширяемые и реконструируемые произ-
водственные объекты (предприятия, соору-
жения), подтверждающих экономическую
целесообразность и хозяйственную необ-
ходимость их проектирования и строитель-
ства.
При составлении ТЭО следует, как пра-
вило, выбрать площадки для строительства,
разработать основные технические реше-
ния (включая планы расположения объек-
тов и схем линий электропередачи и инже-
нерных сетей), определить стоимость строи-
тельства (с учетом резерва на неучтенные
работы и затраты), установить основные
технико-экономические показатели, кото-
рые должны быть достигнуты при разра-
ботке проектно-сметной документации.
На основе утвержденных ТЭО осущест-
вляют проектирование (как правило, в одну
стадию), разрабатывают техно-рабочие про-
екты на предприятия (сооружения, зда-
ния) в целом или на отдельные их очереди,
комплексы производства, которые должны
быть определены в ТЭО. Проекты электри-
фикации небольших участков (сметной
стоимостью до 15 млн. руб.), отдельных тя-
говых подстанций могут выполняться в од-
ну стадию при условии составления ТЭО.
Инженерные изыскания производят од-
новременно с ТЭО в объеме, необходимом
для выбора площадок и принятия в ТЭО
основных решений, а в некоторых случа-
ях — для составления техно-рабочего про-
екта.
Для больших и сложных участков элек-
трификации, где невозможно выделить оче-
реди или пусковые комплексы по длине
участка, разрабатывают технический про-
ект и рабочие чертежи. Развернутое тех-
нико-экономическое обоснование позволя-
9
ет сократить сроки составления техниче-
ского проекта.
Комплексность проектов электрифика-
ции. Она определена в НТПЭ и указаниях
МПС. В проект электрификации участка
входят работы по:
сооружению питающих линий электро-
передачи напряжением до 35 кВ включи-
тельно и коротких отпаек к действующим
линиям ПО кВ и выше или районным под-
станциям с ячейками распределительных
устройств и панелям управления и защи-
ты на районных подстанциях для подклю-
чения этих линий;
размещению и строительству новых, а
также усилению действующих тяговых под-
станции, контактной сети и постов секцио-
нирования;
оборудованию устройствами для теле-
управления и автоматизации тяговых под-
станций и контактной сети;
сооружению зданий или приспособле-
нию существующих для участков элект-
роснабжения и дистанций контактной
сети;
сооружению новых или приспособлению
существующих устройств локомотивного
хозяйства на участках с электрической тя-
гой с учетом обслуживания тепловозов,
занятых на маневровой и местной работе;
обеспечению установленного габарита
искусственных сооружений для подвески
контактной сети;
приспособлению и минимально необхо-
димому переустройству средств связи и
СЦБ, в том числе Министерства связи (МС)
и других ведомств, сооружению устройств
связи энергодиспетчера с энергосистемой;
сооружению на пригородных участках
с движением электропоездов пассажирских
платформ, павильонов, пешеходных мостов
или тоннелей, зонных станций, а также
строительство в необходимых случаях мо-
торвагонных депо и приведение сооружений
на пути следования электропоездов к габа-
риту С и доведение междупутий до уста-
новленных норм;
строительству продольных линий элек-
троснабжения, сооружению трансформатор-
ны.х подстанций и низковольных силовых
линий до ввода в помещения;
строительству жилых домов по установ-
ленным нормам для дополнительного штата
электрифицируемого участка;
выбору варианта станций с устройством
стыкования или проведение других мер по
стыкованию разных систем тока;
переустройству высоковольных сетей
на узлах и станциях с переводом их на
питание от тяговых подстанций, продоль-
ных линий электропередачи или подстан-
ций энергосистем; высоковольтных и низ-
ковольтных силовых и осветительных линий
на станциях и остановочных пунктах, в
связи с установкой опор контактной сети,
с доведением освещенности до установлен-
ных норм;
разработке мероприятии по ограниче-
нию блуждающих токов электротяги; пре-
дотвращению искрообразования, защите от
электромагнитного и электростатического
влияния контактной сети переменного то-
ка; защите от блуждающих токов на ли-
ниях постоянного тока подземных металли-
ческих сооружении МПС и МС;
присоединению к тяговым подстанциям
районных потребителей, электрическая на-
грузка которых не превышает 25% мощ-
ности тяговых подстанций при подключе-
нии потребителей тремя-четырьмя фиде-
рами на напряжение 6—10 кВ;
по электроснабжению районных потре-
бителей от тяговых подстанции на напря-
жение 35 кВ и выше, установке дополни-
тельных трансформаторов и другого обору-
дования с соответствующими строительно-
монтажными работами, а также по сооруже-
нию ячеек 6 — 10 кВ сверх четырех; эти ра-
боты выделяют в отдельную смету и вклю-
чают в проект как долевое участие энерго-
системы.
В необходимых случаях по заданию МПС
с выделением в отдельные сметы в комплекс-
ном проекте электрификации разрабаты-
ваются проекты удлинения путей на раз-
дельных пунктах, работы по развитию
станций, которые целесообразно выпол-
нить одновременно с электрификацией, по
сооружению новых устройств автоблоки-
ровки и диспетчерской централизации, а
также электрической централизации стре-
лок и сигналов.
Состав проекта. Проект электрификации
состоит из следующих разделов:
1. Основные показатели (паспорт).
2. Организация движения. Путевое хо-
зяйство. Искусственные сооружения.
3. Локомотивное хозяйство.
4. СЦБ, связь МПС, связь МС и
других ведомств.
5. Электроснабжение:
а) тяговые и электрические расчеты;
б) внешнее электроснабжение и тяговые
подстанции; контактная сеть;
в) электроснабжение нетяговых по-
требителей;
г) защита сооружений ст коррозии.
6. Здания и сооружения.
7. Организация строительства.
8. Сметы.
9. Спецификации и ведомости.
При составлении технического проекта
выбираются площадки размещения соору-
жений и устройств, определяются их опти-
мальные варианты и параметры, устанавли-
вается объем реконструкций станций, ло-
комотивного хозяйства, связи и СЦБ и
других сооружений. :-.см?:-::<лат;—г. строи-
тельных материалов, к .нет: у.-щил и изде-
лий, оборудования, г ггани? .пин строи-
тельства и продолжительности с го осу-
ществления, определяется стлггсть строи-
тельства.
При выполнении гл' чи.х чегтежей про-
изводятся уточнение и лет.'.л?-.'.пия преду-
смотренных проектом решении з той степе-
ни, в которой это иеа'.ч .'.и.'.:>. п.:я произ-
водства сгроительно-мс--та.ж:-.:-.'. работ.
Технический проект гл-у хается от-
дельными папками, книг», ми :? перечис-
ленным выше разделам п-,.-ект8.
Рабочие чертежи i-спмляются в соот-
ветствии с «Временной инструкцией о со-
ставе и оформлении строительных рабочих
10
чертежей зданий и сооружений (СН 460—
стандартами Единой системы про-
ектной документации (ЕСПД), а также
ведомственными указаниями по оформле-
нию чертежей на отдельные виды работ.
§ 1.2. Технология проектных работ
Выбор площадок для строительства.
Площадку для строительства следует вы-
бирать на малопродуктивных землях, по
возможности располагая ее вблизи насе-
ленного пункта, источника водоснабжения,
энергоснабжения, места сброса сточных
вод.
Выбор площадки производится назна-
ченной заказчиком комиссией, в которую
входят представители: заказчика, проект-
ной организации; исполкома местного Со-
вета депутатов трудящихся, местных орга-
нов Санитарно-эпидемиологической служ-
бы, Государственного пожарного надзо-
ра, энергосистемы, Энергосетьпроекта (по-
следние, при выборе площадок тяговых
подстанций).
Проектная организация разрабатывает
предложения с необходимыми схемами рас-
положения зданий и сооружений, планами
трасс ВЛ.
Заказчик производит согласования с
землепользователями выбранных площадок
и трасс инженерных сетей, выдает архитек-
турно-планировочные задания, а также
строительный паспорт участка. Проектная
организация рассматривает и дает оценку
предлагаемых при согласовании новых ва-
риантов трасс и площадок и производит,
при необходимости, технико-экономиче-
ское сравнение их.
Организация, технология и планирова-
ние проектных работ. Проектная органи-
зация по каждому объекту, включенному
в план проектирования, назначает глав-
ного инженера проекта, осуществляющего
организацию и техническое руководство
проектно - изыскательскими работами на
протяжении всего периода проектирования,
строительства и сдачи в эксплуатацию объ-
екта, и авторов по разделам проекта. Глав-
ный инженер участвует в составлении за-
казчиком технического задания на проекти-
рование.
Производится сбор и изучение архив-
ных, паспортных и других материалов,
ознакомление с участком на месте для
определения объема проектно-изыскатель-
ских работ.
Намечаются варианты размещения
бъектов на участке и принципиальные ре-
шения, подлежащие разработке в процес-
выполнения проектно-изыскательских
' -.бот.
Определяется стоимость проектно-изы-
• .’.тсльских работ согласно «Сборнику цеп
проектные и изыскательские работы для
- :ительства» (1967 г.).
.меты на проектно-изыскательские ра-
согласовываются инстанцией, которая
гг.-рждает разрабатываемый проект.
На основе сметы с заказчиком заклю-
- т.н договор,в котором определяются эта-
пы выполнения изыскательских работ, вы-
пуска проектно-сметной документации и
сроки представления заказчиком исходных
данных. Разрабатывается технологический
график производства проектно-изыскатель-
ских работ.
§ 1.3. Технико-экономические
показатели
Определение стоимости строительства
объекта. Сметная документация состоит:
из сводки затрат, определяющей полную
стоимость строительства, составляемой в
тех случаях, когда одновременно выделя-
ются капитальные вложения также и на
жилищное строительство; сводной сметы
на строительство по техническому (техно-
рабочему) проекту; смет и сметных рас-
четов на отдельные объекты; смет и смет-
ных расчетов на отдельные виды строитель-
ных и специальных работ по зданиям и со-
оружениям; смет на приобретение обору-
дования для каждого объекта и стоимости
работ по его монтажу.
Кроме того, составляются сметные рас-
четы на отдельные виды затрат; единичные
расценки на строительно-монтажные рабо-
ты; калькуляции стоимости материалов и
изделий.
Объектные сметы должны быть разби-
ты на части в соответствии с этапами строи-
тельно-монтажных работ; эти части выде-
ляются в сметах на строительство зданий
и сооружений в порядке, установленном
«Примерными схемами определения эта-
пов работ в проектах на строительство
объектов железнодорожного транспорта»
(1974 г.).
За итогом сводной сметы приводится
сумма долевого участия других предприя-
тий в строительстве электрификации (под-
станции) с выделением объема строитель-
но-монтажных работ, расходов на приобре-
тение оборудования и прочих затрат. В
этом случае в последнюю строку сводной
сметы, именуемую «Итого к утверждению»,
включается разность между сметными стои-
мостями строительства и соответствующи-
ми суммарными размерами долевого уча-
стия.
В случае долевого участия МПС в со-
оружении объектов другими министерст-
вами сумма долевого участия определяется
генеральным проектировщиком основного
застройщика и включается в сводную сме-
ту отдельной строкой, суммируется с ос-
новной стоимостью строительства и сум-
марный итог утверждается как полная
сметная стоимость объекта.
Оценка технико-экономической эффек-
тивности сооружаемых объектов. Определе-
ние экономической эффективности капита-
ловложений согласно «Инструкции по опре-
делению экономической эффективности ка-
питальных вложений на железнодорожном
транспорте» [1].
При выборе проектных решений произ-
водятся расчеты сравнительной экономиче-
ской эффективности. Наилучшим по денеж-
ным показателям является вариант, обес-
11
печиваюший минимум приведенных годо-
вых расходов,
| Эп= КВП+С, (1.1)
где Л' — капиталовложения по вариантам,
1 тыс. руб.; С — годовые эксплуатационные
расходы, включая амортизационные от-
числения, тыс. руб., год; Еи— норматив-
ный коэффициент эффективности (по же-
лезнодорожному транспорту Ен = 0,12 4-
4-0,10), 1'год.
Отобранные для экономического срав-
нения варианты должны полностью удов-
летворять требованиям безопасности дви-
жения, действующим нормам и требова-
ниям надежности.
Наряду с оценкой по приведенным рас-
ходам и (-пользуются также натуральные и
качественные показатели, не учтенные при
1 экономическом сравнении вариантов: за-
траты и условия труда, степень надежно-
сти и бесперебойности технологических
процессов, уровень их автоматизации и ме-
ханизации, потребность в дефицитных ма-
' терпалах при строительстве и эксплуата-
ции рассматриваемого объекта, степень
сложности эксплуатации и ремонта, сроки
строительства, резервы мощности, возмож-
' ности дальнейшего развития и др.
§ 1.4. Порядок согласования, утверждения
и переутверждения проектов.
Авторский надзор
Проекты электрификации должны быть
согласованы с энергосистемами, Министер-
ством связи СССР или его управлениями,
территориальными управлениями Мини-
стерства гражданской авиации и другими
заинтересованными предприятиями и ор-
ганизациями.
С генеральным подрядчиком согласуют
применяемые строительные материалы и
конструкции.
Сводная смета представляется заказчи-
ком генеральному подрядчику на заключе-
ние, а проект организации строительства —
на согласование.
Сметы на строительство отдельных объ-
ектов согласуют с подрядными организа-
циями. После этого утвержденная стои-
мость строительства объектов и видов работ
является окончательной.
Технические (техно-рабочие) проекты
по стройкам железнодорожного транспорта
в зависимости от их сметной стоимости А
утверждаются:
министром путей сообщения или его
заместителями —- по стройкам, для кото-
рых А О 3,0 млн. руб. и выше;
начальниками, заместителями началь-
ников или главными инженерами главных
управлений и управлений МПС — при А
до 3,0 млн. руб.;
начальниками железных дорог, их за-
местителями или главными инженерами
дорог — при .4 < 1 млн. руб.
Переутверждение проектов, в которые
внесены изменения, обеспечивающие повы-
шение эффективности производства иулуч-
шение технико-экономических показате-
лей, производится в порядке, установлен-
ном для утверждения вновь разработан-
ных проектов. При несоблюдении указан-
ных условий переутверждение техниче-
ских (техно-рабочих) проектов произво-
дится:
министром путей сообщения и его за-
местителями по согласованию с Госпланом
СССР и Госстроем СССР — по стройкам
при А 3,0 млн. руб.;
начальниками, заместителями началь-
ников или главными инженерами главных
управлений и управлений МПС по согла-
сованию с его Главным управлением капи-
тального строительства и планово-эконо-
мическим управлением — при А от 1 до
3,0 млн. руб.;
начальниками железных дорог, их за-
местителями или главными инженерами до-
рог по согласованию с соответствующими
управлениями МПС — при А от 0,5 до
1 млн. руб.;
начальниками железных дорог, их за-
местителями или главными инженерами до-
рог — при А < 0,5 млн. руб.
Авторский надзор проектных органи-
заций осуществляется за строительством
сооружений транспорта по решению ин-
станции, утвердившей проект.
Проектные организации ведут журнал
авторского надзора, в котором фиксиру-
ются отступления от проектно-сметной до-
кументации, нарушения норм и правил,
обязательные для исполнения указания об
устранении выявленных дефектов, и сро-
ки их исполнения. Прн невыполнении ука-
заний вносят в журнал повторную запись
и одновременно сообщают об этом в пись-
менной форме вышестоящим организа-
циям.
Проектные организации и их работники,
осуществляющие авторский надзор, имеют
право:
запрещать применение в строительстве
конструкций, строительных материалов и
оборудования, не соответствующих стан-
дартам, техническим условиям и другой
технической документации;
требовать приостановления производст-
ва отдельных видов работ, выполняемых
с нарушением проекта, норм и правил, а
также в случаях применения дефектных
конструкций и низкого качества материа-
лов и оборудования, уведомляя оЗ этом
заказчика, генерального подрядчика, ге-
нерального проектировщика;
вносить в соответствующие органы пред-
ставления о привлечении должного \ лиц,
допустивших низкое качество «:::г:-п1Я
строительно-монтажных работ, к тзетст-
венности.
Проектные орга.чизад.тл, о:у.ц-?тз1яю-
щие авторский надзор, несут стз.тствеи-
ность за качество и своезременн:.з проведе-
ние авторского надзора: за качество про-
ектных решений. принимаемых з процес-
се осуществления авторского нлдз ща; за
своевременную и высококачественную раз-
работку проектно-сметной документации
по решениям, принятым работниками, осу-
ществляющими авторский надзор.
12
§ 1.5. Назначение и объем проектных работ
по электрическим расчетам.
Исходные данные
Электрические расчеты тягового элск-
грцгялбжения производят с целью: опре-
.д.лса.'я расположения тяговых подстан-
ций и а?: мощности, установления сечений
..рскодсз контактной сети по каждой зоне
питания каждого пути, выявления необ-
ходимости сооружения вспомогательных
устройств (постов секционирования, пунк-
тов параллельного соединения путей и
т. п). За основании результатов расче-
т ,в составляют подробный перечень не
'.бходнмого оборудования и материалов
для осуществления электрификации дан-
ной линии. По данным этого перечня раз-
рабатывают смету на строительно-монтаж-
ные работы и оборудование.
Электрические расчеты производят для
нескольких вариантов размещения тяго-
вых подстанций. Варианты размещения тя-
говых подстанций выбирают па основе опы-
та проектирования, пользуясь номограм-
мами оптимальных расстояний между под-
станциями и учитывая конкретный профиль
и размещение раздельных пунктов. На-
печенное расположение тяговых подстан-
ций корректируют по материалам изыска-
ний и выбора площадок в натуре. Рекомен-
дуется располагать тяговые подстанции
на верхних участках руководящих подъе-
мов и на перевалах, по возможности на
раздельных пунктах, имеющих жилой по-
селок с культурно-бытовыми учреждения-
ми
В объем электрических расчетов вхо-
дят:
1. Определение мощности тяговых под-
станций, включая мощность главных по-
низительных трансформаторов с учетом
районной (нетяговой) нагрузки.
2. Определение экономического сече-
ния проводов контактной подвески.
3. Проверка полученных в п. 2 сече-
ний на нагрев тяговыми токами поездов.
4. Проверка системы электроснабже-
ния по уровню напряжения в зоне питания.
5. Определение минимальных токов ко-
поткого замыкания (к. з.) в контактной
сети и выбор способа защит от этих токов.
Нахождение максимальных кратковремен-
ных рабочих токов по фидерам тяговых
подстанций и постов секционирования и
определение уставок быстродействующих
стоматических выключателей или реле
защиты при заданной схеме соединения
?:энтактной сети путей.
6. Расчет тяговых токов к максималь-
зго числа поездов, одновременно нахо-
сяшихся на каждой зоне питания, для
гыбора защиты от мешающих и опасных
. ,-ияний на линии связи и низковольтные
-ии. Выбор методов защиты производит-
- = не объемов электрических расчетов.
Разработка схемы плавки гололеда
,-роводах контактной сети, проверка
плавки, протекающих по контактно-
” эводу, времени плавки, а также вы-
: ? места установки закорачивающих paste-
s':: гелей и числа включенных на тяго-
вых подстанциях трансформаторов или вы-
прямительных агрегатов.
8. Выбор на участках постоянного то-
ка при использовании рекуперативного тор-
можения мест установки, типа и мощности
приемников избыточной энергии рекупе-
рации.
9. Выбор на участках переменного то-
ка типа, мест установки н необходимой
мощности компенсирующих устройств.
10. Определение места нейтральных
вставок для участков переменного тока
и проверка условий прохода их поездами
без тока
11. Проверка эффективности действия
системы отсасывающих трансформаторов,
их размещения, сечения отсасывающих про-
водов (на участках переменного тока при
наличии требований по защите устройств
связи или защите от искрообразования).
12. Определение: годового расхода
энергии на тягу и нетяговыми потребите-
лями по зонам питания, подстанциям и в
целом по участку электрификации; потерь
энергии в контактной сети и трансформа-
торах тяговых подстанций по каждой зоне
питания и подстанции, а также по участку
в целом; коэффициентов использования ус-
тановленной мощности по подстанциям и
участку в целом (с учетом и без учета нетя-
говых нагрузок); времени использования
максимума тяговыми агрегатами (транс-
форматорами или выпрямителями) по под-
станциям и участку в целом; определение
для участков переменного тока реактив-
ной мощности по подстанциям и участку
в целом при отсутствии устройств компен-
сации реактивной мощности.
13. Определение технико-экономиче-
ских показателей сравниваемых вариантов
системы тягового электроснабжения, со-
поставление вариантов по приведенным рас-
ходам и выбор оптимального с технико-
экономической точки зрения варианта.
Расчеты по п. п. 1—5 и 13 производятся
отдельно для каждого варианта, принято-
го к сравнению на перспективный расчет-
ный срок — 10 лет эксплуатации. Расчеты
по всем пунктам (кроме п. 13) после выбора
варианта схемы производятся только для
выбранного варианта на расчетный срок
первого периода — 5 лет эксплуатации.
Для выполнения электрических расчетов
необходимы следующие данные (табл. 1.1).
Если на основании тяговых расчетов
для грузового поезда массой Qo определе-
ны средняя скорость о0 и расход энергии
на движение U70, то приближенный пере-
счет этих величин для поездов другой
массы (Qp, Ор и IFp) может быть выполнен
по формулам, предложенным ЦНИИ МПС
для груженого поезда
е’рг — Го (1,3а—O,35Qp/Qo) (0,9 -|-
+ 0,lQp/<20); (1.2)
для порожнего поезда
®рп = гог (1И2—0,2Qpn/Qo;; (1-3)
ТГр = Г о (0,08 4-0,92Qp/Qc) (1,1-
-O,lQp/Qo); (1-4)
13
Таблица 1.1
Исходные данные для электрических расчетов системы электроснабжения
Характеристика исходных данных Область применения 1ребОБ2Н11Я к исходным данным
Тяговые расчеты для грузово- Во всех расчетах, Выполнение расчетов в полном со-
го поезда расчетного макси- за исключением ответствии с действующими сПра-
мяльного веса, средневзвешен- п. п. 7, 10, 13 вилами тяговых расчетов (ПТР)»,
него грузового поезда, порож- няка, пассажирского поезда, пригородного поезда1 (см. с. 13) отдельно для каждого типа по- езда в направлении движения: если однотипные поезда могут иметь остановки на разных раздельных пунктах, в тяговом расчете должен быть выполнен вариант с соответст- вующим торможением и разгулом
Размеры перевозок и коэффи- циенты неравномерности пере- возок (месяца интенсивного движения, часа максимального сгущения и др.)2 То же Должно быть показано число поез- дов каждого типа для каждого на- правления движения в среднего сут- ки года, а также коэффициенты уве- личения числа поездов в сутки меся- ца наиболее интенсивного движения и число поездов в час максимального сгущения. Желательно иметь также типы поездов, участвующих в сгуще- нии
Схема внешнего электроснаб- Б расчетах по Представляются согласованные с
женин п.п. 1, 5, 7, 9 II 13 (см. с. 13) Министерством энергетики и электри- фикации схемы питания тяговых под- станций по вариантам с указанием питающих напряжений и мощностей к. з. на шинах тяговых подстдчппй, а также рекомендуемые схемы плав- ки гололеда на проводах ВЛ
Нагрузки нетяговых потреби- телей То же От энергосистем получают перспек- тивные нагрузки нетяговых потреби- телей (число присоединений на каж- дом напряжении, их установленная мощность п коэффициент спроса.
Климатические характеристи- ки участка В расчетах по п. 7 Условия образования гололеда (тем- пература. ветер, толщина слоя голо- леда) 3
Характеристики применяемого Во всех расчетах В объемах каталогов электропро-
оборудования и материалов по перечню мышленности или заводских т? ::шче- скпх условий (ТУ)
Техннко-экоиомическпе харак- Для расче.тов по Стоимость устройств, нормы ам.орти-
теристнки отдельных уст- ройств4 п. 13 зацпонных отчислений, стоимость эксплуатационных расходов пс каж- дому сооружению. Стоимость элект-
1 1 роэнерпш
1 Для поездов, число которых невелико (10—15% общего количества), тяговый расчет можс’ ' е
производиться, а данные для них принимаются по имеющимся тяговым расчетам с пересчета
по формулам (1.2) — (1.4). 2 Следует особо оговорить возможность двпхения сдвоенных и ?з-
дов. 3 Отказ от применения плавки гололеда на какоп-либ.- участке дол/кен б.т.ь с.т лас '5 in
с заказчиком проекта. 4 Основные показатели приведены в § 1
§ 1.6. Порядок проектных расчетов
и использование результатов
Порядок расчетов. 1. На основании
данных о размерах движения и типах по-
ездов, обращающихся на участке по указа-
ниям § 15.7 или § 15.8 СНиП 11-39-76,
определяются расчетные режимы для вы-
явления параметров устройств тягового
электроснабжения.
2. По материалам тяговых расчетов про-
изводится распределение энергии на дви-
жение поезда каждого типа, участвующего
в расчетном режиме, между тяговыми под-
станциями на всех зонах питания для всех
вариантов размещения тяговых подстан-
ций.
3. Выполняется г., 1 по пегс-щ? объе-
ма проще гных рг.7:.т, затем п.“ 2 и 3
(см. с. ’ ).
4. Определяются г т.ти энерг. п в кон-
тактной сети и сбстудс-ващ и г.-гэзы:: под-
станций для всех зон пито..-”’-. и всех под-
станций во всех грин-.ты’ к сравнению
вариантах схемы.
5. При выбранных паг.лдетрах на каж-
дой зоне выполняется п. 4 перечня объема
проектных работ.
14
Таблица 1.2
6 Для каждой фидерной зоны опреде-
ляются токи короткого замыкания в за-
висимости от места повреждения, решается
вопрос о применении постов секционирова-
ния, телеблокировки, схемы параллель-
ного соединения контактной сети путей.
7. На основании укрупненных технико-
экономических показателей производится
сравнение вариантов расположения тяго-
вых подстанций и осуществляется выбор
оптимального варианта.
8. По пп. 3—6 выполняется проверка
параметров по расчетным режимам пято-
го года эксплуатации.
9. Производится (в случае наличия спе-
циального задания) проверка тяговой си-
стемы электроснабжения на надежность
работы в условиях выхода из строя одной
из тяговых подстанций.
10. В случае необходимости для каж-
дой зоны выполняется и. 7 перечня объе-
ма проектных работ.
11. Рассчитываются (участки перемен-
ного тока) необходимые параметры уст-
ройств компенсации реактивной мощности
либо других устройств для снижения ре-
активной мощности и несимметрии напря-
жений.
12. Определяется максимальное число
поездов, которое может одновременно на-
ходиться на зоне питания; специальными
расчетами проверяется (для участков пе-
ременного тока) необходимость и эффектив-
ность установки отсасывающих трансфор-
маторов; корректируются параметры уст-
ройств системы тягового электроснабже-
ния с учетом этих трансформаторов и от-
сасывающего провода.
13. Выполняется п. 12 перечня объема
проектных работ.
На основании результатов электриче-
ских расчетов системы тягового электро-
снабжения разрабатываются проекты тя-
говых подстанций, контактной сети, по-
стов секционирования, мероприятия по
защите линий связи и других низковольт-
ных сетей.
Сравнение и выбор вариантов располо-
жения тяговых подстанций производятся
в первую очередь по техническим показа-
телям — уровень напряжения, нагрев про-
водов, условия зашиты от токов коротко-
го замыкания, надежность работы при от-
ключении одной из подстанций — их срав-
нивают с установленными действующими
нормами и правилами.
Варианты, полностью удовлетворяю-
щие техническим требованиям, сравнивают
по экономическим показателям. Допуска-
ется некоторое отступление от действую-
щих норм и правил, если оно определяется
специфическими для рассматриваемого уча-
:г:-:а условиями и подробно обосновано.
Экономическое сравнение осуществля-
.- .ч путем подсчета приведенных капиталь-
затрат на сооружение каждого вари-
. расположения подстанций за норма-
ый срок окупаемости. Этот срок для
гйств железнодорожного транспорта
имается равным 10 годам. Приве-
те капитальные затраты определяют -
: формуле (1-1).
Капитальные затраты по вариантам
схемы электроснабжения
Учет отдаленности капиталовложений
при проектном сравнении вариантов не
производится. В случае определения эф-
фективности электрификации этот учет
производится в соответствии с рекоменда-
циями [2].
Подсчет капитальных затрат и эксплуа-
тационных расходов по вариантам дается
в виде таблиц 1.2 и 1.3.
В левых столбцах табл. 1.2 указывают-
ся последовательно:
Тяговые подстанции с питающим напря-
жением — а) опорные 220 кВ; б) транзит-
ные 220 кВ; в) отпаечные 220 кВ; г) опор-
ные 110 кВ; д) транзитные НО кВ; е) от-
паечные НО кВ; ж) подстанции 35 и
10 кВ.
Таблица 1.3
Эксплуатационные расходы
по вариантам схемы электроснабжения
В левом столбце этой таблицы указываются по-
следовательно:
I. Амортизационные отчисления от стоимости, %:
а) тяговых подстанций и ячеек на подстанциях
энергосистемы; б) контактной сети; в) линий пере-
дачи; г) постов секционирования и пунктов па-
раллельного соединения; д) дежурных пунктов,
участков энергоснабжения; е) жилых домов.
II. Содержание устройств энергоснабжения:
а) тяговые подстанции; б) контактная сеть, км;
в) прочие устройства.
III. Потери электроэнергии, кВт-ч.
В последней строке даются суммарные годовые
расходы по вариантам.
15
Таблица 1.5
Контактная'сеть сечением-—а) б) ...
и т. д. (отдельно по каждому сечению).
Питающие линии передачи, км, и их
напряжение— :
а) двухцепные 220 кВ;
б) одноцепные 220 кВ;
в) двухцепные 110 кВ;
г) одноцепные 110 кВ;
д) одноцепные и двухцепные 35 и
10 кВ.
Посты секционирования с компенси-
рующим устройством; то же без компенси-
рующего устройства; пункты параллель-
ного соединения контактной сети; ячейки
питания тяги на подстанциях энергосис-
темы— 220, НО, 35 и 10 кВ.
Дежурные пункты контактной сети —
совмещенные с тяговыми подстанциями;
жилые дома для дежурного персонала —
4, 8, 12, 16 и 24 квартиры; участки энерго-
снабжения типов I, II и П1.
В последней строке таблицы даются
итоговые капиталовложения К по вари-
антам.
Используя полученные значения К
и С, по формуле (1.1) определяют рас-
ходы Эп для каждого варианта. Эконо-
мически эффективным считается вариант
с минимальным значением Эг[.
Во многих случаях следует определять
экономическую эффективность введения
электрической тяги по сравнению с тепло-
возной (или паровозной).
Это сравнение производится по спе-
циальной форме. При сравнении сопостав-
ляются эксплуатационные расходы и капи-
тальные вложения.
Эксплуатационные расходы на 1 км
эксплуатационной длины следует прини-
мать по показателям таил. 1.4.
Капитальные затраты на сооружение
отдельных устройств системы тягового
электроснабжения определяются из табл.1.5
и 1.6. В этой же таблице приведены амор-
тизационные отчисления от стоимости этих
устройств (в процентах), которые следует
учитывать в объеме эксплуатационных рас-
ходов.
Таблица 1.4
Нормы эксплуатационных расходов
по устройствам электроснабжения
Номенклатура расходов Годовые расходы, тыс. руб./год,
Постоян- ный ток Перемен- ный ток
Содержание устройств электроснабжения:
однопутный участок 2,30 1,80
двухпутный участок 3,70 2,70
Потери энергии По тарифам (см. табл. 1.7)
Технико-экономические показатели
стоимости сооружения тяговых
подстанций, контактной сети,
ВЛ и кабельных линий
Наи'ленование устройства Измеритель Стоимость единицы, тыс. руб. | Амортизационные от- 1 числения, % i
о к о о Е переменный ток
Тяговые под- станции:
опорные 220 кВ (па 4 ввода) 900 690 850
опорные 110 кВ 659
транзитные 220 кВ 740 700
транзитные 110 кВ -НТ. 600 550 о,э
отпаечные 220 кВ 640 600
отпаечные 110 кВ 510 470
Подстанции 250 .—
35 кВ Подстанции 200 .—
10 кВ
Контактная
сеть:
М-120+ 2 \<<ь. 1G0-- +2A*-i&5 16 —
М-120-1- 4-2МФ-100-
+А-185 М-1204- 2МФ-100 км (на один путь) 15 14 4,6
M-95-J- +МФ-100-Г -J-A-185 М-95-}- — 12,5
+МФ-100 — 11,5
ПБСМ-954- -фМФ-ЮО 1 — 10
ВЛ. питаю- щие тяговые подста::_:,:1”
X » i >
185 -• i
ПО кВ, 95— 12,0 2,8
185 чу? 35 кВ. 70—' 150 , - Ю со
10 ::с. "0—- 5.0 i i
Кабельные ли- к:: еткска- 4,5 4,5 i 3,0
нии 6—10 кВ СеЛЬЕОх! линии) । 1
16
§ 1.7. Питание электрифицированных
железных дорог от энергосистемы
Таблица 1.6
Технико-экономические показатели
стоимости сооружения постов
секционирования, пунктов
параллельного соединения и т. д.
Стоимость единицы, тыс. руб.
Наименование устройства Измеритель постоянный ток переменный ток | амортизационное | отчисления, %
Посты секцио- нирования: с компенси- рующим уст- ройством иа 2 выключате- ля то же на 5 выключате- лей без компенси- рующего уст- ройства на 1 выключатель то же на 4 выключате- ля 1 i i шт. 8,0 16,0 46,0 50,0 10,0 22,0 5,5
Пункты парал- лельного со- единения кон- тактной сети HIT. 4,0 — 5,5
Ячейки пита- ния на под- станциях энер- госистем: 220 кВ ПО » 35 » 10 » шт. 30 20 6. 3,5 30 20 6 3,5 5,5
Жилые дома шт. По типу домов 2,0
Другие соору- . 1-ния — де- "/эные ттунк- " ‘ контактной -т . участки - . "тоснабже- 1 ! ШТ. По типу сооруже- ний 1 2,5
Электроснабжение электрифицирован-
ных железных дорог (рис. 1.1) осуществля-
ется от районных подстанций и высоковольт-
ных линий электропередачи (ВЛ) через
тяговые подстанции. Тяговые подстанции,
кроме питания локомотивов, используют-
ся для электроснабжения других железно-
дорожных потребителей через специальные
ВЛ (в том числе продольные, ДПР, авто-
блокировки и др.) и потребителей окру-
жающего района.
Для питания тяговых подстанций в Со-
ветском Союзе применяются следующие
стандартные напряжения (по ГОСТ 721 —
77): 6,3; 10,5; 35,0; ПО (158) и 220 кВ.
Напряжение до 35 кВ используется для
питания выпрямительных подстанций от-
носительно небольшой мощности (до
25 мВ-А).
Расчеты за электроэнергию МПС с Ми-
нистерством энергетики и электрифика-
ции СССР производит по специальному
одноставочному тарифу (табл. 1.7) для
электрической тяги железных дорог и для
нетяговых потребителей, получающих ее
от системы тягового электроснабжения.
Таблица 1.7
Тарифы на электроэнергию
(Прейскурант № 09-01 Госкомитета цен
при Госплане СССР,
введенный в действие с 1 июля 1967 г.)
Г руппа
Энергосистемы
(в алфавитном порядке)
10 ю
Для электрической тяги
Алтайская, Башкирской !
АССР, Волгоградская, Гроз-
ненская, Днепровская, Дон-
басская, Иркутская, Карель-
ской АССР, Кольская, Крас-
ноярская, Куйбышевская,
Новосибирская, Омская,
Пермская, Свердловская,
Харьковская, Челябинская
Азербайджанской ССР, Ар-
мянской ССР, Барнауль-
ская, Воронежская, Горь-
ковская, Ивановская, Кали-
нинская, Карагандинская,
Киевская, Кировская, Крас-
ноярская, Курская, Ленин-
градская, Липецкая, Львов-
ская, Мордовской АССР,
Московская, Оренбургская,
Пензенская, Ростовская, Са-
ратовская, Ставропольская,
Тульская, Узбекской ССР,
Ярославская
Белгородская, Белорус-
ской ССР, Брянская, Вин-
ницкая, Грузпнекой и ССР,
титр
10
17
Продолжение
py.IHU Энергосистемы (з алфавитном порядке) Тариф, коп. за . 1 кВт-ч
4 Дальневосточная, Крым- ская, Латвийской ССР, Одесская, Орловская, Смо- ленская. Тамбовская, Том- ская, Удмуртской АССР, Целиноградская, Эстонской ССР, Амурская. Бурятской АССР. Костромская, Читин- ская 25
Для нетяговых потребителей,
кооме сельскохозяйственных, с присоеди-
ненной мощностью до 100 кВт
- По всем энергосистемам. 25
6 кроме перечисленных в группах 6, 7 и 8 Амурская, Винницкая, Кост- 30
7 ромская Бурятской АССР, Гурьев- 35
ская, Калининградская, Туркменской ССР Читинская. 40
Для колхозов, совхозов
и других
сельскохозяйственных предприятий
9
10
11
По всем энергосистемам,
кроме перечисленных в
группах 10 и 11
Днепровская, Донбасская
Армянской ССР
10
8, 9
7, 1
Взаимоотношения между Министерст-
вом энергетики и электрификации СССР
I МПС определяются рядом нормативных
документов, важнейшим из которых явля-
ется Решение Э-4/66 о схемах питания тя-
говых подстанций. Устройства тягового
электроснабжения должны быть выполне-
ны в полном соответствии с «Правилами
устройств электротехнических установок»
(ПУЭ). Эти правила не распространяются
на чисто тяговые сооружения: распредели-
тельные устройства 3,3 и 27,5 кВ, выпрями-
тельные установки для тяги и некоторые
другие. Тем не менее действующие в этой
части устройств «Правила устройства и
эксплуатации тяговых подстанций и по-
стов секционирования МПС» и «Правила
устройства и эксплуатации контактной
сети электрифицированных железных до-
рог» согласованы и составлены в полном
соответствии с ПУЭ.
Проектирование и сооружение тяговых
подстанций регламентируются также
«Строительными нормами и правилами
(СНиП)» в части «Железные дороги колеей
1520 мм».
Как потребитель электроэнергии перед
энергосистемой выступает участок энерго-
снабжения, который по классификации
относится к потребителям категории I.
Такой потребитель при любой аварии
в энергосистеме не должен иметь пере-
рыва в питании электроэнергией. Вместе
с тем для отдельных подстанций допускают
перерыв в питании, если он касается только
одной подстанции на участке и продолжа-
ется не более чем 2 ч.
В типовой схеме тяговые подстанции
питаются от продольной двухцепной или
одноцепной ВЛ.
При двухцепных линиях электропере-
дачи опорные тяговые подстанции, имею-
щие схему распределительного устройства
110—220 кВ, которая позволяет произво-
дить без перерыва питания любые переклю
чення, а также выключатели на вводах с
главной и обходной шинами и об.ходные
выключатели рекомендуется располагать
не реже чем через три (для системы тяги
на переменном токе) или пять (для системы
1.1. Принципиальная схема внешнего электроснабже ния электрифицирован:-::?: железнодорожной
линии:
ТП — тяговая подстанция; РП — районная подстанция; ПП — питающая подстанция
18
тяги на постоянном токе) подстанций про-
межуточного типа, включая и районные.
Необходимо обеспечивать возможность рас-
положения на территории промежуточных
подстанций секционирующих аппаратов в
той линии электропередачи, которая ее
питает.
Принципиальные схемы подключения
тяговых подстанций к двухцепной линии
электропередачи изображены на рис. 1.1.
В случае одноцепных линий передачи
рекомендуется осуществлять транзитный
пропуск ЛЭП через распределительные
устройства 110 и 220 кВ всех тяговых под-
станций, устанавливая силовой выключа-
тель в перемычке между входом и выходом
ЛЭП на подстанцию (рис. 1.3). Роль опор-
ных подстанций (рис. 1.2) могут играть
источники питания — центры и мощные рай-
онные подстанции энергосистемы.
I 3. Схема главных электрических соедине-
тралзитной тяговой подстанции 220—110 кВ
Если тяговая подстанция питается от-
дельными линиями ог подстанции энерго-
системы или она одна подключается к ВЛ
между двумя опорными подстанциями, она
может быть выполнена отпаечной (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Схема главных электрических соединений
отпаечной тяговой подстанции 220—НО кВ
Таким образом, для питающего напря-
жения И0 кВ и выше применяются три
типа подключения тяговых подстанций к
к линиям электропередачи.
§ 1.8. Влияние тяговой нагрузки
па качество напряжения
и реактивная мощность ее
Однофазные тяговые нагрузки создают
несимметрпю токов и наир яжеиий в си-
стеме. Выпрямление тока на подстанциях
или локомотивах приводит к появлению вы-
сших гармоник тока и напряжения. Срав-
нительно низкий коэффициент мощности
тяговой системы, особенно при тяге на пе-
19
Рис. :.5. Схемы компенсации реактивной мощности на подстанциях постоянного тока, предложенные
Киевским (с) и Челябинским (б) политехническими институтами:
Тр'—трансформатор НТМИ-6; Тр2 — трансформатор УРТМ-2500 1; ТрЗ— трансформатор ОМ-0,6/6; С —
конденсатор КП1Ч-Ч.6-5Э!; PH— реле напряжения РН-53; РГ—токовое реле PT-40; V — вольтметр Э-30:
Р — разрядник РВП-З
ременном токе, приводит к загрузке си-
стемы электроснабжения реактивной мощ-
ностью.
При системе постоянного тока реактив-
ная мощность может быть компенсирова-
на с помощью специальных устройств
(рис. 1.5). Они применяются сравнитель-
но редко, так как обычно коэффициент мощ-
ности выпрямительных агрегатов состав-
ляет в среднем 0,9—0,92.
Рис. 1.0. Принципиальная схема параллельной ком-
пенсации (УПК) в тяговой сети переменного тока:
1’3 — разъединитель РНД-35/1000 с моторным при-
'ЮДг.м УМП-И; Pl, Р2 — разъединители
Р1:Д31а-35/1000; AIBnr — масляный выключатель
шиносоединительный ВМК-27,5 э(п); ТН1 и TH! —
трансформаторы напряжения НОМ-35; А — реактор
РЗ-бЗ-Э-ОДо; ТТ1, ТТ2 — трансформаторы тока
УТТ 6м1; ТТЗ, ТТ4 — трансформаторы тока
ТФП-35м; батарея конденсаторов КСП-0,66-40
При системе переменного тока для ком-
пенсации реактивной мощности приме-
няют конденсаторные батареи, включае-
мые в тяговую сеть на подстанциях или
постах секционирования (рис. 1 6) Сни-
жение потребления реактивной мощности
в часы наибольшей нагрузки энергосисте-
мы стимулируется специальной шкалой
скидок и надбавок к тарифу на электри-
ческую энергию (табл. 1.8). На участки
переменного тока она не распростра-
няется.
Скидки и надбавки по табл. 1.8 уста-
навливаются в зависимости от степени
компенсации реактивной мощности, оце-
ниваемой коэффициентами:
tg фз — Q3 : Ри и tg <pm — : Рм,
где Рм — заявленная потребителем мощ-
ность, кВт, составляющая максимума на-
грузки энергосистемы; Q3 — значение оп-
тимальной реактивной нагрузки потреби-
теля. квар, в часы максимума активной
нагрузки энергосистемы, заданное энерго-
снабжающей организацией; — факти-
ческая реактивная нагрузка потребителя,
квар. составляющая максимума нИгрузки
энергосистемы.
Установка у потребителей компенсирую-
щего оборудования производится только
с разрешения энергоснабжающей ггг'.;-;и-
зации, которая задает суточный се .им ра-
боты этого оборудования
Несимметрия токов в экгрг--.иетеме,
вызываемая однофазной натузи й тяги,
как правило, не требует гтикяти • -- глиаль-
ных мер симметрирования. те." з мощ-
ных системах тяговая наггх г тавля-
ет не более 10—15% о'щей :: нагрузки
и практически не влияет ' -.глслагае-
мую мощность генераторов электрических
станций.
20
Таблица 1 .S
с тарифа
Величины
указаны со
знаком
электрическую
скидок
Шкала скидок с тарифа на электрическую энергию и надбавок к нему
за компенсацию реактивной мощности в электроустановках потребителей
(в процентах)
на
дополнительная на. ...
разницы между значениями tg и 1.
энергию _ ___
(дбавка к тарифу на элек
•У75/7
с о а
с о а
? f у
Z) а
< । а
I I Рельс
"'^77777777777777^^
I I пр я дед
1.7. Схема параллельной работы тяговых подстанций переменного тока при двустороннем пи-
г. нги ЛЭП с симметричным присоединением выводов тяговых трансформаторов подстанций отно-
сительно середины участка (для шести тяговых подстанций)
Скидки и надбавки, %, при значениях tg ';э
0 Jo .05 0,10 'о, 15 '0,20'0,25'0,30|0,35 0,40 0,45 0.50 0,5510,60 0,65 0.70 0,75
.4 —*3 —4 -3 - 2 . —
J.05 —G -8 —5 — i —о —у — — — — — — — —
0.10 f —6 —7 —5 4 —3 —; — — — — — — —
0,15 —5 _! —5 Г- — i —О —3 5 — — — — — — —
0,20 -2 —3 д -5 —G — 1 —2 1 — — — — — —
0.2? -1 —1 —2 —3 — —6 —3 —2 — — — — — — —
0,30 0 0 — 1 —1 —2 д ц —1 — — — — — — — —
0,35 I 0 0 1 9 —э —5 —3 -1 — — —
0,40 Т 2 1 1 6 б —1 —3 ц —э —1 — — —. .—
0,45 3 3 2 2 1 1 0 1 —3 —5 2 —1 — — — — —
0,50 4 4 3 3 2 2 1 0 —1 —3 —2 —
0,55 6 6 4 4 4 3 2 1 0 —1 —2 —4 —1 —
0,60 8 8 6 6 5 5 О 2 1 0 0 —2 —3 1 — —
0,65 10 10 8 8 7 7 5 д 2 1 1 0 —1 —3 — 1 — —
0,70 13 13 11 1] 10 9 7 6 4 3 2 1 0 —1 -2 -1
0,75 16 16 14 14 13 12 10 8 7 5 3 2 1 0 ] ,9 —
0,83 20 20 17 17 16 14 12 11 9 7 5 3 О 1 6 —1 1
0,85 23 23 21 21 20 18 16 14 13 9 8 5 3 2 1 0 0
0,90 26 26 25 24 24 22 19 17 16 12 11 8 5 4 2 1 1
0.95 30 30 30 30 30 25 24 21 20 16 14 11 8 6 4 3 2
1,03 34 34 34 34 34 32 30 25 23 21 20 14 13 12 7 5 4
П р и м е ч а
«минус». 2.
н и я: _ . .
При значениях tg<pm>l производится
рическую энергию в размере 4% за каждые 0.05
Несимметрия напряжений характери-
зуется напряжением обратной последова-
тельности. Основным методом снижения
нееимметрии является чередование под-
ключения менее загруженных фаз тяговых
подстанций к разным фазам питающих ли-
ний передачи.
Схема параллельной работы подстан-
ций, соответствующая этим требованиям
при двустороннем питании ЛЭП (рис. 1.7),
обеспечивает параллельную работу смеж-
ных подстанций по тяговой сети при ис-
пользовании трансформаторов одной груп-
пы соединений (Д/А— И). Для симметрп-
1» ?• fo |е |s
М Ж s в Л; ziM А№с zUS
/7577
-A Lffi с „.-у Гл5 -3 I К. 1 _r’u< a -3 Ы гч> % ный пришли
4 ~ it '// - - - - г “ I ,, . . я-- Pf/^r
,t * С
21
уования нагрузки б питающей линии тре-
буется при двустороннем питании ЛЭП
шесть подстанций.
Схему рис. 1.7 целесообразно исполь-
зовать и при одностороннем питании ЛЭП.
В этом случае для симметрирования на-
грузки питающей линии достаточно иметь
группу из трех одинаково загруженных
подстанций.
При встречном чередовании фаз линии
передачи одной группы из трех подстан-
ций по отношению к другой будут только
три типа присоединения подстанций к фа-
зам ЛЭП, обозначенных на рис. 1.7, б
цифрами I, II, III. Первая и последняя
подстанции каждой группы (подстанции
типов I и III) сдваиваются в цикле чередо-
вания.
За полный цикл чередования фаз от ше-
сти тяговых подстанций в контактную сеть
относительно рельсов подаются четыре
сдвинутых по фазе напряжения: отрица-
тельное напряжение красной фазы (— К),
положительное желтой (Ж), отрицательное
зеленой (— 3) и положительное крас-
ней (К).
Высшие гармоники в тяговой сети пере-
менного тока практически мало влияют на
систему внешнего электроснабжения и их
необходимо учитывать только при определе-
нии мер защиты от мешающего влияния
тяговой сети на линии связи, идущие вдоль
железной дороги.
В системе постоянного тока при срав-
нительно малых мощностях энергосистем
для снижения вредного влияния мощных
выпрямительных агрегатов тяговых под-
станций на смежные потребители приме-
няют специальные схемы выпрямления —
двенадцатифазные или условные двенадца-
тифазные. В случае применения этих схем
исключаются гармоники со сравнительно
большими амплитудами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
L Инструкции по определению экономической
эффективности капитальных вложений 51, 1 ране-
порт, 1978, 198 с.
2. Эксплуатационные требования к паре метрам
устройств энергоснабжения железных дорог элек-
трифицированных на постоянном токе. 5 а р а-
н о в А. М., Мирошниченко Р И _ Се-
гал Л. Г.. Ад а Дурова Е. В — _ руды
.Есесоюз. н.-и. ин-т ж.-д. трапсп., вып. 5 “4 ,VL
Трансжслдориздат, 1959. 23! с.
Условные обозначения, принятые
в главах 2—9
'.12 — расстояние между осями рель-
сов пути;
D l/]j (L> [/]jq) — дисперсия тока пере-
гона / (пути б?). А2;
•D (Лсд (£* — дисперсия тока пра-
вого (левого) плеча подстанции у, А2;
D [/]г/ (D — дисперсия тока под-
станции у, А.2 (дисперсия напряжения хо-
лостсго хода на подстанции у, В2);
D [7]° — индекс 0 (вверху) указы-
вает иа то, что величины определены при
равенстве внутреннего сопротивления под-
станции нулю;
F — суммарное сечение проводов кон-
тактной сети (в медном эквиваленте) всех
путей, мм2;
Ff (Fg) — суммарное сечение проводов
контактной сети (в медном эквиваленте)
пути / (пути q), мм2;
<7, f — помер пути;
g — тип поезда;
А — общее число тяговых подстанций;
I i'y, Ii> —ток тяговой подстанции
(у или /), А;
J,, — ток приемника избыточной энер-
гии рекуперации;
/у,. (/&/) — ток /г-го поезда на пути q
или /, А;
/л (/лу) — ток левого плеча питания
тяго.-ой подстанции у, А;
la — ток правого плеча питания
тяговой подстанции у, А;
/п;з — ток плеча питания тяговой под-
станции, А;
/п;:а> Лп/а> Iуа> ?kqa 11 т- И-
акти-ныс составляющие соответствующих
токов, А;
/п.;р> /пур> Fj-p ит. п. —
реактивные составляющие соответствую-
щих токов, А;
1пфду (/лфЛч) — ток фидера подстанции
у, питающего контактную сеть пути q
(пути /) вправо (влево) от подстанции, А;
А» А>лг/. 'эод и т. Д. — среднее квадра-
тичное значение соответствующего тока, А;
F Лэд, /од- 1луа> Riyp, FJоу и т. д. —
среднее значение соответствующего тока
или напряжения;
/db (Jdki) — приведенный к напряже-
нию контактной сети вы грямлениый ток
k-ro поезда (на пути 1), А;
Idj — средний выпрямленный ток, сни-
маемый с перегона/ за расчетный период Т\
I j — средний ток, потребляемый на
перегоне j. А;
/, j — номер условного перегона;
Л—номер поезда на одном пути, счи-
тая от рассматриваемой подстанции;
/<, — стоимость электроэнергии;
‘ (1у) — расстояние между постанция-
" - (у и у 4- 1), а также длина фидерной
. ны, км;
— расстояние от подстанции у до
•-?:ого параллельного соединения кон-
:-.тной сети путей, км;
(Oi+i) — расстояние от подстан-
до поперечного соединения h или
2 . км;
/; — расстояние от подстанции А до
автотрансформатора i;
Ikq (Iff) — расстояние от подстанции до
нагрузки k или i пути q (пути /), км;
lj — расстояние от подстанции А до
нагрузки /,
4; (lob Fjcp Fif) ~ расстояние от под-
станции у до середины условного перегона
/ либо i пути q либо /, км;
m (mq) — общее число нагрузок (на пу-
ти q);
Ngj — количество поездов типа g, про-
ходящих по условному перегону / за пе-
риод Т;
п (пд) — число условных перегонов в
фидерной зоне (на пути q);
пс номер условного перегона, на
котором расположено первое параллель-
ное соединение контактных подвесок;
«о. под — целая часть условных пере-
гонов (на пути q);
п.г — число параллельно работающих
трансформаторов;
Р — средняя мощность подстанции за
расчетный период;
Ррм — активная составляющая макси-
мальной мощности районной нагрузки;
Ps — средняя квадратичная мощность
подстанции за расчетный период Т, опре-
деленная с учетом работы в режиме реку-
перации;
ДРС — потерн холостого хода в транс-
форматоре;
ДРК — потери короткого замыкания в
трансформаторе;
QpM — реактивная составляющая мак-
симальной мощности районной нагрузки;
— эквивалентный радиус рельса;
Fy (Rt) — сопротивление активное тя-
говой сети между подстанциями у (I) и
у + 1 (i + 1). Ом;
га — результирующее активное сопро-
тивление тяговой сети однопутного участ-
ка, Ом/км;
га1 — результирующее активное сопро-
тивление 1 км тяговой сети одного пути
двухпутного участка, Ом/км;
га2 — результирующее активное сопро-
тивление 1 км тяговой сети двухпутного
участка, Ом/км;
гк — активное сопротивление I км кон-
тактного провода, Ом/км;
гкп — сопротивление 1 км контактной
сети;
г1;э — активное сопротивление контакт-
ной подвески одного пути, Ом/км;
гп — переходное сопротивление между
рельсами и землей, Ом/км;
гр — сопротивление 1 км рельсовой це-
пи (всех путей), Ом/км;
Гра — активное сопротивление 1 км
одного рельса при переменном токе;
ГрЭ — активное сопротивление рельсо-
вой цепи однопутного участка, Ом/км;
ГрЭ2 — активное сопротивление рель-
совой цепи двухпутного участка, Ом/км;
гт — активное сопротивление 1 км не-
сущего троса, Ом/км;
Гд — сопротивление 1 км контактно»
сети пути q, Ом/км;
23
r0 — активное сопротивление 1 км линии
[электропередачи, Ом/км;
s — число путей на участке;
SK3 — мощность короткого замыкания
ina вводах тяговой подстанции, МВ-А;
Ав — номинальная мощность трансфор-
матора, МВ-А;
SpM — максимальная расчетная мощ-
ность районной нагрузки;
Т — заданный расчетный период, ч;
Тм — продолжительность использова-
ния максимума районной нагрузки, ч;
tqj (fgi) — время хода поезда типа g
по перегону j (перегону i), ч;
Z9jT, tqjp — соответственно время по-
требления и время рекуперации энергии
поездом типа q на перегоне j, ч; е
U — действущее значение напряжения:
UK — номинальное (расчетное) напря-
жение в контактней сети;
6/м— максимально допустимое напряже-
ние на электровозе в режиме рекуперации;
Uo — напряжение (модуль напряже-
ния) холостого хода подстанции, В;
Uoy — напряжение холостого хода под-
станции у, В;
UT — номинальное напряжение на ши-
нах тяговой подстанции;
Uci — расчетное значение выпрямлен-
ного напряжения, приведенного к первич-
ному напряжению трансформатора электро-
подвижного состава;
| U(f — напряжение на токоприемнике
поезда I на пути /;
Uif — среднее напряжение на токо-
| приемнике поезда за время хода его по
перегону I пути f;
Су (йу+1) — среднее значение модуля
[напряжения на подстанции у (либоу-|-1);
&Uif (hUif) — потеря напряжения
(среднее значение) на подстанции и в тяго-
вой сети от подстанции до поезда i на
пути /; _______
kUijb (AUtfK) —то же в контактной
сети до расчетного поезда;
Af/j/p (At/j/p) — то же в рельсах;
Af/гкр — потеря выпрямленного на-
пряжения (приведенного к первичному на-
пряжению трансформатора электроподвиж-
ного состава) в тяговой сети до поезда z;
ик — напряжение короткого замыкания
трансформатора, %;
А</у (Ai/p) —потеря напряжения (сред-
няя потеря напряжения) на расчетной
подстанции помер у,
v — число типов поездов;
(Wgif) —энергия, потребляемая
одним поездом типа g на перегоне / (на
перегоне / пути /) за время хода по этому
перегону, кВт-ч;
^gjp — энергия, потребляемая
либо рекуперируемая поездом типа g на
перегоне кВт-ч;
V"j (W1) — энергия, потребляемая все-
ми поездами на перегоне / (перегоне /)
за период Т,
(IV'y-p) — то же, соответственно в
режиме тяги и режиме рекуперации,
Wjj (Л7— энергия, потребляемая
всеми поездами на перегоне / пути f (пере-
гоне i пути q) за период Т, кВт-ч;
24
х — результирующее реактивное сопро-
тивление тяговой сети однопутного участ-
ка, Ом/км,
xi — то же одного пути двухпутного
участка, Ом/км;
х2 — то же двухпутного участка, Ом/км;
XBH —- реактивное сопротивление до тя-
говых шин подстанции, приведенное к фаз-
ному напряжению тяговой сети;
хкв — реактивное сопротивление кон-
тактной подвески одного пути;
Хл — реактивное сопротивление лево-
го плеча подстанции;
Хот — реактивное сопротивление отсо-
са;
ХПр — реактивное сопротивление пра-
вого плеча подстанции, Ом;
А'п — реактивное сопротивление тяго-
вой подстанции, отнесенное к фазному на-
пряжению тяговой сети, Ом;
л'рэ — реактивное сопротивление рель-
совой цепи однопутного участка, Ом/км;
хр02 — реактивное сопротивление рель-
совой цепи двухпутного участка, Ом/км;
Хт — сопротивление трансформаторов
тяговой подстанции, приведенное к линей-
ному напряжению тяговой сети;
Ху — реактивное сопротивление тяговой
сети между подстанциями у и у-- 1, Ом;
у, у -|- 1, i —номер тяговой подстанции;
г' — приведенное сопротивление тяго-
вой сети однопутного участка, Ом км;
г2 — приведенное сопротивление тяго-
вой сети двухпутного участка, Ом/км;
zi2 — взаимное сопротивление тяговой
сети путей двухпутного участка, Ом'км;
Zy — полное сопротивление тяговой се-
ти между подстанциями у и у -r I;
ар — коэффициент, равный 1 при ра-
венстве мощностей районной и первичной
обмоток трансформатора и 1,25, если мощ-
ность районной обмотки составляет 66,7%
мощности первичной обмотки:
А (Ад) — дробная часть числа услов-
ных перегонов (на пути q);
6 — угол между векторам:-: напряже-
ний холостого хода подстанций у и у — 1;
П/01г) — доля т^ка перегона j (пере-
гона z), отнесенная к расчетному фидеру;
т]/Уд — доля тока, потребляемо-
го на перегоне j пути q (пути /),_ отнесен-
ная к расчетному фидеру пути
^kqif — коэффициент взаимной связи
между точками приложения нагрузок
и 1уд для контактной сети:
xkqif ~~ коэффициент взаимнтй связи
между точками приложения ззк Ц/
И Ihq Для рельсовой цепи;
р (р;/) внутреннее сспротивле: тего-
вой подстанции постоянного т: на ,мер
у), приведенное к наг.эяжени.о . г :: ::-:ах
постоянного тока, Ом;
Рр — сопротивление тягсг. -'стан-
ции постоянного тока s реж:-:’: из-
быточной энергии рекупера:'
Рэ — эквивалентное сел: : - •= тя-
говой подстанции:
т — время максимальны.: терь для
районной нагрузки;
Фо — функция Лапласа;
<р — плотность вероятности нормаль-
ного распределения.
Глава 2
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 2.1. Сопротивление тяговой сети
постоянного тока
Сопротивление тяговой сети состоит
из суммы сопротивлений проводов контакт-
ной сети и рельсовой цепи.
| Сопротивление 1 км проводов контакт-
ной сети (табл. 2.1)
; гкп=1/2яо; (2.1)
; где — сумма проводимостей* 1 км про-
; во^ов (табл. 2.1), составляющих контакт-
। ную сеть.
। Шунтирующее действие земли, приво-
; дящее к снижению сопротивления рельсо-
। вой сети, учитывается умножением значе-
I ний Гр, приведенных в табл. 2.2, на ko-
i' эффициент р [2], определяемый по форму-
I лам:
' для консольного питания одной на-
I грузки от одной подстанции при практиче-
I ски неограниченной длине рельсового пу-
I ти по обе стороны от рассматриваемой
зоны
₽1 = (1-е'"сЧЦ-, (2.2)
где к — }лгр/гп; Ik — расстояние от под-
станции до нагрузки;
Таблица 2.1
Проводимость и сопротивление 1 км
проводов контактной сети [1]
Марка провода Проводимость Йо» См/км Сопротивле- ние, Ом/км
С-70 0,520 1,92
ПБСМ1-70 1,37 0,730
ПБСМ1-95 1,77 0,575
ПБСМ2-70 1,08 0,925
ПБСМ2-95 1,42 0,705
М-95 5,00 0,200
М-120 6,32 0,158
МФ-85 4,75 0,210
МФ-100 5,65 0,177
МФ-150 8,50 0,118
БэФ-100 5,07 0,197
А-150 4,75 0,210
85 5,90 0,170
Г. :: м е ч а н и е. Проводимость контактных про-
с: . з. имеющих износ, уменьшается пропорцио-
.:о доле их износа.
для двустороннего питания с одной на-
грузкой в середине фидерной зоны длиной I
____4 ch (к1/2) — 1
Р2~ к1 sh (td/2)
(2-3)
для среднего значения сопротивления
рельсов при перемещении нагрузки вдоль
фидерной зоны
Р3 = [2 + 7 ch к1 — 21 sh +
4- 24 (ch к/ — 1)/№/2]/к( sh к1. (2.4)
Коэффициенты шунтирующего дейст-
вия земли можно определить и по кривым
рис. 2.1.
Коэффициенты Р2 и рз могут быть так-
же использованы при расчете потери на-
пряжения до поезда. Для определения со-
Рис. 2.1. Зависимости коэффициентов шунтирую-
щего действия земли от значения к1 при различ-
ных схемах питания контактной сети
ставляющей потери напряжения, вызывае-
мой собственным током, с целью уточнения
сопротивления рельсов целесообразно ис-
пользовать коэффициент р2, а для опреде-
ления составляющей от токов других по-
ездов — коэффициент Рз-
На тяговых подстанциях постоянного
тока применяются выпрямительные агре-
гаты, состоящие из выпрямителей и транс-
форматоров. Параметры выпрямительных
агрегатов тяговых подстанций постоянного
тока и трансформаторов тяговых подстан-
ций переменного тока приведены в гла-
ве 19 (том II).
25
Т г б л и к С 2.2
Сопротивление 1 км рельсовой цепи гг, Ом/км
(без учета износа рельсов и шунтирующего действия земли) [21, [3]
Тип рельса Длина рельса между стыками, м Рельсы, сваре-i в стыках
12,5 25
Р75 0,0131/0,0066 0.0120/0,0060 0.0109/0,0055
Р65 0,0153/0,0077 0,0140/0,0070 0 0127/0,0064
Р50 0,0191/0,096 0,0175/0.0088 0,01.59/0.0080
Р43 0,0221/0,0111 0,0203/0,0101 0.0184/0.092
римечание. в числителе даны значения гр для одного пути, в знаменателе — для дну с
§ 2.2. Сопротивление тяговой сети
переменного тока
Однопутные участки. Сопротивление
км тяговой сети при частоте 50 Гц [2,
, 4]
z - = (гкэ +Д1:Э) +jli (грэ + 7-vpu)- (2.5)
Здесь тр — отношение среднего тока в рель-
tax к току в контактной сети (комплексное
число):
T]i = ci + jbi. (2.6)
Величины at и 61 могут быть определе-
ны по кривым рис. 2.2 в зависимости от
Отношения 1/~\/ гп.
Рис. 2.2. Зависимости действительной и мнимой
составляющих отношения среднего тока в рель-
сах к току контактной сети от значений 1/V Гп:
ft;. 61 — для однопутного участка; а2, 62 — для
двухпутного
где Гра — активное сопротивление 1 км
одного рельса (табл. 2.3); цкр — высота
эквивалентного контактного провод?, от-
носительно головки рельсов, м: —
эквивалентный радиус рельса (радиус'ок-
ружности с длиной, равной периметру по-
перечного сечения рельса), м; ci2 — рас-
стояние между осями рельсов, м.
Значения активных сопротивлений 1 км
контактного провода гк и несущего троса
гт приведены в табл. 2.1.
Результирующее сопротивление I км
тяговой сети
z = ra — jx. 4.11)
где
га = г1;:, - -ciL гр-, — у Л г-.; (12)
х = хка-4с1 л-р-)— 61 Гр;,. (2.13)
Значения гкэ, л'кэ, грэ, хра, га_;' ja"
ны в таблицах 2.4, 2.5, 2.6 и 2.>.
Т а б л 2 2 3
Активное сопротивление 1 км
одиночного рельса при частоте 50 Гн
Тип рельса С.-рЗТИг.-г- т - Ov KV 77 4 т:К-;. •
- 1
Р43 0.21 ’ 2 е 0.33
Р50 0.4 '-г
Р65 0 : ’ 720 25
Р75 о. г. /' 19 ’
Входящие в формулу (2.5) величины
определяются так:
гкгт 4-0,126
; (2-7)
ЬЭ /к+гт+0,504/(гк+'»
0,355(г«4-г2)-40,09
А'вэ= -/. , ,п-п, +0,106; (2.8)
грэ — 0,5гра; (2.9)
Л'р3 = 0,375гра 4" 0,0628 1п (акр7) Рр^гг),
(2.Ю)
Активное и реактивное сопротивления
1 км рельсовой цепи однопутного учдетка
с учетом сопротивления стыков
Тип рельса км
Р43 0.15 । ! •? 288
Р50 0.13 Л2. 1
Р65 О’. '. 0.252
Р75 0..1 0,24'3
Примечали ведены при токе е. 3"с ,е-п 200 А. is с”ротивленч f при-
26
Таблица 2.5
Таблица 2.8
Активное и реактивное сопротивления
1 км контактной подвески
Марке троса гкэ* Ом/км, при кон- тактных проводах Акэ- Ом/км
БРФ- 100 МФ-85 МФ- 100
С-70 0,214 0,224 0,199 0,390
ПБСМ1-70 0,185 0,188 0,174 0,323
ПБСМ1-95 0,166 0,171 0,159 0,307
ПБС.М2-70 0,197 0,203 0,186 0,339
ПБСМ2-95 0,181 0,187 0,172 0,322
М-95 0,099 0,102 0,094 0,284
М-120 0,088 0,093 0,085 0.284
Результирующее активное сопротивление
1 км тяговой сети однопутного участка
Результирующее реактивное сопротивление
1 км тяговой сети однопутного участка
Марка троса Тип рельса х, Ом/км
гп=° Гп=о° среднее
С-70 Р43 0,563 0,678 0,621
Р50 0,552 0,661 0,605
Р65 и Р/5 0,539 0,639 0,589
ПБСМ1-70 Р43 0,496 0,611 0,554
Р50 0,482 0,594 0,543
ПБСМ2-95 Р65 и Р75 0,469 0,572 0,521
ПБСМ1 -95 Р43 0,480 0,595 0,543
Р50 0,466 0,578 0,522
Р65 и Р75 0,453 9,556 0,505
ПБСМ2-70 Р43 0,512 0,627 0,570
Р50 0,498 0,610 0,554
Р65 и Р75 0,486 0,588 0,537
М-95, М-120 Р43 0,457 0,572 0,515
Р50 0,443 0,555 0,499
Р65 0,430 0,530 0,480
и Р75
Таблица 2.7
Активное и реактивное сопротивления
1 км рельсовой цепи двухпутного участка
_’ ч рельса ГрЭ2,
Ом/км Ом/км
Р43 0,075 0,153
Р50 0,065 0,145
Р65 0,055 0,138
Р75 0,055 0,136
Таблица 2.6
Марка троса Марка контакт- ного провода Тип рельса га, Ом/км
гп=° ГП=°° сред- не
С-70 БрФ-100, Р43 0,284 0,370 0,328
Р50 0,278 0,350 0,314
МФ-85 Р65 иР75 0,265 0,326 0,296
МФ-100 Р43 0,270 0,349 0,311
Р50 0,259 0,330 0,295
Р65 и Р75 0,245 0,310 0,278
ПБСМ1-70 Б рФ-100, Р43 0,253 0,337 0,294
Р50 0,246 0,317 0,282
ПБСМ2-95 МФ-85 Р65 и Р75 0,235 0,296 0,266
МФ-100 Р43 0,243 0,325 0,284
Р50 0,232 0,305 0,269
Р65 и Р75 0,221 0,285 0,253
ПБСМ1-95 БрФ-100, Р43 0,238 0,320 0,279
Р50 0,228 0,300 0,264
МФ-85 Р65 и Р75 0,218 0,278 0,248
МФ-100 Р43 0,229 0,311 0,270
Р50 0,20810,291 0,250
Р65 0,206 0,270 0,238
и Р75
ПБСМ2-70 БрФ-100, Р43 0 268 0,350 0,309
Р50 0,261 0,330 0,394
МФ-85 Р65 0,250 0,311 0,281
иР75
МФ-100 Р43 0,256 0,338 0,293
Р50 0,245 0,318 0,282
Р65 и Р75 0,231 0,296 0,265
М-95 БрФ-100 , Р43 0,171 0,252 0,212
Р50 0,160 0,233 0,197
МФ-85 Р65 и Р75 0,149 0,212 0,181
МФ-100 Р43 0,164 0,246 0,205
Р50 0,153 0,226 0,190
Р65 и Р75 0,142 0,204 0,173
М-120 БрФ-100, Р43 0,162 0,244 0,203
Р50 0,150 0,224 0,187
МФ-85 Р65 0,138 0,204 0,171
иР75
МФ-100 Р43 0,153 0,237 0,195
Р50 0,144 0,217 0,181
Р65 и Р75 0,133 0,195 0,164
27
Таблица 2.9
Таблица 2.10
Результирующее активное сопротивление
1 км тяговой сети одного пути
двухпутного участка
Марка троса Марка контакт- ного провода Тип рельса га1, Ом/км
т в - 8 "в ч среднее
С-70 Б рФ-100, Р43 0,270 0,294 0,283
Р50 0,262 0,284 0,273
МФ-85 Р65 и Р75 0,254 0,274 0,264
МФ-100 Р43 0,251 0,275 0,263
Р50 0,241 0,265 0,254
Р65 и Р75 0,237 0,255 0,245
ПБСМ1-70, 1б рФ-юо, Р43 0,236 0,260 0,248
Р50 0,228 0,250 0,239
МФ-85 Р65 и Р75 0,220 0,240 0,230
ЛБСМ2-95 МФ-100 Р43 0,224 0,248 0,236
Р50 0,216 0,238 0,227
Р65 и Р75 0,208 0,228 0,218
ПБСМ1-95 БрФ-100, Р43 0,220 0,244 0,232
Р50 0,212 0,234 0,223
МФ-85 Р65 i:P75 0,204 0,224 0,214
МФ-100 Р43 0,210 0,234 0,222
Р50 0,202 0,224 0,213
Р65 0,194 0,214 0,204
и Р75
ПБСМ2-70 БрФ-100, Р43 0,251 0,275 0,263
Р50 0,243 0,265 0,254
МФ-85 Р65 и Р75 0,235 0,255 0,245
МФ-100 Р43 0,237 0,261 0,249
Р50 0,229 0,251 0,240
Р65 и Р75 0,221 0,240 0,231
'• -95 БрФ-100, Р43 0,152 0,176 0,164
Р50 0,144 0,166 0,155
МФ-85 Р65 и Р75 0,136 0,156 0,146
МФ-100 Р43 0,145 0,169 0,157
Р50 0,137 0,159 0,148
Р65 и Р75 0,129 0,149 0,139
М-120 БрФ-100, Р43 0,142 0,166 9,154
Р50 0,134 0,156 0,145
МФ-8 5 Р65 и Р75 0,126 0,146 0,136
МФ-100 Р43 0,136 0,160 0,148
Р50 0,128 0.150 0,139
Р65 и Р75 0,120 0,140 0,130
Результирующее реактивное сопротивление
1 км тяговой сети одного пути
двухпутного участка
Марка троса Тип рельса Xi, Ом/км
'п=° гп=о= среднее
С-70 Р43 0,528 0,543 0,536
Р50 0,521 0,535 0,528
Р65 и Р75 0,513 0,527 0,520
ПБСМ1-70, Р43 0,461 0,476 0,469
Р50 0,454 0,468 0,461
ПБСМ2-95 Р65 и Р75 0,446 0,460 0,453
ПБСМ1-95 Р43 0,445 0,460 0,453
Р50 0,438 0,452 0,445
Р65 и Р75 0,430 0,444 0,437
ПБСМ2-70 Р43 0,477 0,492 0,485
Р50 0,470 0,484 0,476
Р65 и Р75 0,462 0,476 0,469
М-95, М-120 Р43 0 422 0.437 0,430
Р50 0,415 0,429 9,422
Р65 и Р75 0,-107 0.421 ’ 1 , -t i -1
Двухпутные участки. Раздельная
работа контактных кс дз ес о к
путей. Вэтсм случае необход;::' :> спреде-
лять сопротивление тягов::! . _?т одного
пути и взаимное сопротивление г1; тяговых
сетей путей. ~
Сопротивление 1 км т.тгсвги сети од-
ного пути
£1=(гкэ-г№э)-»к ’’г-е- . !--И>
Величины гкэ и хг-. м.гуг ' .:топре-
делены по формулам (2 :: -2.S> в^чты
из табл. 2.5. Величины rz-..2 вве-
дены в табл. 2.8.
Коэффициент = .... — 2
:. 2 1!
Результирующие взаимные активные и реактивные сопротивления 1 тяговой сети двухпутного хчаст-:а при раздельной работе подвесок
Тип рельса ^12 ’ . :
Г =0 Г =х грех- - =. -,.=-Х| срел- “ , я нее с ~ i нее
Р43 Р50 Р65 и Р75 0,051 0,043 0,035 0,075 0.г65: .г: 0,065'0.054 V , lij 0,17* 0,05510.045 0,15с 'б,170 1 ' । : 0,178 0,170 0,163
Таблица 2.12
Результирующее активнее сопротивление
1 км тяговой сети двухпутного участка
при параллельном соединении
контактных подвесок
1 Марка , троса Марка контакт- ного провода Тип рельса га?, Ом/км
д 8 «и К среднее
;с-7о БрФ-100, Р43 0,160 0,185 0,173
Р50 0,153 0,175 0,164
МФ-85 Р65 и Р75 0,144 0,166 0,155
МФ-100 Р43 0,151 0,175 0,163
Р50 0,143 0,165 0,154
Р65 и Р75 0,135 0,155 0,145
ПБСМ1-70 БрФ-100, Р43 0,146 0,168 0,158
Р50 0,136 0,159 0,148
МФ-85 Р65 и Р75 0,127 0,149 0,139
ПБСМ2-95 МФ-100 Р43 0,137 0,161 0,149
Р50 0,129 0,151 0,140
Р65 и Р75 0,121 0,141 0,131
ПБСМ1-95 БрФ-100, Р43 0,136 'о, 160 0,148
Р50 0,128 0,150 0,139
МФ-85 Р65 и Р75 0,120 0,140 0,130
;мф-юо Р43 0,130 0,154 0,142
Р50 0,122 0,144 0,133
Р65 и Р75 0,114 0,134 0,124
ПБСМ2-70 БрФ-100, Р43 0,151 0,175 0,163
Р50 0,143 0,165 0,154
МФ-85 Р65 и Р75 1,135 0,155 0,145
МФ-100 Р43 0,144 0,168 0,156
Р50 0, 136 0,158 0,147
Р65 и Р75 0,128 0,148 0,138
М-95 БрФ-100, Р43 0,102 0,126 0,114
Р50 3,094 0,116 0,105
МФ-85 Р65 и.Р75 0,086 0,106 0,096
МФ-100 Р43 3,098 0,122 0,110
Р50 3,090 0,112 0,101
Р65 и Р75 3,082 0,102 0,092
М-120 3 рФ-100, Р43 3,096 3,120 0,108
Р50 3,088 3, НО 0,099
МФ-85 Р65 и Р75 3,080 3,100 3,090
/МФ-100 Р43 " ),094( 3,118 ( 3,106
Р50 ( 3,086 С ), 108 3,097
Р65 ( ),078( 3,098 3,088
и Р75
Таблица 2.13
Результирующее реактивное сопротивление
1 км тяговой сети двухпутного участка
при параллельном соединении
контактных подвесок
Марка троса Тип рельса xZr Ом/км
'п=° гп=°° среднее
С-70 Р43 0,350 0,365 0,358
Р50 0,343 0,357 0,350
Р65 и Р75 0,335 0,349 0,342
ПБСМ1-70, Р43 0,317 0,332 0,324
Р50 0,310 0,324 0,317
ПБСМ2-95 Р65 и Р75 0,302 0,316 0,309
ПБСМ1-95 Р43 0,308 0,323 0,316
Р50 0.301 0,315 0,308
Р65 и Р75 0,293 0,307 0.300
ПБСМ2-70 Р43 0,325 0,340 0,333
Р50 0,318 0,332 0,325
Р65 и Р75 0,310 0,324 0,317
М-95, М-120 Р43 0.297 0,312 0,305
Р50 0,290 0,304 0,297
' 5иР75 0,282 0,296 0,289
Величины с2 и Ь2 могут быть определе-
ны по кривым рис. 2.2.
Сопротивление тяговой сети одного пути
(2.15)
где
Га1 — ~га2 1 р.'2 — &2 -’рэг! (2.16)
Х1 ~ -Г'кэ Л'рэ2~г,;2 ГРЭ2- (2.17)
Для предельных и средних условий ре-
зультирующие сопротивления г31 и л-3
даны в табл. 2.9 и 2.10.
Взаимное сопротивление
£12 = £кг;эЧ* £12 £pas- (2.18;
Сопротивление взаимной индукции меж-
ду контактными подвесками
£Ki!3 = /«10-4-2 1п (Якр/йкк). (2-19)
где — расстояние между контактны-
ми подвесками разных путей; акр — то
же, что в выражении (2.10).
Для средних условий имеем зккэ =-
= / 0,033 Ом/км. ~
Взаимное сопротивление можно опре-
делить так же, как
Z12 = Ог + j х12, (2.20)
где
Г12==°2ГРЭ2 — Ь2 Хрз2", \ О 9П
Х12“ 0,033-[-/?-> Грэ2 Н" -Грэз- $
Для предельных и средних условий со-
противления г12 и Л'12 приведены в табл.2.11.
Параллельное соедине-
ние контактных подвесок
90
пут. и. Сопротивление 1 км тяговой
сети
£2=ilO,5rK3r/(0,5xK3-|-0,017)]-!-
“rjls (грэ2 4_/A'p3a)- (2.22)
Результирующее сопротивление 1 км
тягсьой сети
£2 = г32 Н- МЛ» (2.23)
где
Гр. 2 = 0, 5гкэ4" О2 Грз2 —Ь2 ^-рэз!
А 2 ~-0,5л'[;з-]— 0,017 -у- Л рэ2 4 ^2 Грэ2
(2.24)
Величины га, и л'2 приведены в табл. 2.12
и 2.13.
§ 2.3. Расчетные сопротивления
и проводимости системы внешнего
электроснабжения и тяговых подстанций
Индуктивное сопротивление одной фа-
зы тэехфазной воздушной линии электро-
передачи, Ом. км,
Л'о = 0,0314 [4,6 1g (Оср. р) -г 0,5]; (2.25)
емкостная проводимость, См'км,
7,58
tir -----------10-е.
1g Pep. Я)
(2.26)
где ЭСр — среднегеометрическое расстоя-
ние между проводами; R — радиус провода.
Значения х0 и Ьв приведены в табл. 2.14
и 2.15.
Сопротивление линии электропередачи,
приведенное к напряжению UT тяговой
сети,
гт==((7т/(/л)2гл; (2.27)
где ил — номинальное напряжение ли-
нии электропередачи; 2л — полное сопро-
тивление линии электропередачи.
Сопротивление одной фазы системы
внешнего электроснабжения, приведенное
к напряжению тяговой сети, Ом:
Ас — U*/SE.3.
(2.28)
Реактивное сопротивление тяговой под-
станции переменного тока, отнесенное к
фазному напряжению тяговой сети,
An=«Kt/?/100n4SH. (2.29)
Общее реактивное сопротивление одной
фазы до тяговых шин подстанции, приве-
денное к напряжению тяговой сети,
Лвн = Хс ~-А'п. (2.30)
Сопротивление до шин постоянного то-
ка (внутреннее сопротивление подстанции),
приведенное к напряжению на этих ши-
нах,
Р = 0,01/16/2 (Икп/(птп -Sun) ~г
- |rzl;T/(ziTT ^нт) 4-100,SK.3). (2.31)
Таблица 2.14
Активное и реактивное сопротивление 1
км одной фазы воздушной линии
Ч.лка Активное сопротив- Реактивное сопротивление х0, Ом/км, при среднегеометрическом расстоянии между проводами, м
пр-1 <да ленне г,;., Ом/км 2 3 4 5 6 7 s
А-35 0,91 0,410 0,435
Л-50 0,63 0,398 0,423 0,441 — —. — —
А-70 0,45 0,388 0,410 0,428 — — -— —
А-95 0,33 0,377 0,401 0,419 — —. — —
А-120 0,27 0,368 0,393 0,411 — — — .—
Л-150 0,21 0,363 0,388 0,406 —. — —. —
Л-185 0,17 0,355 0,382 0,400 — —. —. —
АС-35 0,85 0,403 0,429 0,446 —. —. — ——
АС-50 0,65 0,392 0,418 0,435 — — — —
АС-70 0,46 0,382 0,408 0,425 0,440 —. .—
ЛС-95 0,33 0,371 0,397 0,414 0,429 —
АС-120 0,27 0,365 0,391 0,408 0,423 — —
АС-150 0,21 0,358 0,384 0,401 0,416 — — —
.АС-185 0,17 — 0,377 0,394 0,409 — — .—
АС-240 0,131 — 0,369 0,386 0,401 0.413 — —
АС-300 0,105 — — — — 0.405 0.414 0.422
ЛС-400 0,078 — — — — 0.397 0.406 0.414
АСУ-120 0,28 — — 0,408 0,422 0.433 0.443 0.452
АСУ-150 0,21 — — 0,399 0,413 0,424 0.434 0,443
АСУ-185 0,17 — —- 0,393 0,407 0.418 0,428 0,437
АСУ-240 0,131 —- — 0,384 0,398 0,409 0.419 0,428
АСУ-300 0,106 —; — 0,378 0,392 0.402 0.412 0,421
АСУ-400 0,079 —. — 0,368 0,382 0,393 0.403 0,412
АСО-240 0,130 — — 0,376 0,390 0,401 0.410 0,420
АСО-ЗОО 0,108 — —. — —- 0,396 0.405 0,414
АСО-400 0,080 — -— — — 0,386 0,396 0,405
30
Таблица 2.15
Таблица 2 1 5
Емкостная проводимость 1 км
одной фазы воздушной линии
Расчетные величины и их назначение
Марка
провода
Значения Ь„- 10 6, См/км, при £>ср» м
3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8
Наименование
расчетной величины
АС-50
АС-70
ас-95
АС-120
АС-150
АС-185
АС-240
АС-300
АС-400
АСУ-120
Асу -150
АСУ-185
АСУ-240
АСУ-300
АСУ-400
АСО-240
АСО-ЗОО
ЛСО-400
2,72 2,79 2,61 2,68 2,58 2,50 —.
2,87 2,75 2,65 2,57 —
2,92 2,79 2,69 2,61 —
2 97 2,85 2,74 2,68
3,03 2,90 2,82 2 72 —
3,1 2,96 2,85 2,76 —
— — — 2,81 2.75
— — — 2,88 2,81
— 2 80 2,70 2 63 2,57
— 2 86 2,76 2.68 2 62
— 2 91 2,80 2,73 2,66
— 2,98 2,87 2,79 2 72
— 3,04 2,91 2,84 2,76
— з,и 3,00 2,91 2,83
— 2,96 2,86 2,76 2 70
— —. — 2,80 2,72
— — 2,87 2,80
Использование
расчетной величн 1Ы
при проектнроп лии
или в эксплуат'»’ ли
2,70
2,75
2,5!
2,57
2,60
2,66
2,70
2,77
2,64
2,68
2,74
Средняя потеря мощ-
ности (потеря элект-
роэнергии) в контакт-
ной сети и других
устройствах электро-
снабжения
Средний квадратич-
ный ток фидера и
подстанции
где А •— коэффициент коммутации, рав-
ный для шестифазных схем выпрямления
и трехфазных мостовых 0,5; величины с ин-
дексом «п» относятся к понизительным
трансформаторам, а с индексом «т» — к тя-
говым.
Среднее напряжение
у поезда за время хо-
да его по перегону
или блок-участку
§ 2.4. Критерии для выбора параметров
и расчетные режимы
устройств электроснабжения
К основным параметрам устройств элек-
троснабжения [2, 3, 4, 5] относятся: чис-
ло и мощность понизительных и тяговых
трансформаторов; число и мощность вы-
прямителей на тяговых подстанциях по-
стоянного тока; сечение проводов кон-
тактной сети, питающих и отсасывающих
линий.
Суммарную мощность трансформаторов
выбирают так, чтобы в конкретных усло-
виях с учетом роста нагрузки в период
работы трансформаторов срок службы их
по условию теплового старения изоляции
составлял 25 лет. Число и единичную мощ-
ность трансформаторов определяют исхо-
дя из необходимой степени надежности
электроснабжения.
Выбранную мощность трансформатора
необходимо проверить по максимальной
температуре в наиболее нагретой точке
обмотки.
Суммарную мощность выпрямителей вы-
бирают так, чтобы с заданной надежно-
стью температура р-п перехода любого
вентиля в течение расчетного срока не пре-
высила допустимой. Число и единичная
сытность выпрямителей определяются за-
данной степенью надежности электроснаб-
-;: дня.
Суммарное сечение проводов контакт-
• сети выбирают по минимуму приведен-
затрат и проверяют по нагреву. Се-
Избыточная энергия
рекуперации (часть
энергии рекуперации,
неиспользуемая не-
посредственно дру-
гими поездами, рабо-
тающими в режиме
тяги)
Средняя реактивная
мощность
Симметричные состав-
ляющие токов и на-
пряжений
Интенсивность изно-
са изоляции обмоток
трансформаторов
Максимальная допу-
стимая температура
наиболее нагретой
точки обмотки транс-
форматора
Тепловое старение
контактного провода
й других проводов
контактной сети
Выбор сечения
проводов контакт-
ной сети. Расчет
экономических по-
казателей систе-
мы электроснаб-
жения в эксплуа-
тации и при про-
ектировании
Приближенная
проверка пр'? >-
дов по нагрева-
нию. Расчет по-
терь энергии в пи-
тающих и отсасы-
вающих проводах
Корректировка
времени хода по-
езда, расчет про-
пускной способ-
ности участка.
Проверка условий
работы электропо-
движного состава
Выбор типа прием-
ников избыточной
энергии рекупе-
рации. Экономиче-
ская оценка п.х
характеристик и
расположения на
линии
Выбор парамет-
ров и мест уста-
новки устройств
поперечной ком-
пенсации
Учет несиммстршт
токов при выборе
мощности транс-
форматоров. Оцен-
ка влияния не-
симметрии напря-
жений на работу
петяговых потре-
бителей
(Выбор мощности
| трансформатор- а
Точная проверка
контактной сети
по нагреву
31
Наименование
расчетной вел ь ч>• ны
Среднее число случа-
ев выхода температу-
ры р-п перехода
кремниевого вентиля
° а допустимый уро-
вень в единицу вре-
мени
Среднее число пере-
сечений расчетной ве-
личиной (током, на-
пряжением, сопро-
тивлением) заданного
уровня
Среднее число сраба-
тываний устройства
автоматического ре-
гулирования напря-
жения (АРПН) в еди-
ницу времени при за-
данных параметрах
системы автомати-
ческого регулирования
Среднее и среднее
квадратичное значе-
ние напряжения при
применении АРПН
Среднее в единицу
времени число сраба-
тываний коммути-
рующих аппаратов
при ступенчатом ре-
гулировании мощно-
сти устройств попе-
речной компенсации
То же при регулиро-
вании рабочей мощ-
ности подстанции
Потеря энергии в си-
стеме электроснабже-
ния при различных
параметрах системы
регулирования рабо-
чей мощности тяго-
вых подстанций
Продолжение
Использование
расчетной величины
при проектировании
или в эксплуатации
Определение на-
дежности выпря-
мителя. Выбор его
номинальной мощ-
ности
Выбор способа за-
щиты и ее уставок
Выбор параметров
и экономическая
оценка эффектив-
ности применения
АРПН
Выбор уставок си-
стемы регулирова-
ния и оценка ее
экономической эф-
фективности
Выбор параметров
системы регулиро-
вания рабочей
мощности тяговых
подстанций
чение питающих и отсасывающих проводов
следует выбирать и проверять так же, как
и проводов контактной сети. При корот-
ки?: питающих линиях сечение их проводов
можно принять таким же, как и контактной
сети.
Выбор параметров устройств электро-
снабжения производят, ориентируясь на
различные величины (табл. 2.16) с учетом
всех возможных режимов работы системы
электроснабжения [2, 3, 5]. Режимы, яв-
ляющиеся наиболее тяжелыми, определяю-
щими мощность устройства, для различ-
ных устройств различны. Выбор мощности
трансформаторов по условиям теплового
старения изоляции обмоток производится
с учетом всех возможных режимов движе-
ния поездов, их длительности и схем пита-
ния.
Как правило, определяющим для мощ-
ности трансформатора является период
интенсивного движения после «окна» в гра-
фике движения для работ по ремонту пу-
ти [6].
Мощность выпрямителей выбирают по
режиму движения, соответствующему пол-
ному использованию пропускной способ-
ности участка.
Выбор экономического сечения прово-
дов контактной сети производят при нор-
мальной схеме питания контактной сети,
а проверяют выбранное сечение по нагре-
ванию в режиме полного использования
пропускной способности при отсутствии
электрических соединений между контакт-
ными сетями путей (т. е. при раздельном
питании). Систему электроснабжения не-
обходимо проверить по уровню напряже-
ния.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Сборник стандартов «Кабели, провода, шну-
ры электрические», ч. I. Стандартгиз, 1968.
2. Марквардт К. Г. Энергоснабжение
электрических железных дорог. М.» Транспорт,
1965. 463 с.
3. Проектирование систем энергоснабжения
электрических железных дорог. Бесков Б. А.,
Геронимус Б. Е.» Давыдов В. Н. и дру-
гие. Трансжелдориздат, 1963, 4,1 с.
4. Марквардт Г. Г. Простой метод оп-
ределения параметров тягозой сети переменного
тока. — Труды Всесоюз. заоч. ин-т ж.-д. трансп.,
1976. вып. 86. с. 51—54.
5. Марквардт Г. Г. Применение теории
вероятностей н вычислительной техники в системе
энергоснабжения. М., Транспорт, 1972. 224 с.
6. Тер-Оганов Э. В. Некоторые вопросы
определения трансформаторной мощности тяговых
подстанций. — В сб.: Вопросы электрификации на
железнодорожном транспорте. Свердловск, изд-во
Уральского электротехнического ин-та ж.-д. транс-
порта, 1979, с. 79—-^2
Глава 3
РАСЧЕТ ТОКОВ ФИДЕРОВ И ПОДСТАНЦИЙ
§ 3.1. Расчет нагрузок
на участках постоянного тока
при заданном расположении нагрузок
Расчет нагрузок подстанций. В приво-
димых ниже формулах токи подстанций
и фидеров выражены через нагрузки плеч
питания подстанций. Под нагрузкой пле-
ча питания /пл понимается сумма нагрузок
фидеров, питающих зону по одну сторону
от подстанции: влево 1Л или вправо Zn.
Ток плеча питания определяется по
следующим формулам.
При одностороннем питании участка
с числом путей s (рис. 3.1)
s mq
У У> ‘kq. (З-1)
<7 = 16=1
В частном случае для однопутного уча-
стка (з = 1)
/пл= У Z6- (3.2)
6=1
При двустороннем питании участка
(без учета внутреннего сопротивления под-
станций) ток правого плеча подстанции у
(рис. 3.2)
~ _J У (^Э~-6<7Уэ) Ikq-lq3
q — 1 6= 1
+ (t7oy— Hoy-pi) : Ry.
Ток левого плеча подстанции у + 1
s mq
Л°у4-1= 2 2 ^qvalkq'^qa
<7=1 6= 1
— (Hoy — Ц>у+1) : Ry. (3.4)
В частном случае при s = 1
— У (^э —iftya) Д : +
6=1
+ (Поу—B'oy+i): Ry', (3-5)
•,лу+1== 2 :/э— (Ноу--
6=1
-HOy+i):Z?y. (3.6)
Здесь — эквивалентное расстояние меж-
ду п; ^станциями у и у -г 1 по пути <у;
lliqiic — эквивалентное расстояние меж-
ду подстанцией у и нагрузкой k на пути q.
Формулы (3.3)—(3.6) справедливы при
неизменном сечении проводов контактной
сети между подстанциями у и у 4- 1, в
противном случае расчет следует выпол-
нить с учетом сопротивлений тяговой сети.
Рис. 3.1. Схема одностороннего питания многопут-
ного участка
Эквивалентное расстояние между под-
станциями по пути q
^э = /+(^фд</-г^ф9, y+i);rg< (3-7)
где Rfyqy — сопротивление фидера пути q
подстанции у; Rftq.y+i — то же подстан-
ции у -|- 1.
Рис. 3.2. Схема двустороннего питания многопут-
ного участка
Эквивалентное расстояние от подстан-
ции у до нагрузки k на пути q
lkqya — tkqy~\~ R$qy/rq* (3.8)
При этом сопротивление тяговой сети
между подстанциями
Ry — - ——— -{-Гр I, (3.9)
У U<J3 '-q)-1
Если не учитываются сопротивления
питающих проводов, то эквивалентные рас-
стояния равны действительным, т. е.
9
14-г
33
qla — Ikqys — Ihqy* тогда
7?У=Цгкп + Гр).
Ток подстанции у
р —/о Д-/°’Ч
у лу ~ пр. •
(3.10)
Здесь rni — сопротивление между точка-
ми i и о цепочечной схемы, составленной
из поперечных р и продольных 7? рези-
сторов влево от подстанции i (рис. 3.3, а);
rni — то же, справа от подстанции i
(рис. 3.3, б).
Ток выпрямительной подстанции не
может быть отрицательным. Если же рас-
считанный по приведенным выше форму-
лам ток подстанции оказывается отрица-
тельным, то соответствующую подстанцию
исключают из рассмотрения и находят со-
ставляющие:
Ry
А7у+1 =
Ry-i
Ry-i+Ry
(3.11)
i^i-
Рис. 3.3. Цепочечные схемы замещения тяговой
сети и подстанций:
а — левая часть участка: б — правая часть
Ток A/y-i вычитают из рассчитан-
ного ранее тока правого плеча подстанции
у — 1, a My+i — из тока левого плеча
подстанции р + 1.
При двустороннем питании участка
(с учетом внутреннего сопротивления под-
станций) в случае линейных внешних ха-
рактеристик ток тяговой подстанции
Сопротивления гЛ!- определяются по-
следовательно от гЛ1 до гЛ!- по формулам:
Глг — P1J
Pi
(3.16)
»=1
(3.12)
где ccty — параметр передачи, значения
которого находят по формулам, приведен-
ным в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Параметр передачи
Соотноше- ние i и у aiy Номера формул
i < У ГЛ1 (Ry~TrП У+1) 9у (глг + ^г+гпг+1) V хП - ; 1-1-1 S f Pi "Ь Ri "Г Гш+1 (3.13)
i=y 1 : { 1 + (гЛу—1 + гny+i 4~ + Rу-i + Ry) Ру : [(глу-i + "rRy—1) (Гпу+1+Ry)]}- (3.U)
i> У rni (Rу-14~ глу—1) X Ру (ijii—1 + Ri—1 + гп;) i—1 х П ; у Pi + R i—1 + Гд;—i (3.15)
1 + рг:('лг-1— Ri-1) .
Сопротивления гПг определяют после-
довательно, начиная с гпИ:
гпн = Рн\ (3-17)
___________Pi__________
1 + Pi : (rni ~ Ri)
. (3.18)
В приближенных расчетах, если учи-
тываются только соседние с рассматривае-
мой подстанции,
av-i. у — ауу Py-i: (Ry-1-гPy-i)> (о. 13')
УУ 14-Py:(Ry4-py-Hl)+py:(Ry-l+p!/-l)
(3.14'
ау-‘Т, У —аУУ Ру+1 : (Ry ~Ру+1)- (3 15')
Если в результате расчетов токи неко-
торых подстанций, определенные по фор-
муле (3.12), окажутся отрицательными, то
из рассмотрения исключают подстанцию с
наибольшим по абсолютному значению от-
рицательным током и расчет повторяют до
тех пор, пока токи всех оставшихся под-
станций не будут положительными. Если
подстанция имеет инвертор, то при пере-
счете ее не исключают, а задают новые зна-
чения напряжения холостого хода и при-
веденного сопротивления, ’тогветствую-
щие работе подстанции в режиме инверти-
рования.
Токи плеч подстанции с учетс-i их вну-
треннего сопротивления о.лреде.тгются по
формулам:
лу — —(Ру ly Py-i Rj-11 ’• Ry-i', (3.19)
7пу = 7®г/ + (Руч-1 /у4-х—Ру 7у)-Ry; (3.20)
34
Расчет нагрузок фидеров. Если кон-
тактные сети разных путей не соединены
(раздельное питание), токи фидеров опре-
деляются:
в случае одностороннего питания для
каждого фидера отдельно, как для одно-
путных участков, по формуле (3.2);
в случае двустороннего питания ток
фидера подстанции у + I, питающего кон-
тактную сеть пути q слева от подстанции,
mq
!^q. у+Х = 2 ‘h(l ’ 11э ~
k = 1
— (Ь'оу—Uo, y+i— Ру 7У+Ру+Х X
X ly+1) Fq/FRV; (3.21)
тс же, справа от подстанции у
mq
‘nfyqy = 22 (Iqa — ‘Ддуэ) Ikq I Lqa Т~
k = 1
+ (t- oy — f-'c, у+Х ~Ру+Х 7утХ
-pvIv)FqlFRy. (3.22)
Здесь l(,s и lkq!/s те же, что и в формуле
(3.3). При расчетах, в которых не учиты-
вается внутреннее сопротивление подстан-
ции, в этих формулах следует принять
Py = Py+i = 0‘
Сопротивление тяговой сети Ry опре-
деляется по формуле (3.9), а токи подстан-
ций /у+1 и — по формуле (3.12).
Рис. 3 4. Схема питания контактной сети много-
путного участка при параллельном соединении
контактной сети путей
В этом выражении mcq и mcj — число
нагрузок соответственно на пути q и f
на участке от подстанции до первого по-
перечного соединения.
§ 3.2. Расчет нагрузок на участках
переменного тока
при заданном расположении нагрузок
Расчет нагрузок подстанций. На уча-
стках, электрифицированных на пере-
менном токе, сопротивление питающих
и отсасывающих проводов относительно не-
велико и поэтому его не учитывают.
Нагрузка плеча питания тяговой под-
станции переменного тока
7пл — 7 пла—/7плр• (3.24)
Одностороннее питание. В этом
случае активная составляющая тока плеча
s тд
= 22 Ikq&',
9=1 fc = 1
реактивная составляющая
s тд
1цл'р== ’У У h'.qy-
9 = 1 k = 1
(3.25)
(3.26)
При равных коэффициентах мощности
нагрузок модуль полного тока может быть
найден по формуле (3.1) или (3.2).
Двустороннее питание (без
учета внутреннего сопротив-
ления подстанций). Активная и
реактивная составляющие тока правого
плеча подстанции у (см. рис. 3.2):
С ,ПГ
s q
7пуа= 22 У Ikqy) hiqa = ly +
9=1k=1
+Tyx 77 оу—Туг ^оу+х» (3.27)
s mq
7nyp= S 2 V’j — lkqy) Ikqp ly +
q = 1 k - 1
"rPyX^oy — Руг Uoy+1- (3.28)
To же, левого плеча подстанции у + 1:
В случае параллельного соединения
контактных подвесок путей (рис. 3.4)
ток фидера, питающего путь Д при дву-
стороннем питании определяется по фор-
муле
го
лу+1, а
s mq
q = I k = 1
—Тух 77 оу I Туг ^оу+х! (3.29)
7ф/=
Ff
lcF
s mcq
3^ Ik(* lki
<7= 1 fe= 1
q T- f
7лу+ 1 .р ~ 22
9= 1
lkqy Ihqp’- ly —
k= 1
Pyl ^Oy+ Py2 ^Oy+X- (3.30)
4~7C
7hQ I
(3.23)
В формулах (3.27)—(3.30):
Тух = Ry ' % у |
Tya = (Ry cos 3 + Ry sin 6) : Z® J
Pyx=A:y:Zy 1
П ) (3-32)
Py2 = (Ry cos 6 — Ry sin 6): Z= I
35
Здесь 6 — угол между векторами напря-
жений холостого хода на подстанциях у
и у + 1 (принято, что совпадает с
действительной осью).
Двустороннее питание (с
учетом внутреннего сопро-
тивления подстанций). Токи
плеч подстанций могут быть найдены сле-
дующим образом.
Рис. 3.5. Схема питания тяговой сети при трехфаз-
ных трансформаторах
При однофазных трансформаторах, об-
мотки которых соединены в открытый тре-
угольник:
I & 1ХП. У+1) ^од-г/Хп, у+1 ^л.д+1
Д-ут/Хп, у4-/Хп, у+1
(3.33)
: /” ^4-/'Хп,у-i
*лу ‘—' ;----------;--------- .
1Т" /Хп, у—1+/Хпу
(3.34)
При трехфазных трансформаторах с
обмотками, соединенными по схеме звез-
да — треугольник, токи плеч трансформа-
торов могут быть найдены в результате
решения системы уравнений (рис. 3.5):
1/2 (Хту-|-Хт, y+i) + 3Zy] у —
~ixiy Any 4-/хт> и+1 /п, y+i=
= (/2xT> y+i4-3Zy) /о^4- (3.35)
+J2XT, j,+1/опри \<y :H— 1;
i —
nH — ’nH •
Здесь Хт — сопротивление трансформа-
торов подстанций, приведенное к линейно-
му напряжению тяговой сети:
Хт = ЗХП. (3.36)
При аналитическом расчете все векто-
ры токов должны быть ориентированы от-
носительно одной оси. Приближенно /пи
и 1щ/ могут быть определены по формулам:
iny= [(3Zy+ /Хт, ;/.н) iOy+jx^y /0^4-
-t- /Хт, у+1 (2/°1У+1 —/», у+ j)] :
: [&Zy~rj2 (Хту4-Хт, y+i)];
(3.37)
36
Aiy — [(3Zy—14~ /ЗХт.у-!) А®у4-/ХТу /®(/4-
+7XT,y-i(2/«.I/_1-/o,i/_1)]:
: [3Zy_j 4- /2 (Хт, у—1.4-Х Ту)]
(3.38)
или
/лу = /»у-т/“,у_1-4,у-1. (3-39)
Вместо выражения (3.37) может быть
применено следующее:
Ry апу — хзу Ьпу — ) (Ry ^пу 4~
у ________________~ Хзу оп-,)_________
Вд= 3(^Н-Хз2у)
(3-40)
где
Хзу = Ху 4-2 (хту 4-XT. y+i) : 3; (3.41)
Cny = 3^y/o&a4-(3Xy4-2XT, y+i) X
Х^пур+0.5Хту(/«ур±ГЗ /луа)4~
+ХТ, у+1 [2/л, у+1, р —
— 0,5 (/п, у-|-1, р i Г 3 /п,у+ 1,а)] ,
t’ny —3Ry /щр — (ЗХу 4- 2А'т. у+т) X
Х^пуа — 0,5XTy( I^ya +
± | з /°ур)— Хт, у+1 [2/.1. у+1.а —
— 0,5 ( ^п, у+ 1, а +
± ) 3 /п, у+ 1, р)]- )
(3.42)
Знак плюс перед } 3 принимается, если
напряжение соответствующей фазы. (0Лу,
& л, у+1) опережает напряжение Опу, а
знак минус—если отстает от него.
Расчет нагрузок фидеров. Для одно-
путных участков ток фидера может быть
определен по формулам (3.24)—(3.42).
При одностороннем пита-
нии нагрузка фидера при раздельном
питании или суммарная нагрузка всех фи-
деров при параллельном соединении кон-
тактных подвесок путей определяется по
формулам (3.24)—(3.26).
Для двухпутных участков с двусто-
ронним питанием, если нет соедине-
ний между контактными сетями путей, ток
фидера подстанции у, питающего контакт-
ную сеть влево от подстанции, для первого
пути
(3.43)
для второго пути
Азф2у —0,5
(3.44)
Ток фидера подстанции г/, питающего
контактную сеть вправо от подстанции,
для первого пути.
(Z — l/ii) —
т&
- у (/ -Zft2) /ft2
/г=1
(3.45)
для второго пути
Рис. 3.6. К расчету распределения токов в тяговой
обмотке трехфазного трансформатора
Для трехфазного трансформатора, об-
мотки которого соединены в треугольник,
токи в обмотках а, b и с (рис. 3.6):
1цф2у— 0,5
Щ/ г
mz
G-42)42-
жзия
k= 1
4 — (4 • 4) пт >
4 = —4 Ит5
4=(4 4) ’
(3.49)
— (/—4i)4i
*= i
(3.46)
где
4—(4-г4) • з.
(3.50)
В случае равенства напряжений на
шинах подстанций у и у + 1:
1
4ф1» = — У (( Ли) 4г> (3.45')
1 k^i
§ 3.3. Расчет системы
электроснабжения 2X25 кВ
Параметры тяговой сети. Внутреннее
сопротивление 1 км контактного провода,
Ом/км,
4фгг/ = . U Ihz) 42
k= 1
(3.46')
гкп = гк4"/О>5со1О—(3.51)
несущего троса, Ом/км,
При наличии параллельных соединений
между контактными сетями первого и вто-
рого путей токи фидеров подстанции у,
питающих контактную сеть вправо от
подстанции для первого пути,
4ф1д— 0,5
тау
2 0-4i)4i-
_>= 1
(Z Ih2)^k2
(3.47)
для второго пути
4фгг/ — 0,5
~тС2у
(l — lki) 4-2 —
_k= 1
'"со/
- У (Z-/ai)4i
(3.48)
В формулах (3.47) и (3.48) тс111 и
— число нагрузок между подстан-
и первым параллельным соединением
= :• не справа от подстанции у.
Расчет токов в тяговых обмотках транс-
форматоров подстанций переменного тока.
однофазных трансформаторах, обмотки
;ых соединены в открытый треуголь-
. ток в обмотке равен току соответст-
Е;. дшего плеча [формулы (3.33), (3.34)],
деленному на число параллельно работаю-
щих трансформаторов пт.
гт=гт + /0,5ы10-4. (3.52)
Сопротивление 1 км контактной сети в
контуре контактный провод—рельс, Ом/км,
гр} = [ гкп гт—4со2 Ю-s 1П Al- ln^lCtP +
-р L- - Дт RkIikt
+ /2со 10-4 [г,.п In + гт 1п-~- |1:
\“ /J
: (гкп + гт-ф/4со1О-4 In - ; (3.53)
где /гкт — среднее расстояние между кон-
тактным проводом и несущим тросом;
/гкр — расстояние между контактным про-
водом и рельсом; /гтс — то же между не-
сущим тросом и рельсом; RK —радиус кон-
тактного провода; RT — радиус несущего
троса.
При расчете расстояний до несущего
троса можно исходить из того, что он рас-
положен на высоте /гт = /гк 4- Хп11п +
+ Го : 3 [1], где /гк — высота контакт-
ного провода над головкой рельсов;
лТО1п — длина самой короткой струны цеп-
ной подвески; Fo — стрела провеса несу-
щего троса при беспровесном положении
контактного провода.
Сопротивление 1 км контактной сети
в контуре контактный провод — фидер
Г h
йК) = £кп_?т-4со2 10-8 1П х
L а.т
. ^/'тф/'кф । .„ 1Г| , / , /;тф
X In - + у2ш 1 о—4 zKn In —4-
Rk ккт \ Ri
37
, < &кф \"| /
-гIn # II: I гкп+гт 4“
4-/4<в10-Чп-/^___') , (3.54)
> *<к /
где /гкф — расстояние между контактным
проводом и фидером; /гТф — то же между
несущим тросом и фидером. Остальные
обозначения те же, что и в формуле (3.53).
Сопротивление 1 км рельсового пути
в контуре рельс—контактный провод
£к₽) = ~ 2 "г/ |^0,375гра
4- 2 со 10—1 In -~р 'j , (3.55)
I с12 /
где гра — активное сопротивление рельса;
£?р — эквивалентный радиус рельса.
Сопротивление 1 км пути в контуре
рельс — фидер
£фР)=4^--н(°>375'ра +
(3.56)
где йфр1 и /гфр, — расстояние между фи-
дером и соответственно первым и вторым
рельсами.
Сопротивление 1 км фидера в контуре
фидер—контактный провод
£кФ) ==Гф + /ш [0,54-2 1п (/гкф//?ф)) 10-4,
(3.57)
где Гф — активное сопротивление 1 км
фидера; А’,;,— радиус поперечного сечения
фидера.
Сопротивление 1 км фидера в контуре
фидер — рельс
£рФ) =''<) -. > X
X [0,54-2 In (Лфр1//?ф)] 10~4. (3.58)
Сопротивление, определяемое индук-
тивным влиянием контактной сети на кон-
тур фидер — рельс, отнесенное к 1 км,
Рис. 3.,. Схема замещения тяговой сети 2X25 кВ
х£ф = /2соЮ-4 X
X 17гт 4- /2со 10-4 In /ifiT A In ^h<*> 4-
L\ Rt / Лкр
+ (гкп4-/2со10-4 In In | :
\ / ™Tp J
: (гКп+2т+/4й)Ю-Чп Лкт - | ; (3.59)
\ ~l//
то же, определяемое влиянием фидера на
контур контактный провод—рельс;
х<*>=/2со10-4 In (йкф/ЛфР1); (3.60)
то же влиянием рельсов пути на контур
контактный провод—фидер
х^ф =/2со1О—4 In (йКр/"[//гфр1 Афр 2). (3.61)
Токораспределение. Все расположен-
ные между двумя подстанциями нагрузки
разносят между точками присоединения к
тяговой сети автотрансформаторов и транс-
форматоров тяговых подстанций.
Если рельсы соединены с трансформа-
торами подстанций, то во всех случаях
каждую нагрузку разбивают на части, об-
ратно пропорциональные расстояниям ее
до ближайших автотрансформаторов или
автотрансформатора и подстанции. В том
случае когда рельсы не соединены с транс-
форматорами подстанции, так можно раз-
носить токи только между автотрансформа-
торами. При этом часть расположенной на
участке между подстанцией и ближайшим
автотрансформатором нагрузки отне-
сенная к автотрансформатору,
7/а = К21 h ’ (1 “ к21) > (3 62)
часть нагрузки, отнесенная к подстанции,
:(1-ки); (3.63)
где К21 = — отношение числа вит-
ков полуобмотки автотрансформатора, со-
единенной с фидером, к числу витков по-
луобмотки, соединенной с контактной се-
тью.
В результате разнесения токов между
точками присоединения подстанций и ав-
тотрансформаторов будут найдены нагруз-
ки 2ci, /02, hi> 70п, приложенные
к точкам присоединения автотрансформа-
торов к контактной сети и рельсам (рис. 3.7)
Для всех автотрансформаторов, кроме
ближайших к подстанциям, токи в полу-
обмотках, соединенных с контактной се-
тью, определяются как
X (о/ + 1 foi—l "Г О; ioi-rl) ’
(3.64)
38
где ZaT— сопротивление автотрансформато-
ра; i — номер автотрансформатора, считая
от подстанции слева; oi— расстояние меж-
ду автотрансформатором i, к предыдущим
Если рельсы не имеют соединений с
трансформаторами подстанций, то
(3,65)
Здесь т] — отношение тока в рельсах к сум-
ме токов в рельсах и земле (комплексное
число).
Для первого (i = 1) и последнего
(i = п) автотрансформаторов токи в полу-
обмотках, соединенных с контактной сетью:
X fo2/01 + о д_ 0 4)2 ] ’ (3.66)
\ _г 1 — 2 /
_____________On + lgl_____________
п _^ат (йп4_йп+1) 4*йп йп+1 £г?
I —ат • А
X I с?п 4m +. го_[„го 4. п—11 • (3.67)
Если рельсы соединены с подстанциями, то
токи в контактной сети и в фидере у под-
станции В (правой) соответственно:
где
'1
'*В £, + /в+<г<ф«+г®)/
г т
х 1
%кА '
7 / 7(Ф'
ДфЛ , / (к) , ±к
----_ гф ---------
К21 \ ^21
-тр—-—
«21
4-|. (3.69)
— ^Кд+^фЛ: £в~-£кВ~г£фВ-
Л22 Bl —Л 12 ^2
^11 ^22--^21 ^12
Лц ^2---^21 Bi
Лц ^22---^21 ^12
(3.68)
Здесь Ли = гкЛ + ZkB +1 (z<,K) __
^i2 = *(4p)~TK1(<P));
Л21 = /(4кр)-’Е<|)р));
'422=2фдЧ-2фВ+1 (£рф)+'пг(ф));
Токи в контактной сети и в фидере от
подстанции А (левой):
Если не учитывать сопротивления тя-
говых подстанций и автотрансформаторов,
т. е. принять ZkA = ZkB = 7фл =
= ^фВ = ^ат= 0, то получим
h — 2? : (Z? +^2). [(3.71)
Если рельсы соединены с трансформато-
рами подстанций, то
т п “
^=ШлЖк)+^₽Ш-^ £«л+
1 1
/ 1 ! ,Л \
+ 4;
\ 4*21 ^21 /
т
^2=<)-TlZ<P’) V?J. /. Д
|! Г 7 , . / 1 I
Ф7 , I _р , I -1-«21 ,
«21 ' V /г21 ‘ «21
Если рельсы не соединены с трансформа-
торами подстанций, то
1
,(р)
£ф
4<в
ГфВ= I (г‘^+4) (£ф + ™кф) X
.ZkA и 7,(Л — сопротивление полу-
'":.ток трансформатора, соединенных с
..гактной сетью и фидером соответствен-
: подстанции А (левой); / — номер на-
;узки, считая от подстанции А (вправо);
— :-c:.iep автотрансформатора, считая
- ;сдстанции А.; п — общее число авто-
” -^форматоров между подстанциями;
\ — ток нагрузки /; }'г- — ток обмотки
зт трансформатора i, определяемый по
т гму.там (3.64), (3.66), (3.67).
1
[«21 Z^K)
4-2^Ф)-(1+к21) Т]Х<Р’] 2 It it J
(3.74)
Токи в контактной сети и в фидере от под-
станции А в рассматриваемом случае рас-
считывают также по формулам (3.70).
Расчет потерь напряжения и потерь
1ОЩНОСТИ. Потеря напряжения в контакт-
ов сети от левой подстанции А до нагруз-
[и k (между автотрансформаторами g и £'+ 1)
1риближенно определяется как действи-
ельная часть (продольная составляющая)
адения напряжения на этом участке:
i хкр)”т1гкР) j 7фв] • (3-75)
Расчет потерь мощности в тяговой се-
1-и производится на основе предваритель-
ю найденного токораспредсления.
Эквивалентное активное сопротивление
контактной сети для такого расчета нахо-
(ится как
Ч.а *= | G; 410- 10-8 ]П2 -IS- j _j_
I L \ *\т i
- + 10-8 1П2 Al_Y| ; | ГКЩ,-Т)2 _|_
RK J] l
Щ 16102 10-8 in2 . (3.76)
VRkRtJ
Зная значения rK9 и нагрузок, можно
Ьпределить потери мощности в тяговой
сети.
§ 3.4. Расчет средних и эффективных
(средних квадратичных) токов
методами сечения графика движения
Расчет средних или эффективных токов
(фидеров, плеч питания, подстанций, об-
моток трансформаторов) за заданный пе-
риод Т производится в следующем поряд-
ке:
составляются мгновенные схемы для ря-
да моментов времени внутри интервала 7;
Рис. 3 S. К расчету методом равномерного сечения
графика движения:
а — зависимость тока поезда I от пути s для не-
четного поезда типа В; б — зависимости / (s) для
поездов типа А четного и нечетного направлений;
в—’график движения; г — мгновенная схема при
узловой схеме питания
Рис, 3.9. К расчету методом сечения графика дви-
жения по характерным точкам кривых тока:
а, б, в — то же, что иа рис. 3.8; г — мгновенная
схема, построенная для сечения tr, соответствую-
щего характерным точкам 1, Г
производится расчет токов (фидеров,
плеч и т. д.) для каждой схемы;
строится кривая зависимости рассчиты-
ваемого тока от времени за период 7;
определяются средний и эффективный
токи.
Мгновенные схемы составляют на ос-
новании заданного графика движения и
зависимостей тока поезда от пути I (s)
для поездов всех типов. Зависимости / (s)
получают в результате тяговых расчетов
или опытных поездок.
При использовании ме-
тода равномерного с е ч е-
н и я график движения (рис. 3.8, в) пе-
ресекается вертикальными линиями через
равные интервалы ДА Для каждого сече-
ния составляется мгновенная схема, на
которой указываются величины и располо-
жение нагрузок. Мгновенная схема рис.
3.8, г построена для момента времени /5.
Точки пересечения сечения, соответствую-
щего моменту /5, и нитей поездов 1, 2 и 3
определяют расположение поездов 5В, 4А
и 1А в фидерной зоне.
Места расположения нечетных и четных
поездов отмечают на мгновенной схеме,
соответственно на нечетном и четном путях.
По зависимостям I (з) определяют токи
Д, /2 и /3. Значения токов указывают па
мгновенной схеме.
При равной точности менее трудоемким
является метод сечення гра-
фика движения по харак-
терным точкам кривых т о-
к а. Сечения графика выбирают так, что-
бы в каждое из них попала хотя бы одна
точка, характеризующая кривую зависи-
мости 1 (s) при кусочно-линейной аппрок-
симации ее. На диаграммах /(s) отмечают
такие характерные точки, например, круж-
ками, как на рис. 3.9. Из каждой такой,
точки проводят горизонтальные линии.
Через точки пересечения их с нитями со-
ответствующих поездов проводят верти-
кали— сечения графика движения. Даль-
нейшие операции такие же, как и в методе
равномерного сечения графика движения.
На рис. 3.9 показано, как выполняются
построения сечений, соответствующих ха-
рактерным точкам 1 и Г на кривой тока
для нечетных поездов типа А. Горизон-
таль, проведенная из этих точек, пересе-
40
Рис. 3.10. Кривая зависимости тока от времени
кает две нити нечетных поездов этого типа
ЗА и 7А. В моменты tK и tr, соответствую-
щие этим точкам пересечения, проводятся
сечения графика движения.
Таким образом определяют сечения, со-
ответствующие всем характерным точкам
на кривых I (s) для всех поездов. Прини-
мается, что в момент tr ток поезда 7 А
мгновенно изменяется от значения h до
/{. Поэтому на мгновенной схеме ток это-
го поезда записывается в виде дроби, в
числителе которой указывается предшест-
вующий, а в знаменателе последующий то-
ки. При расчете такой мгновенной схемы
соответственно получают два значения то-
ков фидеров и других расчетных величин.
Расчет токов фидеров для всех момен-
тов времени производится в зависимости
от схем питания по формулам (3.1)—(3.23)
при постоянном и (3.24)—(3.48) при пере-
менном токе.
Построение кривой i (') (рис. 3.10)
производится по значениям токов фидеров,
плеч питания или подстанций, получен-
ным в результате расчета мгновенных
схем.
Определение среднего тока фндера (пле-
ча питания или подстанции) для линий по-
стоянного тока выполняется по формуле
- 1 жт
(3.77)
средний квадратичный ток находят по
формуле
+ ^_,/д]Д/й. (3.78)
.-.чеиия входящих в формулы (3.77),
"81 величин ясны из рис. 3.10
Зля линий переменного тока среднее
ченне полного тока
Г=4-/7г, (3.79)
и /р — средние значения активной
- .активной составляющих тока. Эти ве-
сь: определяются на основании за-
висимостей ia (/) и ip (/) подобно тому, как
это было показано для линий постоянного
тока.
Средний квадратичный ток
Xiah-H’pfe— 1 т~1р/г ph-i iph) Aih =
X Zaft + iph—i iph) (3.80)
Здесь iaj; и ipK — соответственно актив-
ная и реактивная составляющие тока;
ik—полный ток фидера (плеча питания) в
момент (д.
§ 3.5. Расчет средних и эффективных токов
на участках постоянного тока
по заданным размерам движения
Расчет токов фидеров и подстанций без
учета внутреннего сопротивления подстан-
ций. Однопутные участки
или м н о г о п у т н ы е при раз-
дельной работе контакт-
ных подвесок путей. Сред-
ний ток фидера f подстанции у (рис. 3.11)
_ По-1- 1__ _
~ qlj ^oy+i) f j / FRy-
(3.81)
В качестве условного перегона прини-
мается участок пути, проходимый поездом
основного типа за расчетный минимальный
межпоездной интервал 0. Число условных
перегонов в фидерной зоне (см. рис. 3.11)
п = /ф/6 = + Д, (3.82)
где (ф — время хода поезда основного ти-
па по расчетной фидерной зоне; пв и Д —
соответственно целая и дробная части п.
Средний за период Т ток, определяе-
мый нагрузками перегона /,
Tj=Wj/UKT. (3.83)
Здесь
(3-84)
g= 1
Рис. 3.11. Схема замещения фидерной зоны
41
ис. 3.12. Схема питания фидерной зоны между
двумя подстанциями
1 При одностороннем и двустороннем пи-
онии доля тока перегона, отнесенная к
расчетному фидеру, будет соответственно
W=I: (3.85)
T)j = l—lojH.
кля последнего п0+1-го перегона 1^ёПо+1
) Чп — 1 определяются так же, как для
родных условных перегонов.
Для фидера подстанции у, питающего
IVTb f,
(3.86)
где
«0 + 1
D Uhfy= 2 V D Wj+(D МчН-
+ D[U],,+1)Ff-.(F*R*). (3.87)
дисперсии тока перегона при / < п0
в случае, если не применяется рекупера-
ция,
XI 1,17 У W? ; (3.88)
\ .= iW J
в случае приме n [Z1 . 1 нения 1,17 рекуперации V У Nsi + hiv
J 72 UI X
\x(Wgi^Wgjj)y~(WjT-WJvy . (3.88^)
при j = n0 1 , если не применяется ре-
куперация,
(V
1,1тд У х
g=l Zg.n0+l,T
xn«.+1-rn.+ 1 :Г2^; (З-89)
в случае применения рекуперации
£>[/]„0+1 = 1.1ТДХ
V »’
X У~---------^7---------X
Ьа lg,n0+i,T^-‘g.n0+l.p
g= 1
х(й7.и0+i.t+u1.»„+ i ,Р)—(^'%+i.t—
-%4+i.p)2 :Г2^- (3-89')
Многопутные участки при
параллельной работе путей
(рис. 3.12). Для фидера подстанции у,
питающего путь f вправо от подстанции:
-о 4т - .
! пф|г/== Д S ’Vrs ^ч~
9=1 /=!
-(Т’ов-Тад+1) Ff : (FRy)-, (3.90)
(3-91)
где
А поч^‘
V О [/]>,+
9=1 /=1
4-(Р [t/ЬЧ-О [U\,l+1)Ff-.(F-R*). (3.92)
В этих формулах доля тока, отнесенная
к расчетному фидеру, г)^д определяется
так:
для / < пс при q = f
^ff = ^e~lojf -r ~~ kjf (3-93)
T)jfq= lojq (.1 — lc) Ff г (llc Fy, (3.94)
для J = nc при q = f
1 [ Af lncf । Г I — lc ,
^ncff - ; j g ~~ I i l°ncf
₽•«>
при q -,- f
IF ( A„ \
T)ncfg — z I (! — Ag) ^c — hicy j
—/oncg^ — Ag)j p 1 (3.96)
для j > nc
1~ljfq—(J lofq} Fj •. Fl. (3.97)
В формулах (3.83)—(3.87) (см. рис. 3.12):
Incq — длина условного перегона пг на
пути q;
Ag — доля части перегона «с :-:а пути q,
расположенная слева от первого пункта
параллельного соединения.
Средние токи перегонов Iмогут быть
определены по формулам (3.83) и (3.84)
при подстановке в них величин, относя-
щихся к пути q. При том же условии дис-
персии D [/]jq могут быть определены по
формулам (3.88), (3.88'), (3.89), (3.89').
Расчет токов подстанций. Средний ток
правого плеча подстанции у
__ s Ogg “h 1 _ _____
S Tlc/g Л’дл (^ог/—
<7=1 7 = 1
-UD,v+1):Ry- (3.98)
левого плеча подстанции
s ^00+* _
9 = 1 /=1
-(^-^o,y+l):^y (3-99)
Здесь T]CJ-q = 1 при одностороннем пита-
нии рассматриваемой зоны со стороны под-
станции у, T]CJ.g = 0 при одностороннем
питании рассматриваемой зоны со стороны
подстанции у + 1; т)с,-д = 1 — lOjq : I при
двустороннем питании.
Для тех же плеч подстанций у и у + 1:
(з.юо)
(^+i)2= ('Ъ+1)2н-
(3.101)
Здесь
’ 'Iog+1
=2 X Пс2/д£>иЪд +
<7=1 7 = 1
+ (D[t7]jZH-D[t/]y-(.i):7? = ; (З.Ю2)
S «05+1
d kiju+1 = X 2 (1-w2 d [ц}д+
<7=1 /=1
+ (D[t/b + D[t/h/+1):fl*, (З.ЮЗ)
где D [/]jg имеют те ж.? значения, что и в
формуле (3.92).
Для постанции у:
(3-104)
(ф2=Х/°)2+Щ/]». (3.105)
Здесь
D[/]o = D[/]^ + D[Z]^, (3.106)
где D [/]лу и D [/]пд определяются по
формулам (3.102) и (3.103) соответственно
для зон у — 1 и у.
Если напряжения холостого хода всех
подстанций принимаются неизменными, то
в приведенных выше формулах D [1/]^ и
С* следует принять равными нулю.
Расчет токов фидеров, плеч питания и
подстанций с учетом их внутренних сопро-
тивлений.
Ниже приведены приближенные фор-
* \ ~ ы.
Средний ток подстанции у
Rj~ 2j aiy I i > (3.107)
7=1
7°
где it — средний ток подстанции i, оп-
ределяемый по формуле (3.104); осталь-
ные величины имеют те же значения, что
и в формуле (3.12).
Для подстанции у
^ЦуГ+ОЩу. (3.108)
Здесь
н
D[/]^= V а^О[/]о, (3.109)
i~ 1
где D [/]у вычисляется по формуле (3.106).
Средний ток фидера, питающего путь f,
ф///“|'(Рг/+1 Iy+1~Ру Ы !
(3.110)
где_7ф}^ определяется по формуле (3.90),
а /у и 7у+1 — по формуле (3.107).
Для фидера, питающего путь f,
^эф^ = (^ФЛ/)2 + ^ [А1ф/г/> [(3-111)
где D [/]ф/у определяется по (3.92).
§ 3.6. Расчет средних и эффективных токов
плеч питания и фидеров
на участках переменного тока
по заданным размерам движения
Определение средних и эффективных
токов плеч питания и фидеров (без учета
внутреннего сопротивления подстанций).
Среднее значение полного тока плеча
ii, ^л = 7пла-17плр. (3-112)
Активная и реактивная составляющие
среднего тока правого плеча подстанции у:
1 пуа~ 2j X Viy ^jga^rVyi^y —
<7=1 7=1
Xl/2 Ry+l't (3.113)
_ S ng
nj/p = 2- ^7’9 A/<7p+ ₽7Д ^y — ₽92 kp+b
0=1 7=1
(3.114)
для левого плеча трансформаторов под-
станции у -]- 1:
^л,{<+1,а“ 2 У (1 Tljy)^jga —
9=17 = 1
— Т</1 ^г/Ч'Туг C'y+i; (3.115)
-о % П<1 -
7 л,о + 1.р= i 2- (1“Г17</)Лдр —
<7=1 7 = 1
— Рг/1 Щ ~тРг/г Uy+i- (3.116)
Здесь Tjj-j, определяется по формуле
(3.85), a yyl, yV2, р&1 и Р,/2 — по формулам
(3.31) и (3.32).
Квадрат эффективного значения тока
плеча
Рэ° нл)2= (/ г°л a)2+(^p)2+ D [< а“7
+ Я[^лр,
(3.117)
гдеР[/]°ла и D [7]пл р — дисперсии ак-
тивной и реактивной составляющих тока
плеча.
Для правого плеча подстанции у:
' s "q
Р[Л"Га'= 2 2
9=1 /=1
- V®, Р [П]У + у22 D [U]y+1-,
» nq
PJHr% = S V i^D[/b-gp +
9=1/=1
-гР21 P [P]y + Py2 D [P]y+i.;
для левого плеча подстанции
D W.w+l.a= 22 S (!-W2X
9=h = l
XDIWH2, D[U]y +
4-7^2 DWn+i;
s nq
0Ш.^+1.р=2 1(!-W2x
9=1 /=1
x D (/Ъ-gp+Pf, D [P]y +
г(3.118)
У + 1:
(3.119)
4-P22P[^h+i.
Входящие в формулы (3.113) 4- (3.116)
и (3.118), (3.119) величины Ijqa, Ijqy,
D Ubca и D [/];op могут быть определе-
ны по формулам (3.83), (3.84), (3.88),
(3.89) при подстановке в них в первом
случае расходов активной энергии, а во
втором — реактивной.
Активная и реактивная составляющие
среднего тока фидера подстанции у, пи-
тающего контактную сеть пути f вправо
от подстанции:
1 пф fy а = 22 22 +
q — I / = I
~{Уу1^у— Yya Ру+1) : s’> (3.120)
s _
/гфй/Р= 22 S wbgp +
<7=1 /=*
1 “ (Pyl Р?/—Ру2^Д+1)" (3.121)
Квадрат эффективного тока того же фидера
Рэпф fp2== Пф b пф +
-\-D [Лф/уатР [7]ф/ур. (3.122)
S nQ
где Р[/]ф/уа=- V, D (Л 1ча +
q =1/=1
+ D [U]y+rf2 D [P]y+i)l (3.123)
s nq
DU}*fyv= X S ^fq D И1щр +
9=1 /=1
+v(PylD Ph/+Pp2D M1/+1); (3-123')
Расчет токов подстанций с учетом вну-
треннего сопротивления подстанций. При
двустороннем питании средние и эффектив-
ные токи плеч подстанций с учетом их
внутреннего сопротивления определяют
в зависимости от вида применяемых транс-
форматоров.
В случае однофазных
трансформаторов, соединенных
в открытый треугольник:
^пуа = (^у Ci + Xly dj): (/?у+Х|„); 1
„ „ 1(3.124)
^nyp = (Xiy Ci — Ry d1):(R~~Xiy); J
^эпу = (^uya)2 + .(^nyp)2~r D [Лпуа +
(3.125)
(3.126)
4-P [/]щ/р1
^iy = Xy Xny ф- Xny+i;
cl = RyJnya~^(^y + Any) гпур-’“
-т-Ап,у+1 P°.y+i,p; (3.127)
di = (Xy-\-Xny) /°ya— Ry lnyp +
T-An,y+i/л ,y+i,a; (3.128)
К’РЫФХ’РЩ
D R]nya = ----------------
X^Dlc^RlDld,]
D[l]nyp- (RyrX\yY
D№=R*y D U]°nya + (Xy^Xmjy- D [/]^p
(3.129)
+ *iU+iW]°,9+I.P; (3-130)
О№] = (Ху + А'пу)2О[/]^а-
~^D[71°,p + X^ + 1 DTC,p+I,a,
(3.131)
где D [llnya и D f/]nyp находят по форму-
лам (3.118).
При трехфазных транс-
форматорах, соединенных по схеме
звезда—треугольник, среднее значение то-
ка правого плеча подстанции у можно оп-
ределить по формулам (3.40), (3.41) и
(3.42), подставив в (3.42) средние значения
токов плеч подстанций. Для того же плеча:
{эпу= Unya)2+ (^пур)2 + о [-Папуа +
-r-D [7]зпур1 (3.132)
РШзпуа- 9(7?2+x^)2 • =
I?2 + [any]
РШзпур- 9(Р2+Х^)’-
(3.133)
Здесь Хяу определяется по формуле (3.41).
D [авд]=9^ D [/]пуа-(ЗХу-2Хт,у+1)2 X
XD [Лпур~0.25Лту (D [7]лур — ЗР [7]луа)-1-
+ Х2>^_|_1 (4Р [/]п.у-^1,р-1-0,25Р [/]л,у+1,р+
4-0,75П[/]л,у+1.а); (3.134)
44
D [fcDJ= 9/?* D [/]вдр + (ЗХг/4-
+2XT,j,+1)* D [I]nya +0,25X^ (D [I]„w+
~r3D [J]n,i/p)4--X?>J/4-’’i<(4D [/]п,р+1,а +
4-0,250 [/]л,г/т1,а + 0,75О [/]л,у-н,р)-
(3.135)
Средние значения и дисперсии токов
плеч находят по приведенным выше фор-
мулам для расчета нагрузок плеч без уче-
та внутреннего сопротивления подстанций.
Формулы (3.40), (3.42) и (3.132)—
(3.135) могут быть использованы для рас-
чета составляющих тока левого плеча под-
станции у, если в них заменить Ry на
Ry-1, Ху на Xp-i, ^tj/+i на Хтг/_1, IDy на
I лу< I лу+i на /Пу—1> /пу+1 на /Лу—1-
Расчет средних и эффективных токов в об-
мотках трансформаторов тяговых подстан-
ций переменного тока. При однофаз-
ных трансформаторах, обмотки ко-
торых соединены в открытый треугольник,
токи в обмотке одного трансформатора рав-
ны току соответствующего плеча, деленному
на число параллельно включенных транс-
форматоров.
При трехфазных транс-
фор маторах активные и реактив-
ные составляющие средних токов в тяго-
вых обмотках трансформатора при их со-
единении в треугольник:
1аа — г (4/ла + ^пат"1/3 ^пр);
6пт
1
/ьа —[—'/ла —/па 4;
6пт
±~1/3(/лр /пр)]|
_ 1
lea = “7 (4.'п-1*Г^ла_ V 3/лр);
оит j
/ар (4/np4~/np ±1/3^па)>
(3.136)
7fcp= 6nT +
il/З (/ла — /па)]>
/ср =~7 (4/пр + ЛпрТ /Ла)-
Эти формулы относятся к случаю, когда
вывод а присоединен к левому, а вывод с
к правому плечу. Верхние знаки (минус
или плюс) надо принимать, если фаза
напряжения, от которой питается правое
плечо, является опережающей, а ниж-
ние — если отстающей. По формулам (3.136)
и (3.137) можно определять средние токи
без учета и с учетом внутреннего сопротив-
ления подстанций, если подставлять в них
соответствующим способом определенные
токи плеч.
Без учета внутреннего сопротивления
подстанции:
/эа = (/аа)2 + (/ар)2 + gn2 X
Х(4О [/]ла -{-D [/]па -J-4D [/]лр +
+ D [/]пр)>
/э26 = (/ьа)2 + (/ьр)2+-9^-Х
т
Х(О [/]ла + /Э [/)па +/5 [/]лр +
+ D [/]пр);
(3.138)
/э2с = (/са)2 + (/ср)2 + -9^-Х
Х(4О [/]пад“/5 [/]ла+ 40 [/]пр +
+ D Илр)-
1
Приближенный расчет эффективного
тока фаз трансформатора с учетом вну-
треннего сопротивления подстанций мо-
жет быть выполнен по этим же формулам,
если подставить в них средние токи и дис-
персии, определенные с учетом внутрен-
него сопротивления подстанций.
(3.137)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Марквардт К. Г. Энергоснабжение элек-
трифицированных железных дорог. М., Транс-
желдориздат, 1948. 568 с.
Глава 4
РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ У ПОЕЗДА
§ 4.1. Расчет напряжения у поезда
на участках постоянного тока
Расчет уровня напряжения произво-
дится для проверки соответствия его уста-
новленным нормам, корректировки вре-
мени хода поезда по отдельным блок-
учесткам или перегонам, корректировки
пропускной способности и проверки усло-
вий работы вспомогательного оборудова-
ния электроподвижного состава. Кроме
того, напряжение у поезда необходимо
знать при расчете с повышенной точно-
стью температуры тяговых двигателей и
возбудителей.
В зависимости от назначения расчета
необходимо определять мгновенные и ус-
редненные за то или иное время напряже-
ния у поезда.
Мгновенное значение напряжения у
t-того поезда по счету от подстанции, рас-
положенного на пути f (см. рис. 3.4):
Uif=U0-MJif, (4.1)
где
(4.2)
Здесь
MJy = p/j,; (4.3)
s mq
ifp = rV / । V, ^kqif Ikql (4.4)
q~lk—1
s p mq
MJifb— ri ~p~ 2
<7=1 k=l
Значения p и Iy рассчитываются по фор-
мулам (2.31) и (3.12).
В случае одностороннего питания
vkqif —
^hq при Ikq^hft
Iff При Zftg > Ijf.
(4.6)
В случае двустороннего питания
Vhqif —
IkqU — hf)’• I ПР11 Дд lif,
(I —lkq)!-if'-l ПРИ Ihq Iff-
(4-7)
Для однопутных участков и при пол-
ном параллельном соединении контакт-
ных сетей всех путей величины т] равны v
и могут определяться по формулам (4.6)
и (4.7).
При точном учете мест расположения
поперечных соединений (рис. 4.1) для слу-
чая, когда между точкой, до которой опре-
деляется потеря напряжения, и точкой при-
ложения нагрузки Ikq имеется поперечное
соединение, коэффициент Т)= V. Если меж-
ду этими точками поперечного соединения
нет, то при одностороннем питании для
9 ¥= f
^kqif — hi
Z/i-ri Z/i
(4.8)
для q == f
lh~r(hf' (/<)
Ikf— lh
hi-fi — hi
4kfif =
I
при lif < Ikf,
lkfA
lh+1 — hl
F~Ff
Ff
ПРИ hf 71 hif-
(4.9)
При двустороннем питании для q ==j
rlkqif —
h,d~ lkq)(lh^l-hf)
I (hm~lk)
(Ijf Qi) (Z '(д+i) (feg .
( (lh+i — lh)
46
для q=f
' 1 Г '
W/="777 77 lh(l~ lkf) (Jh+i —
-~lif)~rlkf (Jif—lh) (l~~lh+i)^r
+ 'T~ —W(Zft+l —Zfe/)1
Ff J
при Ziy<Zftf,
tlhfij = . .. ~ | G Z/z+i) (Zjjf Zft)X
I tjh+i— ‘h) L
X/fe/n-(Z—Zfe/) (Z/i+i — Iff) lh+
F 1
F' 1
при lij - lhf J
(4.11)
Среднее напряжение у поезда за время
его хода по перегону (условному перегону)
или блокучастку i на пути f определяется
по формуле
С'г/— UB— &Uif,
(4.12)
где
MJ if = ДЦ, + AZ/i/p 4- Д Ui fK. (4.13)
Для средних условий движения поез-
дов за расчетный период Т составляющие
средней потери напряжения за время
tgi хода поезда типа g по расчетному уча-
стку пути lf:
(4.14)
Т
(gif
; (4.15)
_ 1 Г s р пч
AU»«=UKT VjqifX
Le=i /=1
gif ~ ~ J > (4.16)
где Wgif — расход энергии на движение
расчетного поезда типа g по расчетному
участку пути на перегоне i пути f.
Коэффициенты Vjqtf определяются по
формулам (4.6) и (4.7) при подстановке в
них I Ojq вместо l-^q и loif вместо Iff. Тог-
да viQif = vkqif-
Для однопутных участков и при пол-
ном параллельном соединении контактных
сетей всех путей многопутных участков
= г; эти величины можно определять по
формулам (4.6) и (4.7) при подстановке
lQj~ гместо Ifrq и lBjf вместо /;/.
При точном учете мест расположения
поперечных соединений коэффициенты т]
определяются для случая, когда между се-
рединами участков jq и if имеется попереч-
ное соединение, по формулам (4.6) и (4.7),
а если такого соединения нет, то по форму-
лам (4.8)—(4.11). Подставив loif вместо
Zl7, lBjq вместо Ikq, lBjf вместо l^f, можно
ВЫЧИСЛИТЬ Vijqif =
При расчете потери напряжения для
корректировки пропускной способности за
расчетный Zz- следует принять отрезок пути,
проходимый поездом по условному пере-
гону на ходовых позициях. Расходы энер-
гии в этом случае определяют для поездов
основного типа при размерах движения,
равных пропускной способности.
§ 4.2. Расчет напряжений у поезда
на участках переменного тока
Уровень напряжения у поезда на
участках переменного тока рассчитывается
с той же целью, что и на участках постоян-
ного тока (см. с. 46).
В линиях переменного тока необходимо
определять действующее значение U на-
пряжения в тяговой сети и расчетное на-
пряжение, приведенное к выпрямленному
Ud на электроподвижном составе. Эти на-
пряжения связаны соотношением
Z/d = 0,9tZ. (4.17)
Напряжение у поезда в заданный мо-
мент времени можно определить по фор-
муле (4.1). В этом случае
ДД17 = Д1Л, + 1,Н Д*Лкр.
Потеря действующего напряжения на
левом плече подстанции
ДПЛ = АЛ /лр-^-0,5 Лот (2/Лр-'г
Ч-Znp ±~|/3/Па). (4.18)
Здесь /лр — реактивная составляющая на-
грузки левого плеча; Zna — активная со-
ставляющая нагрузки правого плеча
вн—л лк >
лот--ЛВН Л0ТК, )
где Хвн — сопротивление подстанции и
внешней сети на одну фазу; Хлк—сопро-
тивление установки продольной компенса-
ции в левом плече; Хотк — то же в отса-
сывающем проводе.
Для определения потери напряжения
на правом плече в формуле (4.18) надо
заменить составляющие нагрузки левого
плеча на те же составляющие правого пле-
ча и наоборот. Сопротивление левого плеча
Хл надо при этом заменить на сопротивле-
ние
А’пр — Авн—•Хпк. । (4.20)
— сопротивление установки про-
компенсации в правом плече.
где Хцк
дольной
Верхний знак перед }73 в формуле (4.18)
принимается при расчете потери напря-
жения иа отстающем, а нижний на опере-
жающем плече.
47
В тяговой сети однопутного участка
потеря выпрямленного напряжения до по-
езда i
mq
AUjKp = z 'V/ii Л//1- (4-21)
I h=l
Коэффициенты определяются по
формулам (4.6) и (4.7). Индексы q и f,
относящиеся к номерам путей, в величи-
нах, входящих в эти формулы, опущены.
Приведенное сопротивление тяговой сети
г' = 0,8га + 0,69х. (4.22)
Для двухпутных участков при полном
параллельном соединении контактных се-
тей обоих путей потеря напряжения в кон-
тактной сети и рельсах определяется по
формуле (4.21) при подстановке г'2 вместо
г'. Приведенное сопротивление
z'=0,8ras4-0,69x2, (4.23)
где га2 и х2 определяются как действи-
тельная и мнимая части выражения (2.23)
или по табл. 2.12 и 2.13.
При точном учете мест расположения
поперечных соединений потеря напряже-
ния до поезда i на пути 1 двухпутного уча-
стка
при двустороннем питании:
’Ifei il
[I— 1ъ-\
—^(2-L^)-
, (Z~M+i) lkl—lh (l — lki)
ПРИ
----/fel+ (lh+l~ hi)X
х[“ (24-ф) -+
Q —//1+1) Z/u)\~|
/(/ft+l —//i) /J
при lix > lh2-.
(4.28)
( I—Im
| ^b.2 — hi h ^2) ।
L i
I — hi* . 1
ЛЬ2С1 —
яри hl
т2 \
+ У, T]fe2ii ‘'dk2 j- (4.24)
k=l
Коэффициенты rifeni h в случае,
если между нагрузками /jft и /д; есть по-
перечное соединение контактной сети пу-
тей, приравниваются соответственно ко-
эффициентам Vftljj И Vfc2ii [см. формулы
(4.6) и (4.7)]. Если такого соединения нет,
то при одностороннем питании;
’1мы= '
I
ih+Oti-ih) h~ThL ~hr+1
при
I I /1 / , /4/l+l hl , .
lki-r(ha~ 0i)[ , , ~гф
\ Oi+r—‘Л i
при /;1 > Zftl;
(4.25)
4 4-(^!-^)(“—v+ф)
\ h—V—Hi J
npn hl'-^-^k2t
Л.Ьег! — [ / i. _ к \
[ ---pH’i
। lh !
I при 1ц : lks,
(4.26)
где ф —C,03/z2; (4.27)
48
---lk2-rUh+i — hl^X
//i (/~/fez)~(/ — //i+l) /ft?
1 (ih+l — lh)
, , I
i при /г'1 /ft».
(4.29)
Среднее выпрямленное напряжение у
поезда, приведенное к первичной стороне
трансформатора электровоза,
^di=0,9 U0~AUdi, (4.30)
где A Udi — средняя потеря напряжения
до рассматриваемого поезда;
AUd; = 0,9AUy44£UiEp. (4.31)
Для правого плеча подстанции
AUn—(АПр — Аот) рпрт
(Qgi-Qi) | •
(4.32)
где 7Пр — среднее значение реактивной со-
ставляющей токе правого плеча за расчет-
ный период, которое определяется по фор-
мулам (3.40), (3.41),(3.42) при подстановке
в (3.42) средних значений тексе плеч под-
станций; Qi — средняя реактивная мощ-
ность, потребляемая на расчетном перего-
не 1 (условном) за период Т; Сч, —сред-
няя реактивная мощность, потребляемая
расчетным поездом (типа g) за время хода
по расчетному участку на перегоне г.
Средняя потеря выпрямленного напря-
жения в тяговой сети однопутного участ-
ка
§ 4.3. Надежность обеспечения
заданного уровня напряжения
At/i кр — г
п _
2 vii Tdj + va (jdgi — Idi)
J = l
(4.33)
Здесь I^gi — средний выпрямленный ток,
потребляемый расчетным поездом типа g
за время tgi хода его по расчетному участ-
ку на перегоне it
t/к т
Idgi —
WRl
= 1,11—^-
t^K tgi
л xs IF j
। . хэ ^'gi
+ 4 Ulhi
; (4.34)
(4.35)
где tgi — время хода расчетного поезда
типа g по участку /; ха — реактивное со-
противление электровоза ~2tj — суммарное
время хода поезда по перегону j за период Т.
Коэффициенты Vji и хц определяются
так же, как в формуле (4.15), но без учета
индексов q и /.
Для двухпутных участков при полном
параллельном соединении контактных се-
тей средняя потеря выпрямленного напря-
жения до поезда типа g на пути 1
Надежностью обеспечения заданного
уровня среднего напряжения за время хода
поезда по расчетному участку называется
вероятность того, что действительный уро-
вень напряжения будет выше заданного.
При заданной надежности Р (U) в
среднем за расчетный период Т у Nh =
= NP (U) поездов среднее на расчетном
участке напряжение будет выше заданно-
го. Здесь N — число поездов, проходящих
по участку за период Т. При заданном зна-
чении Р (U) соответствующий ему уровень
напряжения для схемы двустороннего пи-
тания определяется в следующем поряд-
ке [4]:
1. По формуле (4.13) или (4.31) на-
ходят наибольшее значение средней по-
тери напряжения At/" без учета тока рас-
сматриваемого поезда, полагая, что Wgj=>
= 0, при заданных размерах движения <V
и At/м при максимально возможных раз-
мерах движения No. Рассматривается пере-
гон, для которого эти величины будут наи-
большими.
2. Определяют параметр = (At/M —
— At/") : о, где о — среднее квадратич-
ное отклонение величины &U". Параметр
А и t кр г — г2
П,
2 vyiil — (/dgii —
L/=l
1_ / 3 О -Р)
2 V
_ _ 1
— idii)-T~ 2 vi2il Idj? j •
1=1 J
(4.36)
(и24-1) (1+7.)—2п
J (л2+2) (1-7.2)—Зп
(4.39)
Индекс «I» указывает, что соответствую-
щая величина относится к пути 1, индекс
«2» — к пути 2.
При точном учете мест поперечных со-
единений
где п — число условны?: перегонов; р —
— N/No — степень использования пропуск-
ной способности; 7. — отношение коли-
честв потребляемой электроэнергии на со-
седнем пути IV'2 и рассматриваемом Ил;
для однопутного участка 7. = 0.
3. Находят параметр
i кр 1—z2
”1
2 'Пли tdji_rrliiil (tdgii —
/=1
«2
ydZl) i 2 lijzil f djz •
i=i
(4-37)
= бмр : (1 — р).
(4 40)
4. Определяют нормирующий мк".ки-
тель
м = Ф0 (6,.) -Фо (б0); (4-41)
В этом выражении для случаев, когда меж-
ду серединами участков (перегонов i и у)
имеется поперечное соединение, коэффи-
циенты 1] приравниваются к коэффициентам
v и определяются, как и выше. Если же
пет поперечного соединения, эти коэффи-
циенты определяют по формулам (4.25)—
(4.29), подставив в них ZOii вместо /р,
/од вместо /д1 _и /0>2 вместо /у,2. Тогда
ЧЛЛ = 'Hfcltl, = 11h2il-
Действующее значение напряжения у
поезда
Ui = l,llt/di. (4.38)
По вычисленным значениям и,ц и t/;
можно проверить соответствие уровней
напряжения у поезда установленным тре-
бованиям.
где
6
Фо (б) = —-— [ e — t,!/2 dv
| 2л 0
— функция Лапласа, которая находится
по специальной таблице [1, 2, 3].
5. По заданной надежности Р (Г) на-
ходят
Фо (6,)=Ф0 (бм)-Л1Р((7)
(4.42)
и по специальной таблице [1,2, 3] находит-
ся параметр б7-, соответствующий найден-
ной функции Фо (6;).
6. Определяют коэффициент, равный
отношению потери напряжения при задан-
ной надежности к максимальной возможной
49
потере напряжения (при максимальных
размерах движения):
/ «2 “ 1 1
[ 2п ~ 1+Х
(I —р) (1-8;/6м)
------------------------, (4.43)
(н2+ 1):2и + (а; —1)/(1 +^)
где a.j = tjltjm — отношение полного вре-
мени хода поезда по расчетному перегону
или блок-участку к времени хода его под
током.
7. Находят уровень напряжения, со-
ответствующий принятой надежности,
* L/p = Uo (1 - Хр) - Xp’L/min. (4 - 44)
.Минимальное напряжение t/min опре-
деляется с учетом потери напряжения на
подстанции и в контактной сети при пол-
ном использовании пропускной способно-
сти участка.
§ 4.4. Влияние режима напряжения
на броски тока электровоза и движение
поезда по инерционному подъему
Броски тока электровоза при резких
изменениях напряжения в контактной се-
ти постоянного тока. Бросок (резкое воз-
растание) тока А/ в установившемся ре-
жиме работы электровоза может прои-
зойти вследствие повышения напряжения
на его токоприемнике [5], резкого умень-
шения тока другого электровоза на той
же фидерной зоне, прохода пункта сек-
ционирования контактной сети, повышения
напряжения холостого хода подстанции
(в частности, при ступенчатом регулирова-
нии напряжения).
На электровоза:;, находящихся в ре-
жиме рекуперации, броски тока возни-
кают при резких понижениях напряжения.
Броски тока электровоза в тяговом ре-
жиме, вызванные резким уменьшением
тока другого электровоза, определяются
как
А/ == — ₽0Л/0 : с; (4.45)
броски тока, возникающие при проходе
пункта секционирования контактной сети,
AZ = (AL/C—Rcl3):c (4.46)
и вызванные повышением напряжения
холостого хода подстанции
А/ = : с. (4.47)
В этих выражениях /?с — приведенное
сопротивление тяговой сети до электровоза,
вызвавшего изменение напряжения;
Д/о — бросок тока этого же электровоза;
Рис. 4.2. Схема расположения электровозов
AL'c — разность напряжений между раз-
ными сторонами пункта секционирования;
7?с — сопротивление тяговой сети от пунк-
та секционирования до подстанции, в зо-
ну питания которой входит электровоз;
/э — ток рассматриваемого электровоза до
прохода пункта секционирования; At/0 —
бросок напряжения холостого хода под-
станции;
tj ( 1 В \
с=^э+''э + 3^э^- (1— а — ---------| :
г-’ч \ Р I
где R3 — эквивалентное сопротивление
тяговой сети до рассматриваемого электро-
воза; гэ — сопротивление силовой цепи
электровоза; (3 — коэффициент ослабления
возбуждения двигателей; И3 — напряже-
ние в контактной сети у рассматриваемого
электровоза до момента изменения; vp —
скорость электровоза в рассматриваемый
момент, пересчитанная на расчетное (но-
минальное) напряжение; <?ч — скорость
электровоза в часовом режиме; 1Ч — ток
электровоза в часовом режиме; а. А, В,
к — коэффициенты, зависящие от парамет-
ров тяговых двигателей, приведены в
табл. 4.1.
Таблица 4.1
Коэффициенты, зависящие
от параметров тяговых двигателей
Коэффи- циент Значения коэффициентов для двигателей типов
Д ПЭ-400 НБ-406 НБ-412К ТЛ-2К1
А 0,310 0,358 0,500 0,600
В 0,690 0,642 0,500 0,4.30
К 6,0 4,0 5,3 7,8
а 0,156 0,081 — —
При одностороннем питании Ro равно
действительному сопротивлению тяговой
сети между электровозом, режим ведения
которого меняется, и подстанцией, вклю-
чая ее внутреннее сопротивление; R3—
равно действительному сопротивлению
между рассматриваемым электровозом и
подстанцией.
При двустороннем питании:
7?о = ₽л Rb'Rab"’
R& = Ra (Rab-^aY-^ab,
где RA —сопротивление тяговой сети меж-
ду рассматриваемым электровозом и под-
станцией! со стороны, противоположной
расположению влияющего электровоза
(рис. 4.2); RB — то же между влияю-
щим электровозом и соседней подстанцией;
RAB — то же между тяговыми подстан-
циями. В величинах RA, Rв и RAB учиты-
ваются сопротивления тяговых подстанций.
При работе рассматриваемого электро-
воза в режиме рекуперативного торможения
50
бросок тока, вызванный резким уменьше-
нием тока другого электровоза,
Л/ = —
/?о А/о
(4.48)
где гвр — сопротивление электровоза в ре-
куперативном режиме;
К=|Т1/Э— (1-fl)
L »ч
Здесь у — коэффициент противокомпаун-
дирования.
В формуле (4.48), как и в предыду-
щих, за положительные значения тока и
скачков тока принято направление от кон-
тактной сети к рельсу.
Проверка возможности прохода поез-
дом инерционного подъема. Под инерцион-
ным понимается подъем, имеющий кру-
тизну большую, чем руководящий. Такие
подъемы поезд проходит благодаря частич-
ному использованию кинетической энер-
гии. Если на участке разгона перед инер-
ционным подъемом напряжение окажется
меньше принятого при тяговых расчетах,
то поезд, вес состава которого выбран по
инерционному подъему, может его не пре-
одолеть.
Преодоление инерционного подъема
длиной S; возможно, если [6]
,____________IzS______________
s‘• <' Г Z у \2 7 ’
24° - l|[r-rW-(fK-M
I \ Д J _5
(4.49)
где гк — скорость в конце подъема при
напряжении, принятом в тяговых расче-
тах; Пд — скорость, соответствующая мак-
симальному допустимому тяговому усилию
(по сцеплению или току); UR — действи-
тельное напряжение на участке разгона;
i — подъем, °/00; w — удельное сопротив-
ление движению поезда, кгс/тс; fK — удель-
ное тяговое усилие при скорости vK и
напряжении <7К, кгс/тс; — максималь-
ное допустимое удельное тяговое усилие,
кгс/тс.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Пугачев В. С. Введение в теорию ве-
роятностей. М., Наука. 1968. 368 с.
2. Г у р ск и й Е. И. Теория вероятностей с
элементами математической статистики. М.» Выс-
шая школа, 1971. 368 с.
3. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятно-
стей. М.» Наука, 1965. 400 с
4. Марквардт Г. Г. Применение теории
вероятностей и вычислительной техники в системе
энергоснабжения. М., Транспорт, 1972. 224 с
5. М а р к в а р д т Г. Г. Влияние резких из-
менений напряжения на работу электроподвижно-
го состава. — Труды‘Всесоюз. заочн гн-т и !.ч.
трансп., 1961, вып. 9. с. 209.
6. Б р ж о з о в с к и й Э. С., Маркваодт
Г. Г. Проверка возможности прохода поездом
инерционного подъема (по условиям напряжения
в контактной сети) — Труды/Всесоюз. заочн. ин-т
инж. трансп. 1978 вып. 96. с 84.
Глава 5
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ И ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ
§ 5.1. Расчет потерь энергии в тяговой сети
и на подстанциях
Потери энергии в тяговой сети постоян-
ного тока в общем случае следует рассчи-
тывать отдельно для контактной сети и
рельсов.
Потеря энергии в рельсовой цепи за
период Т
s Г 1 "9 nq
AlTp = rp V Wiq V 'V/gf/X
g=l L к 1=1 /=1
на двухпутном
AW72 = ''a2 ТТДГ
П1 /
2 М 2 ’vui ^л+
1=1 \/=1
2 11Л12^л+
/ = 1
(«1
2 [/ь-1+
1=1
ng _
XW/g-j-7’ Viqiq D
(5-1)
(5-4)
Здесь дисперсия нагрузки перегона D [Z]i9
для каждого пути определяется по формуле
(3.88) или (3.88')- Величины Vjqtj опре-
деляются по формулам §4.1.
Потеря энергии в контактной сети за
период Т
S г. пЧ
+ т V i1igZgD[/]ig. (5.2)
g^l F /±1
Определение коэффициентов и
iligig приведено в §4.1.
На однопутных участках и на двух-
путных при полном параллельном соеди-
нении контактных подвесок разных путей
потерю энергии можно определять совмест-
но в контактной сети н рельсах по формуле
(5.1), заменив в ней тр на гр + гКц.
Потери энергии в тяговой сети перемен-
ного тока за период Т (общие потери в
контактной сети и рельсах) на однопутном
участке рассчитывают по формуле
В случае полного параллельного соеди-
нения контактных сетей коэффициенты
т) = v и определяются так, как указано
в §4.1.
При учете мест расположения попереч-
ных соединений величину т; определяют по
формулам (4.25) 4- (4.29), в которых сле-
дует принять: 1ц = /ог1; /К1 = /оЛ; ф =
= г12^га2< 7к2 = /о;2- Тогда Цут =
T]j2il ~ 1]K2il.
Дисперсии D [/];i и D [/]i2 рассчиты-
вают по формуле (3.88) или (3.88')-3наче-
ния га, г12, га2 определяют по табл. 2.7,
2.11 и 2.12. Расчет потерь энергии только
в контактной сети однопутного участка
или отдельных путей многопутного участ-
ка можно выполнить по формуле (5.3), за-
менив в ней га на гкЭ (табл. 2.5), а на двух-
путном участке при параллельном соеди-
нении контактных подвесок путей — по
формуле (5.4), заменив в ней га2 на 0,5гкэ.
Средняя потеря мощности в трансформа-
торах выпрямительных агрегатов подстан-
ций постоянного тока
ДРВ=1,1Р*
200птв SHB /
-j-nTB ЛРсв1!
АРкв
ПТВ SBB
(5.5)
в двухобмоточных понизительных транс-
форматорах
ЛРц2=1,1Р|
200
цкв
^тв ^нв
п
+ 7’ ^гО[/]г
i=l
(5.3)
АРкп
«ТП
(5-6)
+ ПТП ЛРсП«
52
трехобмоточных понизительных транс-
орматорах
ДРПЗ=< 1.1Р|
ttKB
ч—,
200 \ птв SHB
пнп Чп
[ч:в
Птв
1 8760 S₽M
«вл
200 птв SHB птп SHn
8760 Рм
ДР,;п
.02 ~,гТП^Р СП- (5.7)
«тп йнп
Величины с индексом «в», входящие в
формулы (5.5), (5.6) и (5.7), относятся к
выпрямительным трансформаторам, а с ин-
дексом «п» — к понизительным.
Средняя и эффективная мощности на
,'тяговых шинах подстанции за расчетный
период соответственно:
J Р = (7Т7;
(5-8)
(5-9)
! др =
Значения I и D [7] определяются по фор-
мулам (3.104), (3.106) или (3.107), (3.109).
Средняя потеря мощности в трехоб-
моточных трехфазных тяговых трансформа-
торах подстанций переменного тока
( I/? __________ _
£2 + Лза+Лтр Лтрч-
Т 3 (7Ла /Пр —7па 7др)] —((/ла-|-/па) X
„ . I— — \ . Sp U-г Ттл
>-• Ррм -г (7Лр ~г 7Пр) <2рм1 —— +
0^ о / OU
Т 5=я 1
гССр 8760 S= J
ДРк
(5.10)
, пт ДРс.
Знак перед ДЛз принимается так, как
указано в пояснениях к формуле (3.42).
При равных коэффициентах мощности
нагрузок на правом и левом плечах мож-
но использовать более простую формулу
ДР =
I/?
----- (2/2 -4-2Z2
С2 X ЭЛ Г ЭП
°Н
Л] 7ц) +
С'Г’Зрм Ул-Чп) Ч
8760 S2
cos(<pT —<рр) 4-
ДРк
---4-птДРс. (5.10')
где (j т и фр — углы сдвига фаз тяговой
и районной нагрузок, соответствующие их
средним значениям.
Часть потерь мощности в трансформа! о-
ре, зависящая от мощности установок по-
перечной компенсации (КУ):
ДРк
О2 {4 (@АТ Qak + ^BT Qbk г
+Qct Qck) ~2 (^ak++Qck) "I-
tQak(^bt +Qct)+<2bk (<2ст+Флт) +
+ <2cK| (^AT +Qbt)~~<2.4K Qjbk~Qbk @ск~
QaK QcK ~ V3 [ <2ущ (PBT — PCT) +
+^ck (Pat ~~pet)+Qbk (,pct ~ p at)] +
+ -^^-(^k+Qbk+Qck)}. (5-11)
Здесь Рду, Рвт’ PCT’ Qat' QbT’
QCt — соответственно активные и реак-
тивные составляющие мощности тяговых
нагрузок, питающихся от фаз А, В и С
(одна или две из нагрузок на каждой под-
станции равны нулю); Qak* Qbk<
QCK — мощности КУ на тех же фазах.
Средняя потеря мощности в выпрямите-
лях тяговой подстанции
ДР — b (UBI4~ЗРдИН 1 э/тапв),] (5.12)
где а — число параллельных ветвей в фа-
зе; b — число последовательно соединен-
ных вентилей в фазе; m — число фаз (т =
= 3 при мостовой и т = 6 при схеме с
нулевым выводом); UB — пороговое на-
пряжение; Рдпн — динамическое сопро-
тивление вентиля; I и 7Э — соответственно
средний и средний квадратичный токи под-
станции за расчетный период; пв — число
выпрямительных агрегатов на подстанции.
Потерями в резисторах связи, шунти-
рующих резисторах и контурах RC мож-
но пренебречь вследствие их малости.
§ 5.2. Расчет средних потерь
мощности в ЛЭП, питающих тяговые
подстанции при переменном токе
Каждую цепь ЛЭП разбивают на зве-
нья между подстанциями (тяговыми или
районными) и средние потери мощности
определяют для каждого звена отдельно.
Порядок расчета потерь мощности в звене
т следующий:
1. Определение средних и средних квад-
ратичных токов плеч подстанции.
2. Составление расчетной схемы (рис.
5.1), на которой тяговые нагрузки указы-
вают присоединенными к фазам ЛЭП.
3. Нахождение в соответствии с рас-
четной схемой средних активных, реактив-
ных и полных мощностей на тягу для фаз
Л, В и С в звене т, т. е. РАтт, Рвтт’
Ретт’ @Атт' @Втт’ @Стт' $ Amt' ^Втт’ $Cmt-
4. Определение по заданным районным
симметричным нагрузкам активных Ртр.
реактивных Qmp и полных Smp мощностей
районной нагрузки в звене т.
53
Псостонции
Подстанции
Рис. 5.1. Схема приложения нагрузок к фазам
лэп
5. Нахождение суммарной активной
мощности звена на тягу:
^>тт=^>Лтт + ^’втт '‘Ретт - (5.13)
6. Определение сумм (QAmc, QBmc,
QCm<) зарядной мощности ЛЭП (Qy]m3,
Свтз. Qcms) и мощности поперечной ком-
пенсации (<?Лтк, QBmK, QCmK), протекаю-
щей по звену т в фазах А, В и С.
7. Расчет результирующих реактив-
ных мощностей в фазах звена, обусловлен-
ных тяговой нагрузкой, устройствами ком-
пенсации и зарядной мощностью:
^Апгт Qa.iht ®Атс >’ |
<2впл @Втт ^Втс’ 1
^Cmr QcmT Qcmc .1
(5-14)
8. Расчет результирующих активных
и реактивных мощностей в фазах звена т:
Р’ -__р . . Рту . ]
л"’ /,лт"г 8760 3 ’
Р' —р РтУ . | /п 161
^Вт-Рвтт • 8760 з >( Р.К>)
Т о I
Г О I 1 М 1 mP . I
1 Ст~ ‘ СттТ 8760 3 I j
)
о' =0'
VZm ЧЛт1 • 8760 3 •
<Звт = <ЗЬтт + -^75 —у- 1 | (5-1о)
9. Определение дисперсии токов плеч
подстанции по формулам (3.118), (3.119)
либо (3.129) и дисперсии тягового тока
в звене т:
И
^UlAm- i= 1
Н
D ^В,п = I £== 1 (5-17)
Н
DinCm= ₽7fflD[7]Cl;
1= 1 .
где D [I]Ai, D [/] Bi’ D — диспер-
сии нагрузок плеч подстанции i, питаю-
щихся соответственно от фаз ЛЭП А, В
или С (одна из этих величин равна нулю):
₽im = Li/£ при i < m;
₽йп=(Ь--Li)lL при ism.
(5.18)
Здесь Lj — расстояние от левого источ-
ника питания ЛЭП до места присоедине-
ния подстанции i; L — расстояние между
пунктами питания ЛЭП. В случае односто-
роннего питания
Ргт = 0 при Кт;
(5.19)
₽гт=1 при Кт.
10. Определение средней потери мощ-
ности в звене т ЛЭП:
Л V
8760 т
Т’г
м
/ Л. \2&‘
\ 8760 /'
+ D l']Cm)+(
— 1
+ (V + (РстУ Н- (Р'вт)~ + (ад
1 Г
r(Q_Bm)2-T-(Qcm)2~r 2 [Г4тт Р£„.т —
Т
J-р р J_ р р ________________9---*L. Ч'
Атт Стт 1 Вт? 1 Стт ~ 8~60 Z
Рпгт ^тр , т *^772р ,
3 8760 3 ~<4т-№пгт
@Втт Qcnrr 1 ^Стт О-Атт • gygQ
X (С/.тт-Ьад + ад —з^]- V X
X[Q>lm (РBim ^СттУ^^Ст Атт
^Q’BmiPcmT-PAnn)]^ (5‘20)
где С'л — номинальное напряжение линии
электропередачи; г0 — активное сопротив-
ление 1 км линии электропередачи, Ом/км.
11. Нахождение полной потери мощ-
ности в ЛЭП как суммы потерь в отдель-
ных звеньях. Часть потерь мощности в
звене т, зависящая от мощности КУ,
может быть определена по формуле
о 2г0 1т (
^р1т=-^г- ((ад+(ад2+(<2ст)2^
~гв,5 [QyjmT + ^Стт -
" ^Спп 0-А тт 8760 ~ тк
Qmp
4-0,5 Т/З [<2д„!К (Рр-пт ~
^Стт) ' ^Стк {РАтт РB:ms) ^Втк X
х(ад-ад]!. (5-21)
)
где ^Втк- ^СтЛ ~ емкостные мощ-
ности соответственно в фазах А, В и С,
вызванные КУ.
51-
Глава 6
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
§ 6.1. Расчет мощности трансформаторов
тяговых подстанций
Мощность трансформатора должна быть
выбрана так, чтобы средняя интенсив-
ность относительного теплового износа
изоляции его обмогок за 25 лет работы в со-
ответствии с ГОСТ 12965—74 и ГОСТ
19665—74 была равна 0,9 (с учетом аварий-
ных режимов) [1], а температура наиболее
нагретой точки обмотки ©0ДСп верхних
слоев масла Омд.-п не превышала соот-
ветственно 140 и 95° С по ГОСТ 14209—69.
При работе трансформаторов с повышен-
ным износом изоляции обмоток допускают-
ся предельные температуры обмотки и мас-
ла соответственно 160 и 115° С.
В связи с резким возрастанием интенсив-
ности теплового старения изоляции обмот-
ки при увеличении нагрузки особое зна-
чение имеет учет увеличения интенсивности
движения на участке в период восстанов-
ления графика движения после «окна»,
предоставляемого для производства путе-
вых ремонтных работ.
При выборе мощности трансформаторов
на тяговых подстанциях двухпутного уча-
стка принимается, что продолжительность
«окна» 7ОК равна 4 ч в случае пропуска во
время «окна» одиночных грузовых поездов
и 5 ч при частичном пропуске сдвоенных
грузовых поездов. В расчетах 70к принима-
ется равной 4 ч, так как в этом случае рас-
четное значение мощности трансформато-
ров получается больше [2].
Продолжительность периода восстанов-
ления нормального графика движения пос-
ле «окна», ч:
Твое —
= { (Адр+е-^ пс) Т’ок [(Ток—Тпер —-
-О,5)Уо+48](1+Тнп)-1}:
’•(Твое М)—Л'гр—пс),
(6-1)
где Л'гр и А’пс — суточные размеры гру-
зового и пассажирского движения в наи-
более загруженном грузовом направлении;
У 0 — пропускная способность участка,
число пар поездов;
Тщр— период непакетного парного гра-
фика на временно однопутном перегоне, ч;
Тнп — коэффициент непарности; ТБОС —
степень использования пропускной способ-
ности в период восстановления нормаль-
ного графика движения после «окна», при
отсутствии конкретных данных можно
принять Vuoc = 0,9 [3J; е — коэффициент
съема грузовых поездов пассажирским
(можно принять е = 1,2 ~ 1,5 при рас-
чете 7в0С для двухпутных участков).
Для грузового движения коэффициент
Тнпг определяется как отношение разме-
ров этого движения на менее загруженном
направлении к размерам его на более за-
груженном. Для пассажирского движения
коэффициент Унппс определяется анало-
гично по размерам этого движения.
Для однопутных участков
[(1 д-Типг) л'гр +
24Кцак (1 + Тнпг) —
____4-(1 4~Тнппс) £пс jVncl Ток Г дер_
—7\iep [(Ч~Тш1г) ^Грт(1+Тнппс) епс2'/пс1
(6.2)
где «пак — число грузовых поездов в па-
кете при пропуске их по ограничивающему
перегону в наиболее нагруженном грузовом
направлении, как правило, равное двум.
Значение 7пер, ч:
Т’пер— А + ^гН"[кпак’( 1 гТппг)—2] OrnIn-j'
-ф2тс
(6.3)
где 0mjn — минимальный межпоездной ин-
тервал, ч; ti + t2 — сумма времен хода
грузового поезда в четном и нечетном на-
правлениях с учетом времени разгона и
замедления для перегона, где эта сумма
имеет наибольшее значение, ч; тс — интер-
вал скрещения, ч (при автоблокировке тс
= 0,5 мин).
После определения Т’вос расчеты по
выбору мощности трансформаторов ведут
в указанном ниже порядке.
1. Для линий постоянного тока и ли-
ний переменного тока с однофазными
трансформаторами — определение сред-
него тока подстанции или трансформаторов
/0 при нормальных размерах движения для
постоянного тока по формулам (3.98),
(3.99), (3.104). На линиях переменного то-
ка при однофазных трансформаторах по
формулам:
для трансформаторов, питающих правую
зону,
/оп~1 (па)2 +Опр)2 1 (6-4)
55
для трансформаторов, питающих левую
зону,
Л)л~1 Ола)" + (Ллр)2> (6-5)
где /па и /пр находят по формулам (3.113),
(3.114), а 7ла и 7Лр —по формулам (3.115),
(3.116). Большее из значений /оп или 70Л
приравнивают /0.
Для линий переменного тока с трех-
фазными трансформаторами, обмотки кото-
рых соединены по схеме звезда—треуголь-
ник, среднего тока нагруженных обмо-
ток 7оа и /ос определяют по формулам
/0о«1 ’(/аа)Ч(/ар)2 1 (6-6)
^ос ~1 (^са)2_1“((ср)2> (6.7)
где /аа, 7са, 7ар, 7ср находят по форму-
лам (3.136) и (3.137). _
Большее из значений /са или 70С при-
равнивают /с.
2. Расчет дисперсии тока подстанции
на линиях постоянного тока и дисперсий
тока обмоток на линиях переменного тока
при нормальных размерах движения.
Для линий постоянного тока дисперсию
Do находят по формуле (3.106).
Для линий переменного тока с однофаз-
ными трансформаторами, соединенными по
схеме открытого треугольника, дисперсию
находят для трансформатора с большей
средней нагрузкой (см. п. 1) по формуле
Для линий переменного тока при трех-
фазных трансформаторах с обмотками, со-
единенными по схеме звезда—треугольник,
по формуле:
7э0 —7экв0— g [2(^эпл_Г^эп:1) ;'плг.. 7nnaJ
+ 7цлр ^ппр ± V 3 (7ППа 7плр 7паа 7ппр) ],
(6.12)
где 7ппа, 7ппр, 7пла, 7плр находят по фор-
мулам (3.113), (3.114), (3.115), (3.116) со-
ответственно, а /Э2ПЧ и /?пп по формуле
(3.117).
Примечание: на первом этапе расчеты по
пп. 1 —3 ведутся для весенне-летнего пе-
риода.
4. Расчет среднего тока подстанции (для
линий постоянного тока) или среднего то-
ка обмоток трансформаторов (для линий пе-
ременного тока) 7СГ в период] «сгущения».
Расчеты проводятся, как указано в п. 1,
но при увеличении числа поездов всех типов
в весенне-летний период в v раз, где
______Увос Т/р
Л/гр-+-еДнас
(6.13)
подсчитывается для каждого направления
движения. Если коэффициенты v для чет-
ного и нечетного направлений отличаются
мало, то /сг можно найти из
DB = D [7]а + D [7]р, (6.8)
7сг — vcp Л)> (5.14)
где D [7]а или D [7]р находят по форму-
лам (3.118) или (3.119) в зависимости от
того, является ли в среднем более загружен-
ным трансформатор, питающий правую
или левую зону.
Для линий переменного тока с трехфаз-
ными трансформаторами при соединении
обмоток по схеме звезда—треугольник Ро
приравнивается большему из значений, по-
лучаемых по формулам:
Daa— [4(D [7]ла4-Д [7]Лр) [7]па +
+ Г[7]пр];
(6-9)
или
о0с- 9
[4(О[7]иаЧ-Д[7]пр)4-Д[7]лаН-
~г С* 1^1 лр]-
(6.10)
3. Расчет квадрата эффективного тока
подстанции — па линиях постоянного то-
ка или трансформаторов — да линиях пе-
ременного тока при нормальных (заданных)
размерах движения.
Для линий постоянного тока и для ли-
ний переменного тока при однофазных
трансформаторах, соединенных в открытый
треугольник, по формуле
7!o = (7o)2+Do- (6.11)
здесь vcp — среднее значение коэффициен-
тов v, полученных' для четного и нечет-
ного направлений.
5. Расчет дисперсий тока подстанции
(линии постоянного тока) или тока обмо-
ток трансформаторов (линии переменного
тока) для периода сгущения —Dtr.
7?сг определяется по тс-:.: же формулам,
по которым находилась дисперсия Do
в п. 2, но при размерах движения, увеличен-
ных в v раз.
6. Расчет квадрата эффективного тока
подстанции (для линий постоянного тока)
или обмоток трансформаторов (для линий
переменного тока) в период «сгущения» —
/2 .
' аСГ
Для подстанции постоянного тока и об-
моток однофазных трансформаторов, со-
единенных по схеме открытого треуголь-
ника:
7|:r = (7tr)2-Der.
(6. 15)
Для подстанций переменного тока с
трехфазными трансформаторами, обмотки
которых соединены по схеме звезда—
треугольник, 7;сг определяется по фор-
муле (6.12) при условии, что значения вхо-
дящих^ в нее средних токов (7,.па, 7ППр,
7пла, 7пЛр) н квадратов эффективных то-
56
ков (/^пл, Zgnn) рассчитывают при увеличен-
ных в v раз размерах движения.
7 Расчет квадрата эффективного тока
подстанции (для линий постоянного тока)
или обмоток трансформатора (для линий
переменного тока) при полном использова-
нии пропускной способности — /|сг1.
Расчеты /*сг1 проводят, как указано в
п.п. 4, 5.6, но при увеличенном в vt раз
числе поездов всех типов в весенне-лет-
ний период:
Л’гр т пас Твое
8. Расчет максимального эффективного
тока в весенне-летний период при пол-
ном использовании пропускной способ-
ности и движении только грузовых поез-
дов максимального расчетного веса — /эшах-
Расчет /01Вах ведут, как указано в пп. 4,
5, 6. принимая
Л’грг — Лгр2 — Л’(), (6.17)
где Л'гр1 и Л'гР2 — число грузовых поез-
дов в нечетном и четном направлениях.
9. Определение эффективных токов с уче-
том районной нагрузки:
/тпл = лР(/з0Л+-^-);
/ — е, (/ • 5РР Ч) .
'трсг - r-р 'ВСГ'П , , ] >
\ ]
I — k (г 1 Арр.')
'трпзах— I 'эшах т ,, /•
\ /
Для двухобмоточных тяговых трансфор’
ма горев и в случае, если по этим формулами
токи Лгрл» ^трсг и Лгртах получатся мень-
ше токов /эол, /Эсг» /эшах соответственно,
то принимают /трЛ — /эол» /трсг — /эсг»
/тр max = /э ma xi &р—коэффициент, у Читы -
ваюшнй разновременность максимумов тя-
говой и районной нагрузок, принимают рав-
ным 0,97 [10].
10. Определение расчетного номиналь-
ного тока по максимально допустимой тем-
пературе наиболее нагретой точки обмотки
7тоб —
_ 1 / & Р^трл "Ю Р) ^трсг] ~t~ в^тртах
Г А^ОСДОП--
(6.18)
Здесь
т ____________________f
ВОС о
Р = е Тм ; (6.19)
ДФисдсп максимально допустимое превыше-
ние температуры наиболее нагретой точ-
ки обмотки над температурой окружающей
среды
Аг)ссдоп = с'одоп—'O’ci (6.20)
a. b, g, h—постоянные величины, опре-
деляющие соответственно установившееся
превышение температуры обмотки над тем-
пературой масла и температуры масла над
температурой окружающей среды. В со-
гласии с ГОСТ 14209—69 для трансформа-
торов с дутьевым охлаждением и отноше-
нием потерь короткого замыкания к поте-
рям холостого хода, равным пяти, можно
принять:
а = 20,5, b = 2,5, «= 39,7 и h = 15,3° С.
тм — тепловая постоянная времени мас-
ла трансформатора, равная 2,5—3,5 ч (кон-
кретно определяется в соответствии с ре-
комендациями ГОСТ 14209—69); t0 — вре-
мя хода поезда основного типа по подстан-
ционной зоне для системы постоянного то-
ка и по фидерной зоне для системы пере-
менного тока (среднее для четного и нечет-
ного направлений).
Температуру окружающей среды на-
ходят, принимая, что она изменяется в
течение суток по синусоиде:
'0’с = ’б'сэ Г Аистах sin nt/12, (6.21)
где Оса — эквивалентная по суточному
износу изоляции температура охлаждаю-
щей среды, определяется на основе реко-
мендаций, приведенных в ГОСТ 14209—69,
и практически равна среднему значению 0с
за сутки, ° С; Листах — максимальное от-
клонение текущего значения Ос по мо-
дулю от Осэ, определяемое с учетом тем-
пературных изменений воздуха в конкрет-
ном районе, °C; t — координата времени,
ч, для которой оценивается Ос, определя-
ется из условия, что за начало отсчета при-
нято 8 ч утра:
= ^1~ -7'ок~Ь7’вос" (6.22)
где Л — момент времени, соответствую-
щий началу «окна».
И. Определение расчетного номиналь-
ного тока по максимально допустимой тем-
пературе верхних слоев масла
т /~S [Р^трл+О ~Р) 7трсг]
/Тм = I/ -----77---------i
V Avm с доп—п
где
А'О'м с Доп = ^м доп—'0'с- (6.24)
12. Расчет превышений температур об-
мотки над температурой окружающей среды
при учете износа изоляции только за иСг
суток с периодами сгущения по формуле
^оссг = 98^8’71п
8760
^сг (Твое—^о)
с-
То же в предположении, чтопсг=365 сут.:
24
= 98-ф8,71п—------— — 0'с-
1 ВОС ^0
13. Определение для рассмотренных в
п. 11 условий номинальных расчетных то-
ков, соответствующих нормальней интенсив-
ности износа изоляции:
. / g[P7TPn~l~(l РК трсг 1"а7трсг .
Gmln=|/ д^ссг—й—& ;
, Л[Р^рл+(1-Р)/гтрС1.]Ч-а/^РС1.
h max- j/ д^с сг—A —ft
57
Таблица 6.1
п 2 4 6 8 10 12 14 16
0,4 0,78 0,90 0,95 0,98 0,99 1 1 1
М 0,5 0,78 0,92 0,97 0,99 1 1 1 1
при Л/Л’о, оавном 0,6 0,78 0,90 0,95 0,98 0,99 1 1 1
0,8 0,72 0,81 0,85 0,89 0,91 0,93 0,95 0,96
14. Предварительный выбор номинальной
мощности и определение номинального
[тока.
За расчетный ток — /трасч принимает-
ся больший из полученных по формулам
|(6.18), (6.23) или /т mIn токов. По этому
'току определяется расчетная мощность
трансформатора:
при постоянном токе
St расч = ^Лп £г расч:^ > (6.25)
где X — коэффициент мощности выпрями-
тельного агрегата; — напряжение на
тяговых шинах.
Прн переменном токе для подстанций
с однофазными тяговыми трансформаторами
St расч = 64п If расч> (6.26)
при переменном токе для подстанций с
трехфазными тяговыми трансформаторами:
St расч = ЗНш/т расч- (6.27)
По STpaC4 выбирается трансформатор с
мощностью Sthom. ближайшей к большей по
сравнению с STpac4, и находится соответст-
вующий номинальный ток — /т ном, рав-
ный при постоянном токе
£г hom = ^St ном'^Лп» (6.28)
при переменном токе для подстанций с
однофазными тяговыми трансформаторами
Л-ном = ST ном’-^Лп» (6.29)
при переменном токе для подстанций с трех-
фазными тяговыми трансформаторами
hom = St ном:(317ш)• (6.30)
Если /т ноМ1>/т max или расход энергии
тягу в осенне-зимний период не выше, чем
весенне-летний, то останавливаются на
на
в
выбранной номинальной мощности и расчет
заканчивается. В противном случае произ-
водится уточненный расчет по пп. 15—23.
15. Определение по пп. 1,2 среднего тока
трансформатора и его дисперсии для раз-
меров движения в осенне-зимний период.
16. Определение средних значений ко-
эффициентов, учитывающих повышение ин-
тенсивности износа изоляции обмотки за
счет повышения температуры масла для
нормального графика движения
Lo6o = eK[ft+a <к«)2:73’] [Фо(гтах-
-Фо (zmIU)]/BM; (6.31)
где а = 0,115 1/° С;
В2 = 1 — 2апо2 при 2ааа2 < 1;
В2 = 2аа<г2 — I при 2аао2 > 1;
ко = Л>/^тном1 1
о2 =D0//2HOM; J
I к0 р 2аако ик \
гт1 п = — В 4- ———
\ ак В2
д Kmax д / Л'о
гтах — ° —'D |
аг: \ ск
(6.33)
2аа кс
— D —‘max
Лтах — max Дт ном •
1 р 2
ф | е at — интеграл вероят-
0 1/2л о
ности. Таблицы Фо (?) имеются в [4—6].
Значение нормирующего множителя Л1
находится по табл. 6.1 в зависимости от
суммарного числа условных перегонов п
и использования пропускной способности
N/No.
Если размеры движения в весенне-
летний период меньше, чем в осенне-зимний,
то по формуле (6.30) проводится расчет
два раза по размерам движения весенне-
летнего периода (находится £обл) 11 ДЛЯ
осенне-зимнего периода (находится £обз)-
17. Определение среднего значения того
же коэффициента для периода «сгущения»
по формуле
а (ак2г->-Ь)
Ьобсг=е . (6.34)
где
КСГ=^эсг1/^т ком-
18. Определение среднего значения пре-
вышения температуры масла над температу-
рой окружающей среды для заданных
размеров движения:
— 7э0
= --— Л- (6.35)
‘ тнем
Если размеры движения в весенне-летний
период существенно меньше, чем в осенне-
зимний, по формуле (6.35) расчет ведет-
58
ся для двух этих периодов. В результа-
те определяются и Д’&^з- В против-
ном случае ДО^л = Д'Омз = Д"&мо-
19. Определение для тех же периодов
, средних значений коэффициентов, учиты-
вающих повышение интенсивности износа
изоляции обмотки за счет превышения тем-
пературы масла над температурой окружаю-
щей среды, по формуле
= еаДвмол.
Д МСЗ
= еаД^моз.
(6.36)
Д мо л
Если размеры движения для весеине-
летнего и осенне-зимнего периодов одина-
ковы или первые больше, то Дм0з ке Рас*
считывается.
20. Определение среднего значения пре-
вышения температуры масла над темпера-
турой окружающей среды в конце периода
сгущения:
Д'&ысг — РД'Нмолт' (1 [*) А'б’мсгу’ (6.3/)
ГДе Alftb’rry = ^/^Сг//т вом-т-Л-
2!. Определение среднего значения ко-
эффициента, учитывающего повышение ин-
тенсивности износа изоляции обмотки за
счет превышения температуры масла над
температурой окружающей среды в период
«сгущения»:
, с<д^мсг
Цкт = е мсг. (6.38)
22. Определение среднесуточной интен-
сивности относительного износа изоляции
обмоток для весенне-летнего периода /л,
для осенне-зимнего периода '/s и средней
интенсивности относительного износа в
период сгущения '/Сг Д-‘я стационарного
процесса изменения температуры обмотки
по формулам [7]:
Хл ~ ^-обл ^-мо л
(6.39)
Хз — ^3 Добз Дмоз
Хсг = Ап ^-обег ^мсг.
где
= е~С,'^обп~^сэл^; А3 = е~“(®обн~®сзз) .
Здесь •б'сэл — эквивалентная температура
окружающей среды в весенне-летний период,
°C, Ь'сэз — то же в осенне-зимний период,
°C; Ообн — номинальная температура наи-
более нагретой точки обмотки трансформа-
тора, °C. Если размеры движения в осенне-
зимний период такие же, как в весенне-
летний или ниже, то /з приравнивается нулю.
Б соответствии с ГОСТ 14209—69 '&обн=
= 98° С. В этом же ГОСТ приводятся
рекомендации для определения температур
'б'сэл и 'й'еэз-
23. Расчет среднегодовой интенсивно-
сти относительного износа изоляции обмо-
ток для расчетного года:
Хгод ~1пз Хз~гил Хл~Ьясг (Азос to) (Хсг
-Хл)/241:365; (6.40)
где -:л — число суток весенне-летнего пери-
ода в году; п3 — то же осенне-зимнего пе-
риода; псг — число суток в году, в кото-
рые предоставляются «окна». При отсут-
ствии данных с некоторым запасом можно
принять псг = 2пл/3.
Если хгод < 0,9, то принятый за осно-
ву 1т ном 11 есть искомое значение расчет-
ного номинального тока /нр. В противном
случае определяют
Лтр — f-r ном х
In (Vi Хгод/^сг) ф-15,1 — 0,115 О,
1п (Т1/лсг)Щ 15,1 — 0,115 ft,.
Если помимо нагрузки расчетного года
известен ежегодный прирост с нагрузки
подстанции в долях от нагрузки в расчет-
ный год, то
^нр = кп/ТНр. (6.41)
Подсчет допустимой относительной эк-
вивалентной нагрузки для расчетного года
— Kj [9) (уточнена аппроксимация) про-
изводится по формуле
ки .-= ‘2арсТ0 : г, (6.42)
где р = 60,2° С; То — срок замены трансфор-
матора; z находится в результате решения
уравнения
1 ~~сГрасч г
(ez—1)е сТ° :г = В0', (6.43)
Во -=с2аР1С<,- (6.44)
Для а = 0,115 1/°С значение г может
быть определено по кривой рис. 6.1.
24. Определение расчетной мощности
трансформаторов, кВ-А, необходимой для
питания тяговой нагрузки в системе посто-
янного тока:
STp = Г'ш /др ; X; (6.45)
в системе переменного тока с трехфазными
тяговыми трансформаторами
STp = Зкд с/ш /'р;
59
Таблица 6.2
то же с однофазными (на одно плечо)
Sip = «д ^Нр >
где иш — номинальное (расчетное) напря-
жение, равное при системе постоянного и
переменного тока соответственно 3,3 и
27,5 кВ; л — коэффициент мощности тяго-
вой подстанции постоянного тока, равный
0,92—0,93; кд — коэффициент, учитыва-
ющий дополнительный расход энергии на
собственные нужды подвижного состава и
маневры.
25. Определение расчетной мощности
трансформаторов с учетом питания район-
ной нагрузки, кВ-А:
Sp — Кр (STp+Spp)
с с
при Spp > —- STp; (6.46)
Sp = StP
1 •—кр
при Spp < STp,
КР
где STp и Spp — расчетные значения мощ-
ности трансформаторов, необходимые для
питания соответственно тяговой и районной
нагрузок, кВ-А; кр — коэффициент, учиты-
вающий разновременность максимумов тя-
говой и районной нагрузок, принимаемый
равным 0,97 [10].
Выбор числа трансформаторов произ-
водится в соответствии с СНиП [11].
§ 6.2. Выбор числа выпрямительных
агрегатов и сечения проводов
в контактной сети
Выбор числа выпрямительных агрега-
тов. Без учета резерва (см. § 2.4) число вы-
прямительных агрегатов
^ав = 70уМ//ав, (6-47)
где /эум — эффективный ток подстанции
прн полном использовании пропускной спо-
собности участка, определяется по форму-
ле (3.105) или (3.108) при N = Л'п; /ав —
номинальный ток одного выпрямителя.
Мощность трансформатора выбирается
по условиям теплового старения (см. § 6.1).
Учитывая, что выпрямительные агрегаты
поставляются промышленностью комплект-
но, необходимо число их выбрать так, чтобы
общая мощность как трансформаторов, так
и выпрямителей удовлетворяла указанным
выше условиям.
Выбор сечения проводов контактной се-
ти. Суммарное экономическое сечение про-
водов контактной сети в медном эквива-
ленте [18]
FM = 7,95 (6.48)
где ка—стоимость алюминиевого усиливающе-
|го провода, руб/км-мм2, согласно табл. 1.6
ка = 5,5 руб/км-мм2; Во — годовые потери
энергии в проводах контактной сети при
Сопротивлении ее, равном 1 Ом:
B0 = AW7r/rKnZ- (6-49)
'60
Допустимые нагрузки на контактную сеть
Провода контактной подвески Допуст имый ток, А
посто- янный пере- менный
С-70 + МФ-85 550 550
С-70 + МФ-100 600 600
ПБСМ1-70 + МФ-85 710 —
ПБСМ1-70 + МФ-100 720 670
ПБСМ1-95 + МФ85 760 710
ПБСМ1-95 + МФ 100 800 740
ПБСМ1-95 + 2МФ-100 1340 —
М-95 + МФ-85 1140 1110
М-95 4- МФ-100 1200 1190
М-95 + МФ-150 1310 —
М-95 + 2МФ-100 1800 —
М-95+2МФ-100+А-185 2370 —
М-95+2МФ-Ю0 +2А-185 3000 —
М-120 + МФ-100 1280 1230
М-120 + 2МФ-100 1880 —
М-120+2МФ-100 + А-185 2510 —
М-120+2МФ-100+2А-185 3140 —
М-120 + МФ-150 1440 —
М-120 + МФ-150 + А-185 2040 —
М-120+БрФ-100+А-185 1740 —
М-120+БрФ-100+2А-185 2240 —
М-120 + МФ-150 + 2А-185 2640 —
М-120 + БрФ-100 1190 —
Здесь Д lFr _ потеря электроэнергии в кон-
тактной сети фидерной зоны за год
Выбранное сечение проводов контакт-
ной сети проверяют по условиям нагрева
путем сопоставления эффективного тока фи-
дера с допустимым для контактной подвес-
ки (табл. 6.2).
Эффективный ток вычисляется [10]: на
однопутных участках за 15 мин наиболее
интенсивной нагрузки в случае полного ис-
пользования пропускной способности при
частично пакетном графике из двух поездов
в пакете с установленным межпоездным ин-
тервалом в направлении наибольшего
электропотребления и одного поезда в об-
ратном направлении. На однопутных участ-
ках с двухпутными вставками эффектив-
ный ток фидера рассчитывают для такого
же периода при полном использовании про-
пускной способности в случае непакетного
графика и безостановочного скрещения;
на двухпутных участках — при раздель-
ной работе путей исходя из полного исполь-
зования пропускной способности. Контакт-
ная сеть менее загруженного пути двухпут-
ного участка, кроме того, должна быть про-
верена на нагрев при нормальной схеме сек-
ционирования и в режиме работы однопут-
ного участка при закрытии пути с большим
электропотреблением.
§ 6.3. Выбор уставок регуляторов
напряжения
Регуляторы напряжения типов АРН,
АРПН и БАУРПН обеспечивают уменьше-
ние размаха колебаний напряжения отно-
сительно его среднего значения. Мерси
этого размаха может служить дисперсия или
среднее квадратичное отклонение. Эффектив-
ность регулирования выражается через от-
носительное уменьшение среднего квадра-
тичного отклонения напряжения в резуль-
тате регулирования:
s = Ор/с. (6.50)
1 Здесь Ор — среднее квадратичное отклоне-
ние напряжения на тяговых шинах при его
регулировании; о — то же без регулирова-
ния.
1 Значение s зависит от ширины зоны не-
чувствительности 2d, выдержки времени
на переключение аг и времени затухания
тк корреляционной функции регулируе-
мого процесса до 0,1 сг. Поскольку значения
о значительно отличаются на разных тяго-
вых подстанциях, в качестве расчетного
параметра удобно взять относительную ве-
личину аг: и.
Методами математической статистики
[12] получена формула для определения от-
носительного среднего квадратичного откло-
нения:
s = 0,109:тк + 0,051d:a + 0,08 с2. (6.51)
Устройство РПН переключения отпаек
трансформатора под нагрузкой обладает
невысокой надежностью и поэтому для него
ограничивается среднее допустимое количе-
ство переключений в сутки. Связь между
средним значением q и параметрами задает-
ся выражением [12]:
q = 59,6 4- 17,95:тк — 10,2aJ — 1,67с2.
(6.52)
Значение тк определяется либо экспе-
риментально, либо расчетным путем [13].
С достаточной для практики точностью мож-
но принять тк = 0,95/х, где /х — время
хода поезда расчетного веса по подстанци-
онной зоне.
Уставки регулятора напряжения можно
рассчитать по формулам:
а1=0,0785сг V59,6+17,95 : тк—<7доп>
а2 — 0,748о 1/59,6+ 17,95 : тк—с/доп, ^)
где ш — половина ширины зоны нечувст-
вительности, В; с2—выдержка времени, мин;
ст — среднее квадратичное отклонение,
В; тк — время затухания корреляционной
функции, ч.
Для тяговых подстанций постоянного
тока целесообразно стабилизировать на-
пряжение на шинах в пределах 3500—
—3600 В, поэтому и среднее значение необ-
ходимо выбирать в указанных пределах.
§ 6.4. Выбор мощности и варианта
размещения установок поперечной
компенсации
Исходные положения. В системе электро-
снабжения электрифицированных желез-
ных дорог в качестве установок поперечной
компенсации реактивной мощности (КУ)
используют конденсаторные батареи.
В общем случае КУ могут устанавли-
ваться на все фазы на подстанциях и в тя-
говой сети. Предусматривается установка
КУ и у районного потребителя.
Значительная стоимость затрат на КУ,
не зависящих от ее мощности, сводит зада-
чу оптимизации мощности и размещения КУ
к отысканию экстремума нелинейной раз-
рывной функции многих переменных [14].
Излагаемая ниже упрощенная методика ос-
нована на принципах, в соответствии с кото-
рыми энергосистема по отношению к тяговой
подстанции заменяется эквивалентным источ-
ником реактивной мощности, для которого
затраты на ее передачу, тыс. руб. [15]:
Зэ = 31а Q - - 32э Q2 • (6.54)
Здесь Q — передаваемая реактивная мощ-
ность, Мвар2; Sig и 32Э — вычисляемые для
каждого узла системы коэффициенты, соот-
ветственно тыс. руб./Мвар и тыс. руб./Мвар2
31э = СоОо I —
q г х .о Г (6-оа)
^23—о© • 2, j
где сг0 — первая производная от суммарных
потерь энергии в сетях системы по Q в точ-
ке Q = 0; 60 — вторая производная от тех
же потерь по Q.
Удельная стоимость потерь активной
мощности
Со = кэ?Ку. (6.56)
В формуле (6.56) кд — удельная сто-
имость потерь активной энергии, тыс.
руб/МВт-ч; /ку — время включения КУ.За
время /ку усредняется реактивная мощ-
ность. Если КУ включено постоянно, 1ку =
= 8760 ч.
Производные а0 и вычисляются по
методике [16] и в соответствии с [15] должны
быть заданы энергосистемой.
Необходимые для выбора КУ удельные
затраты, зависящие от ее мощности, тыс.
руб.:
3ik= 1,5?Е' + (9рк7/8+рр)Со, (6.57)
где q — стоимость конденсаторов по прей-
скуранту, тыс. руб/Мвар; Е — суммарный
коэффициент отчислений от капиталовло-
жений, Е=0,25 1/год; рк—удельные потери
в конденсаторах, рк = 3,5-10~3 МВт/Мвар;
у — коэффициент увеличения потерь в кон-
денсаторах вследствие несинусоидальности
кривой тока, у = 1,04; рр — удельные по-
тери в реакторе,для реактора ФРОМ рР =
= 3,5-10—3 МВт/Мвар.
Для проведения расчетов по определе-
нию мощностей и размещения КУ, кроме
Зщ, 32э и Зц., необходимы следующие ис-
ходные данные: активные сопротивления
первичной л, тяговой гт и районной гр об-
моток трансформаторов подстанций; эк-
вивалентные сопротивления тяговой сети
по фазам /?т ЁтВ, Ет тоже районной
сети Ер. Эквивалентное сопротивление тя-
говой сети при установке КУ на посту сек-
ционирования: для двустороннего питания
тяговой сети
~ Ry; ' О,
61
для одностороннего (при установке КУ в
конце зоны)
/? т — /?[; :3 ,
где RK — активное сопротивление тяговой
сети фидерной зоны.
Если КУ в тяговой сети не ставится, то
для соответствующей фазы Рт = 0. Для
свободной фазы всегда /?.г = 0. Эквива-
лентное сопротивление районной сети
7?p = Ap£/2:[100Pp(H-tg2<Pp)],
где Др — потери активной мощности в сети
%, при отсутствии точных данных можно
принять Др = 4% для сетей 6—35 кВ;
Рр — активная мощность, передаваемая
районным потребителям; <р — угол сдвига
фазы тока у районного потребителя.
Расчет экономически целесообразных
мощностей КУ производится по приведен-
ной ниже формуле (6.66). Предварительно
следует рассчитать экономически целесооб-
разные реактивные мощности, потребляе-
мые из сети после установки КУ, по форму-
лам, приводимым ниже.
Варианты установки КУ. Уставов-
к а КУ на все х Ф а з а х т я г о-
ь ы х шин и у р а й о н н ы х п о-
т р е б и т е л е й. Оптимальные реактив-
ные мощности районных потребителей
[(6—а/2) а—1/4] 31к—
— f(26-3a) а/6-1 /4]31Э+УЗаР6
ЧрЭ —---------------------------—----•
3[(862—Зас) а—Зс/2]
(6.58)
На фазах А, В и С тяговых шин:
Уэ = U+l/3 ai, (Р в Рс)]/
l[2(a^dA)b}-
l[2(a+dB)b]-, (b’59)
оСэ=[/+Уз об(р,_рв)]/
/[^(°“|"У) ^],
где
о = 32э : 9 ф- (fj -(-гт) Со : L/2;
Ь—а—гт Со :
с — (гр • /?р—гт) Со ; t/2;
dA = ^ACo-.Ul-
= У=^сС0’-^;
« =0,5[(а-К<гл)-1--(о4-<гв)-1+(а+йс)-1];
Р = О,5[(РВ-РС); (a^dA)~
+ (pC~PA)-.(a^dB) +
+ (PA-PB)-(a^dc)]-,
f — (b a : a) 31k (26—За) 31э : 6 —
— 3 (862 —Зас) Qp.
Для фазы, соответствующей «свободной»
(не имеющей непосредственного соединения
с рельсами) обмотке, активная нагрузка
(РА, рв или рс> приравнивается нулю.
Установка КУ у районных
потребителей и на двух фа-
зах тяговых шин. Не устанав-
ливается КУ на шине, соответствующей фа-
зе С. Оптимальная реактивная мощность у
районных потребителей
[(&—а:2) ас—\ ; 4] 31к—
3[(862—Зас)ас—
__[ (26 За) 6 1:4]31э+д/з абрс+Q
—Зс : 2]
(6.60)
где
ас = 0,5 [(а-РЕ^,)'1-’ с.'г)-'];
₽c=°.5[(PB-Pc):(^d4)-
+(₽с-₽л):(“+^)].
Если КУ не ставится на другой фазе, то
в формуле (6.60) Qc заменяют на реактив-
ную мощность соответствующей фазы (QB
или фл), а в выражения для коэффициента а
подставляют эквивалентные сопротивления
тяговой сети, соответствующие фазам, на
которых установлены КУ. При отсутст-
вии КУ на фазе В
Е>в —0,5 [(Рв—Рс): (a-^d^A-
+ (РА~рв): (а+<Ш
при отсутствии КУ на фазе А
₽л = °.5 4-^)4-
(РА~рв): (° У)]-
Оптимальные реактивные мощности для
КУ на фазах А и В тяговых шин опреде-
ляются по формулам (6.59).
Установка КУ на одной
фазе тяговых шин и у рай-
онных потребителей. При ус-
тановке на фазе А оптимальные реактивные
мощности у районных потребителей и на
фазе тяговых шин:
(26—2а—dz) 31к—(26 : 3—2а—
6 [862—Зас—
- У) 31э + 2 УЗ ab (РВ-РС)
~Ча 4- У)]
86 (QB-?-Qc) (a-^dA\
‘Г 6[862—Зас—3 (а+</л)] ’ '
i62
Qa3— ("31k—Sjg—18с(?рэ) : 4b—Qpj—Qc-
(6.62)
Если КУ устанавливается не на шине, со-
ответствующей напряжению фазы Л, а на
другой (В или С), то в правую часть фор-
мул (6.61) и (6.62) подставляют реактивные
мощности фаз, на которых КУ не установ-
лены. Во всех случаях наименование фаз
соответствует напряжениям ЛЭП.
Установка КУ на всех
фазах тяговых шин; у рай-
онных потребителей КУ не
устанавливается. При этом:
, _ (Vi—Т2) (G/Z—0+
Лэ' (F— 1)(G//—1) +
+№2-y8)(G-l)
+ (Я-1)(С-1) ’
(Я-!)+__,.
Увэ (F— 1) (GH—1)4-
+(Яу2-у8)(Г-1) .
+ (//-l)(G-l) ’
^Сэ = Vi — FQa 3~Qb3,
(6.63)
где F = 2 -f- dA : a; G=2A-dB : а;
Н = 24-dc : а;
Yi = 0,5 [Д/3 (Р в—Рс)—24bQp:a4-
+31к о—31э : За];
?2 = 0,5[Уз(^с-рл)-
—24Ь<2р • а+31к : а—31э : За ];
Уз = 0,5[Уз(Рл-Рв)-
—24bQp : а+Зщ а—31э : За].
Установка КУ в двух фа-
зах тяговых шин; у район-
ных потребителей КУ не
устанавливается. При установке
КУ на фазах А и В:
@аэ — У®—1)’ 1
С.вэ = У(У2 — Qc)-"Ух+Сс]: (-FQ— О- J
(6.64)
Формулы (6.64) могут быть использованы
при отсутствии КУ не в фазе С, а в В
или А. Для этого в них надо произвести со-
ответствующую замену коэффициентов F, G
на F, Н или G, Н, ylt у2 на yj, у8 или у2,
7з и вместо Qc подставить реактивную мощ-
ность фазы, на которой КУ не устанавли-
вается. Если это «свободная» фаза (не име-
ющая непосредственного соединения с рель-
сами), то соответствующая ей мощность
равна нулю.
Установка КУ только на
одной фазе тяговых шин;
у районных потребителей
КУ не устанавливается. При
установке КУ на фазе А
Фдэ = (Vi—<2В—(?с) а/(2а-7-с!л). (6.65)
При установке КУ в одной из других
фаз в формуле (6.65) производится соответ-
ствующая замена мощностей QB, Qc, коэф-
фициентов а и у.
Расчет мощности КУ по коэффициентам
31э и 32а, заданным энергосистемой. Мощ-
ность КУ во всех вариантах их установки
определяется по формуле
QK = Q - Qs, (6 66
где Q — реактивная мощность при отсут-
ствии КУ; Qg — экономически целесооб-
разная реактивная мощность, вычислен-
ная по одной из приведенных выше формул.
В общем случае расчет может произво-
диться в следующем порядке:
1. Определение Qa по формулам (6.58) —
—(6.65)
2. Расчет QK по формуле (6.66).
3. Сравнение оптимальных мощностей
КУ с типовыми и выявление целесообраз-
ности установки КУ в каждой из фаз. Если
на некоторых фазах экономически целесооб-
разные мощности меньше 1,5 Мвар, то сле-
дует не ставить КУ в фазе, для которой эко-
номически целесообразная мощность полу-
чена наименьшей. После этого все расчеты
повторяются по формулам, соответствую-
щим установке КУ в двух фазах. В том
случае когда одна из вновь полученных мощ-
ностей КУ меньше 1,5 Мвар, не ставят КУ
и на этой фазе и повторяют расчет, соответ-
ствующий установке КУ в одной фазе [фор-
мулы (6.61), (6.62) или (6.65)].
4. Определение целесообразности уста-
новки КУ на постах секционирования:
а) расчет необходимой мощности КУ на
посту секционирования каждой фидерной
зоны — QKT:
Qkt ~ 0,5 QT,
где QT — средняя реактивная мощность,
потребляемая поездами на рассматриваемой
фидерной зоне;
б) округление QKT до ближайшей типо-
вой QKTH (если QKT > 1,5 Мвар);
в) снижение полученной по расчету
мощности КУ на шинах той фазы смежных
подстанций, от которой питается рассмат-
риваемая зона, на 1/2 мощности КУ поста.
Если в результате такого уменьшения при-
нимается решение не ставить КУ на соответ-
ствующей фазе подстанций и если на ней не
предполагалось устанавливать КУ на ос-
новании расчетов по пп. 1—3, то по этим
же пунктам повторяется расчет при реак-
тивной мощности нагрузок, получающих
питание от рассматриваемой фазы,
Q = Q Q»6QKTn,
где Q — реактивная мощность, потребляе-
мая поездами от плеча подстанции, питаю-
щего рассматриваемую зону.
63
а ол иц a
Средние значения коэффициентов 31э и d для различных условий питания
Район ОЭС Стоимость 1 кВт потерь Со, руб^кВт Напряжение питания по- требителя, кВ Коэффициенты
тыс. руб. 3,э, 13 Мвар , тыс. руб. • МВт а, Мвар2
ЕЕЭС-ОЭС Центра, Поволжья, Северного Кавказа; Северо- Запада, Урала 68,5 220 ПО 35 0,15 0,20 0,45 1,80 2,10 2,60
Восточные — ОЭС Средней Азии, Дальнего Востока, Се- верного Казахстана, Забай- калья 48,5 220 ПО 35 0,25 0,35 0,60 1,20 1,40 1,60
ОЭС Сибири 38 220 ПО 35 0,40 0,50 0,70 0,85 1,05 1,20
Примечание. В случае присоединения потребителя вблизи шин понизительных подстанций
(на расстоянии менее 5 км для сетей 35 кВ и менее 15 км для сетей ПО кВ) следует использовать
коэффициенты, относящиеся к высшему напряжению подстанции. Приняты сокращения ОЭС —
объединенная энергетическая система; ЕЕЭС — единая европейская энергетическая система.
Если на участке не применяется реку-
перативное торможение и распределение
нагрузок по плечам питания подстанций
приблизительно одинаково, то расчеты мо-
гут быть существенно упрощены. В этом
случае рассматриваются два варианта раз-
мещения КУ: только на отстающих фазах
подстанций, а также на отстающих фазах
и на посте секционирования.
В том и другом случаях расчет экономи-
чески целесообразной мощности отстающей
фазы после компенсации производится по
формуле (6.65), в первом случае при полной
реактивной мощности, потребляемой поез-
дами от опережающей фазы, а во втором при
уменьшенной на половину мощности КУ,
устанавливаемой на посту секционирования.
Расчет мощности КУ по усредненным
|Коэффициентам 31э и 32э- При отсутствии
данных для каждой тяговой подстанции по
|значениям первой и второй производных
производят ориентировочные расчеты по
[усредненным коэффициентам 31э и 32э,
получаемым на основании материалов, по-
мещенных в [16], в зависимости от напря-
жения сети и стоимости потерь энергии.
[Значения коэффициента 31э приведены в
габл. 6.3; 1
32Э = d,'P, (6.67)
где d — берется также из табл. 6.3 [16];
Р — суммарная активная нагрузка тяго-
зых подстанций на рассматриваемом участ-
ке в месяц наиболее интенсивного движе-
ния. Исходя из полученных таким образом
усредненных значений 31э и 32э находят
Суммарную экономически целесообразную
уля рассматриваемого участка реактивную
мощность, потребляемую от энергосистемы,
50Pz(3xK-3ls)[l+(<k/P2)2]
lOOd[l-\-(Qx/P^]+^PCo
(6.68а)
и суммарную мощность КУ
<2к£ = (2х-<23д, (6.686)
где и — соответственно суммарная
активная и реактивная мощности, потреб-
ляемые тяговыми подстанциями участка;
Др — потери в сетях, %; при отсутствии
точных данных принимается Др = 3%.
Далее расчет производят в следующем
порядке.
Для наиболее электрически удаленной
зоны на посту секционирования определя-
ют расчетную мощность КУ
<2KT = 0,5QT. (6.69)
Подбирают соответствующую типовую
мощность.
Затем определяют мощности КУ по пле-
чам питания: для плеча с отстающим по
фазе напряжением
<2кот = Qot + 0,11 Рст - 0,46РС,П, (6.70а)
для плеча с опережающим по фазе напря-
жением
Quon^Qon—О, IIP оп—0.46Р от, (6.706)
где Рот, Роп, QOT, Qon — соответствен-
но активные и реактивные мощности плеч
питания с отстающим и опережающим по
фазе напряжениями.
Из найденных значений QKOn и Окот
вычитают 1/2 мощности КУ поста зоны, ко-
торую питает рассматриваемое плечо, и
по полученной разности подбирают типо-
вые КУ- Если мощность КУ на плече с one-
V по фазе напряжением меньше
то для подстанции рассматривают
о -::гть установки КУ только на пле-
- ~ ::-эщим по фазе напряжением; мощ-
= J - -0,25Q,)n + V3Pon : 4, (6.71)
•:.-.?.-'ую мощность выбранных таким
:<У вычитают из QkS. Если эта
"'.те е 2 Мвар, то переходят к сле-
-; электрической удаленности зоне и
:т расчет. Расчеты повторяют до
- -. пока суммарная мощность всех
те менее — 2 Мвар.
^деление параметров КУ. Количе-
"сдовательных рядов копденсато-
М = 1,0.3 К1К.,ив/ис, (6.72)
— коэффициент, учитывающий раз-
: ости рядов конденсаторов; Uc —
'льное напряжение одного конден-
:.В; Ki — коэффициент, учитываю-
ь.-дчсние напряжения на КУ из-за
- " реактора; к2 — коэффициент, учи-
li дополнительный нагрев конден-
: гысшими гармониками тока и за
- : л печной радиации.
— ученное значение М округляют до
: - г.’.д.его большего целого числа М'. Ко-
: --т Kt зависит от частоты резонанса
-: Если настройка выполняется на ча-
стоту 150 Гц, то Ki = 1,13, а при часто-
те менее 150 Гц (обычно 145—147 Гц)
Kt = 1,154-1,19.
Коэффициент к2 может быть определен
по номограмме рис. 6.2. В этом случае в за-
висимости от географической широты рас-
положения ф°, типа и окраски применяе-
мых конденсаторов, а также наличия теп-
ловых экранов сначала определяют коэф-
фициент теплового потока солнечной радиа-
ции s, а затем коэффициент к2 в зависимости
от отношения 1ГСИМ/7И, где — расчет-
ный ток КУ, IV’cuM — расход энергии в
сутки интенсивного месяца. Расчетный ток
КУ находят по ее расчетной мощности. Для
конденсаторов с масляным заполнением
(типов КМ и КПМ) коэффициент к, опреде-
ляется по сплошным ломаным линиям пра-
вой половины номограммы, для конденса-
торов с синтетическим заполнением (тип
КС) — по наклонным штриховым.
Количество конденсаторов в ряду
N^\,03K2QKUc:(QKBUe), (6.73)
где QK — расчетная мощность КУ, QK0 —
номинальная мощность конденсаторов,кВар.
Полученное 7V округляется до ближай-
шего целого числа N'.
Тогда установленная мощность конден-
саторов КУ
<2уст = <2коА" ЛГ, (6.74)
«-грамма для определения коэффициента к2 в зависимоостп от географический широты
Кения, коэффициента S, типа конденсаторов, при окраске их корпусов в серый (сплош-
и белый (штрих-пунктирные) цвета, в случае установки над конденсаторами тепло-
вого экрана (штриховые кривые)
65
полезная мощность КУ
____Фуст
(1,03^)^
(6.75)
Ьопротивление реакторов рассчитывается
хак
UzrM’ t
Уо=—-— I
Р ФК<Л' \
[а этом заканчивается
У.
1——V (6.76)
К-L /
расчет параметров
§ 6.5. Расчет продольной емкостной
компенсации
Установки продольной емкостной ком-
пенсации (УПК) применяются для повы-
шения напряжения в тяговой сети [17]. В об-
щем случае при включении УПК во все
фазы трансформатора напряжение отстаю-
щей, опережающей и свободной фаз повы-
шастся соответственно на:
то же по условию компенсации Д(7ОП
^р = Д(/опП0:
: (Фон р—0,5фот р4-0,5 Д/з Рот р), (6.81)
где Роп р, Рот р. Qon р. Qotp—активные и
реактивные мощности тяговой нагрузки
опережающей и отстающей фаз в расчетном
режиме.
Выбирается Хс равное большему из
значений X'Cv и Х£р. Если ХСр > (1,2-ь
4-1,3) (ХБН 4- Хт), то принимается
Хс р==-^вн+-Ут> (6.82)
где А'вн, Хт — сопротивление соответст-
венно системы внешнего электроснабжения
и трансформаторов. Кроме того, в этом слу-
чае необходимо устанавливать УПК в одно
или оба плеча питания в соответствии с
расчетом по формулам (6.86).
УПК с емкостным сопротивлением по
формуле (6.82) компенсирует потери напря-
жения в плече с отстающим напряжением
б^от=-;|-
t'O
Фот(УОт 1 ЛСр)+
Уз
2
Роп + 2 Con 1 У
ср : <6-77)
^6'0тС- (Увн/--Утр) X
ио
( 1 Уз \
X 1Фотр4" 2 Фопр-|- g Роп р I
, (6.83)
6Поп—
1
<Л>
Con (ХС оп
а на плече с опережающим напряжением
ЛУопС='^' (Увн + Утр) X
+ ( 2 Сот
2 *от
; (6.78)
6ПС
1
и0
2 Сот 4
С от '
+ 2 Соп — 2" ХС оп ’ (6-79)
гдеХСот, ХСоп, ХСр — емкостные сопро-
тивления УПК, включенные в фазы с от-
стающим, опережающим напряжением и в
отсасывающий провод; величины Q, Р и
U с индексами «от», «оп» и «с» относятся со-
ответственно к фазам с отстающим, опере-
жающим напряжением и к свободной фазе.
Расчет УПК проводят исходя из задан-
ных значений необходимого повышения на-
пряжения Д(/От и Д(/Оп в фазах с напряже-
ниями отстающим и опережающим, а также
соответствующих потерь напряжения в си-
стеме внешнего электроснабжения и на под-
станции Д(/'т, &U'on.
Расчет начинается с выбора емкостного
сопротивления УПК на тяговой подстанции.
Емкостное сопротивление устройства
продольной компенсации, установленного в
отсасывающий провод подстанции, по усло-
вию компенсации Д(/от
*6р=А^о:
: (Фот p4~0,5Qon р4-0,5 д/з Роп р); (6.80)
/ 1 Уз \
X I Qon р+ 2 ^от р— 2 7>от Р j ‘ (6-64)
Емкостное сопротивление УПК, вклю-
ченного в отстаюшее плечо питания,
(At/OT-AL'OT с) Uo
хс от = ~. (6,85)
Фот р
Для расчета емкостного сопротивления
УПК в опережающем плече в формулу
(6.85) подставляют соответствующие значе-
ния Д1/оп, Д1/опС, фспр-
Емкостное сопротивление УПК в тяго-
вой сети для плеча с отстающим по фазе
напряжением и с опережающим определяет-
ся соответственно, как:
УС—(Дб'от — 6^о:1Фр’> 1
Xc=(AUon~AG'n)t/o: Qp,|
(6.86)
где фр — расчетная реактивная мощность
в тяговой сети у места установки
УПК-
Расчет количества конденсаторов УПК.
Количество параллельно соединенных кон-
денсаторов равно
^ = /Сим«3 :'Лп> (6-87)
гДе ^сим — среднесуточный ток в интен-
сивный месяц, проходящий через УПК;
/Н1 — номинальный ток одного конденса-
тора; к3 — коэффициент запаса, учитываю-
щий колебания тяговой нагрузки.
66
Полученное N округляется до ближай-
шего большего целого четного числа Л",
так как для выполнения поперечной диффе-
ренциальной токовой защиты все конденса-
торы делят на две группы.
Для УПК в отсасывающем проводе
/спи р —
— I Zchm от+^сим оп//сим от /сим оп ।
(6.88)
где /сим от» /Спм ОП—среднесуточный ток
соответственно опережающей и отстающей
фаз.
Для конденсаторов КСП-0.66/40 коэф-
фициент запаса к3 по опыту эксплуатации
принимается равным 1 <- 1,2.
Для переключаемой УПК количество
параллельно соединенных конденсаторов
при всех включенных трансформаторах
(обычно их два) подсчитывается по формуле
(6.87). Тогда для УПК при одном включен-
ном трансформаторе можно принять
/V — /ном тр : Ли» (6,89)
где /ном тр •— номинальный ток трансфор-
матора.
Количество последовательно соединен-
ных конденсаторов в УПК
М = ХСМ : хс, (6.90)
где хс — емкостное сопротивление одного
конденсатора.
Значение М округляется до ближайше-
го большего целого числа Л1'.
Установленная мощность УПК
Сует — Qhi/Wz N' ,
(6.91)
где QHi — мощность одного конденсатора.
В случае переключаемого УПК Хс оп-
ределяется по формулам (6.80), (6.81) и
(6.85) для двух включенных трансформато-
ров (и соответственно Д[/От и Д1/оп под-
считывают для двух включенных трансфор-
маторов). При одном включенном транс-
форматоре степень компенсации Хс :
: (Увн + -Утр) необходимо иметь наиболь-
шую, но не превосходящую 1. Количество
последовательно соединенных конденсато-
ров при одном трансформаторе ограничива-
ется общим числом конденсаторов, выбран-
ным по режиму работу с двумя трансформа-
торами.
§ 6.6. Расчет несимметрии токов
и напряжений,
создаваемой тяговыми нагрузками
Мгновенное и среднее значения тока
обратной последовательности фазы А на
подстанции [18, 19, 20]
<42=^-/<42M» <6-92)
г-е
^2д = /Ла-°-5(^а + /Са) +
-0,51/3 (/вр-^ср); (6.93)
Z/12M 'Ла Р— °»5(/в Р + Гс р)~
-0>51/з(/Ва-/Са). (6.94)
Здесь 1Аа, 1Ва, 1Са и /Лр, /Вр, /Ср— со-
ответственно активные и реактивные со-
ставляющие токов плеч подстанции, имею-
щих напряжения фаз А, В, С. При тяговой
нагрузке токи одной фазы для двухплечей
и двух для одноплечей нагрузках равны
нулю. .Для определения мгновенного зна-
чения 1А2 в формулы (6.92) — (6.94) под-
ставляют мгновенные значения слагаемых,
а при определении среднего — средние их
значения.
Угол между вектором 1А2 и вектором
напряжения фазы А определяется из
tg<P2=^2M:Z/123. <6-95)
Дисперсия тока /А2
D (М = D (lA) + D (/с), (6,96)
где D (/д), D (fB), D (1С) — дисперсии то-
ков плеч подстанций, имеющих напряже-
ния фаз А, В, С. Одно или два слагаемых в
формуле (6.96) равны нулю.
Напряжение обратной последователь-
ности в продольной ЛЭП, питающей Н тя-
говых и районных подстанций, в месте при-
соединения подстанции i определяется при
точных расчетах путем решения системы
уравнений в случае одностороннего пита-
ния ЛЭП
при двустороннем питании ЛЭП
-Zo
^2i = —Т
A 23
(6.98)
С достаточно хорошим приближением зна-
чение UA2[ можно определить при односто-
роннем питании ЛЭП по формуле
UA 21 = - Z2i + liZ0 Х
X ( 2 ZA2J + Zi 2 : (6-99)
\/=1 /=< + 1 /
з*
67
Рис. 6.3. Схема
при двустороннем питании ЛЭП
*0 -^21
lZ2i + li (l-li)Z0
h 2
В этих выражениях z0 — полное комплекс-
ное сопротивление фазы I км ЛЭП; Z2, —
сопротивление обратной последовательно-
сти районной нагрузки и подстанции j.
Для тяговых подстанций в это сопротив-
ление включается сопротивление первич-
,ной и районной обмоток трансформаторов,
|для районных подстанций — сопротивле-
ние трансформаторов. Остальные обозначе-
ния ясны из рис. 6.3.
На подстанциях без районных нагрузок
следует принять Z2; = оо, на районных
|подстанциях /42/ = 0-
Напряжения обратной последователь-
Сости для других схем можно определять
утем расчета падения напряжения b.UA2l
от токов обратной последовательности. В
йервом приближении
^21. = -Д^д2Г
(6.101)
Три втором приближении напряжение об-
атной последовательности
^2i=^2l—6^2p (6-102)
[де 6Т749/ — падение напряжения до под-
станции i, вызванное в сети токами
fe = t/L.-:Z2y.
Компенсация тока обратной последова-
тельности путем установки устройств попе-
речной компенсации будет обеспечена при
выполнении равенств:
7 J 7 0 г0 . х
/,.4к 'ск-'лР~'сР л°- I (6 103)
где 1А к, 1Вк, 1Ск —токи устройств попе-
речной компенсации фаз .4, В, С; /Др; /узр,
р — реактивные составляющие токов
тех же фаз (плеч);
нагрузок ЛЭП
Х° = I2 -/Са) -(ZZa-ZCa)]‘>
^0= yg~[ZBa-ZCa—2 (Z4a-ZCa)]-
(6.104)
Минимальная суммарная мощность сим-
метрирующей установки получается при
отсутствии КУ на одной из фаз. Для опре-
деления мест установки КУ находят сум-
марные токи 1й всех КУ:
M = ^p + Z^p-2Z^p-2^-i/o
ДЛЯ ^к=0;
zoB=z^p+z^-2z2Jp+
л'о для /Вк = 0;
roC = Z^p + Zbp-2^p-^-'/o
ДЛЯ /Ск = 0.
(6.105)
Принимается вариант, соответствующий
меньшему из значений 10 д, 10 в или /0 с.
Этому варианту будет отвечать равный ну-
лю ток КУ одной из фаз. Токи КУ других
фаз определятся по формуле (6.103). Если
после симметрирования необходимо сни-
зить реактивную мощность прямой последо-
вательности, то следует дополнительно
влючить во все фазы КУ одинаковой мощ-
ности (см. § 6. 4).
§ 6.7. Определение параметров
вольтодобавочных устройств
При расчете системы электроснабжения
с вольтодобавочиыми устройствами (ВДУ)
выполняется определение их расположения
(найти точки к! и к2, рис 6 5), мощности,
основных параметров и типа ЕДУ (одно-
ступенчатое, многоступенчатое, плавноре-
гулируемое). Кроме того, производится
расчет уровня напряжения и” токоприем-
нике поезд:; нэп уст.-ьсчке РДУ в фидер-
ной зоне г. потерь энергия в системе элект-
роснабжения.
Место установки ВДУ определяется на
основании расчитод уровня напряжения
в фидер поп зоне пс> всем блок-участкам.
Чем ближе к середине находятся точки к1 и
к’, тем короче зона к1—к2, в которой повы-
шается напряжение вследствие установки
ВДУ, и тем длиннее головные участки А—к1
и В—к2, на которых напряжение остается
неизменным. Ориентировочно следует при-
нимать расстояние от подстанции до В ДУ
равным^/д — 1/4 длины фидерной зоны. Для
конкретной фидерной зоны предваритель-
но необходимо рассчитать напряжение на
токоприемнике поезда (среднее за время
хода под током) при нахождении поезда по-
очередно на всех ее блок-участках в усло-
виях максимальных размеров движения
(см. формулы, приведенные в гл. 5). На
основании результатов расчетов строится
эпюра напряжений на блок-участках по
всей фидерной зоне (см. рис. 6.5). По зна-
чению наименьшего напряжения Ut судят
об уровне напряжения в данной фидерной
зоне. Проводят на эпюре прямую (/НОрМ =
= const (£7НОрм равно 2700 или 2400 В для
малодеятельных участков). В местах, соот-
ветствующих точкам пересечения прямой с
нижней ломаной, и следует ставить ВДУ.
При этом на головных участках напряже-
ние на токоприемнике будет не ниже 6/норм.
Разность между f/норм и (Д определит
необходимую усредненную добавку напря-
жения, которую должны создавать ВДУ.
Зависимость между фактически создавае-
мой fit/ и максимальной §Um добавкой на-
пряжения, которую может дать ВДУ, оп-
ределяется напряжением контактной сети в
точке установки ВДУ и законом регулирова-
ния. Как правило, 6 Um. Следует
так ставить и настраивать ВДУ, чтобы при
максимальных размерах движения 6 U
было бы близко к bUm.
Разность между 6/НОрм и Ui прибли-
женно определяет 6(/т.
Для имеющихся ВДУ значение 8Um=
= 550 В [21]. Если требуется ВДУ с мень-
шим 6t/m, то прямую на эпюре рис. 6.5 сле-
дует проводить на уровне Ui + 6 Um.
Вольтодобавочные устройства, повышая
напряжение в средней части фидерной зоны
(заштрихованная область на рис. 6.5), вы-
равнивают его вдоль зоны (верхняя лома-
ная линия).
Среднее значение фактической добавки
напряжения определяется для плавнорегу-
лируемого ВДУ по формуле
66' = 617пгФ* (t0) + 67c (Ф* («с)-Ф* («о)] +
-№[Ф* (/0)-Ф* О-
cUk / -0.5/» —0.5/2с\
---—_ \е — е с); (6.106)
-‘я одноступенчатого ВДУ
6(7 = 6(/тФ*(/0), (6.107)
Рис. 6.5. Напряжение вдоль фидерной зоны АВ
при отсутствии (нижняя ломаная) и наличии
(верхняя) вольтодобавочных устройств
точке к, кВ; — среднее квадратичное
отклонение напряжения контактной сети в
точке к, кВ; С/с — уровень стабилизации
напряжения контактной сети в точке к, кВ;
Uq—
Напряжение t/c выбирается как можно
более высоким, но допустимым по услови-
ям работы электроподвижного состава, на-
пример 3800 В. Расчет UK и о(/к произво-
дится при условии нахождения поезда на
/-том блок-участке и максимальных разме-
рах движения [22] по формулам, приведен-
ным ниже для расчета потерь энергии.
Кривые рис. 6.6, построенные на осно-
вании формул (6.106) и (6.107), позволя-
ют оценить целесообразность применения
одноступенчатого или плавнорегулируе-
мого ВДУ; многоступенчатое ВДУ зани-
мает промежуточное положение.
Поскольку при одноступенчатом ВДУ
меньше мешающие напряжения, начи-
нать расчет следует с него (рис. 6.6, с), а
если не удается получить необходимого
значения о(/, переходить к плавнорегули-
руемому ВДУ (рис. 6.6, б).
Д0-Дк UC-UK
,о—--------; Д =
а(7к ГС7к
Ф* (Г)
1
"|/2л
Рис. 6.6. Зависимость среднего значения добааки
напряжения в = bUI^Um, создаваемой односту-
пенчатым (а) и плавнорегулируемым (б) ВДУ, от
величин Uс и С7к при О’ — 0,1 кВ (сплошные кри-
вые) и 0,2 кВ (штриховые)
"-::тт:я по таблице нормированного нор-
..-z.-;oro распределения; UK — среднее
-1?:-.ие напряжения контактной сети в
69
Добавка напряжения 667; от двух В ДУ
на токоприемнике поезда, находящегося на
t-том блок-участке, составит
:/+
+ &U2lDi:l, (6.108)
где 66'< — добавка напряжения (среднее
значение) от первого ВДУ (определяется
по кривым рис. 6.6, а и б); 667 2 — т0 же от
второго ВДУ.
Средний уровень напряжения па токо-
приемнике поезда за время потребления им
энергии на 6-том блок-участке при нали-
чии ВДУ
^вду = ^ + ^- (6.109)
Номинальный ток ВДУ определяется
при максимальных размерах движения по-
ездов. Ток ВДУ равен току контактной се-
ти в точке установки ВДУ. Средний ток
ВДУ в точке к1 (см. рис. 6.5).
^ВДУ1=^Л—(6.110)
где IА — средний ток от подстанции А в
сторону зоны АВ, подсчитанный в предпо-
ложении, что поезда не потребляют ток на
участке А — к!\ Гв — средний ток от под-
станции В в сторону зоны АВ, подсчитан-
ный в предположении, что поезда не потреб-
ляют ток на участке к1—В.
Ток ВДУ в точке к2 определяется ана-
логично.
Для ВДУ, установленного в точке к1,
1 ;ВДУ = (/Э'л)2 + ('эй)2 ~™А (6 • 111)
где /' А и /'в—эффективные токи соответ-
ственно от подстанций А и В, подсчитан-
ные при тех же предположениях, что и сред-
ние токи.
Номинальная мощность ВДУ
Рном = т Iном (6.112)
Потери энергии в системе электроснаб-
жения с ВДУ складываются из потерь энер-
гии в контактной сети и в ЛЭП 10 кВ, пита-
ющей ВДУ. Потери энергии в контактной
сети при наличии ВДУ, уменьшаются, но
незначительно, поэтому подсчитываются по
обычным формулам (см. гл. 5). В фидерной
зоне двустороннего питания включают по
Два ВДУ встречно. При связанной работе
оба ВДУ дают одинаковые добавки напря-
жения; уравнительные токи и потери от
них отсутствуют. При несвязанной работе
двух ВДУ возможно возникновение урав-
нительных токов. Средние потери мощно-
сти от уравнительных токов
Д-Ру р = (66/х- 6П2)2 : Яф8+D [667х] +
+ О[6672]:7?фз, (6.113)
где 667х и 66/2 — средние значения добавки
напряжения соответственно первого и вто-
рого ВДУ; D [667х] и D [6672] — соответ-
ствующие дисперсии добавок напряжений,
В2; PcjB—сопротивление фидерной зоны, Ом.
Средние значения добавок напряжения
и их дисперсии для расчета А Рур опреде-
ляются при среднесуточных размерах дви-
жения поездов. Значения 667 определяются
70
по формуле (6.106) или (6.107). Диспер-
сия добавки напряжения от ВДУ
D [667] = 667|—(667)2, (6.114)
где 667э — эффективное (среднее квадра-
тичное) значение добавки напряжения, В;
667 — среднее значение добавки напряже-
ния, В.
Для плавнорегулируемого ВДУ
667| = (667т)2 Ф* (М +
+ 672 [Ф* (6С)-Ф* (/«)] +
+ 267С67К[Ф* (б0)_ф*()с)]_
, —о,5<2 —0.5Г2'
----——\е ° —е
ф(672 ф-Р [67к]) [Ф* (tc) -Ф* (60)1-
2’Д'к В'к + С [67к]/с —о,об2
—------------------------- У f с-4-
Д/2л
"i" Р [6^к1 to
~]/2п
-0.S/2.
(6.115)
Для одноступенчатого ВДУ
66/2=(667т)2 Ф*(60).
(6.116)
В этих формулах 67к и о^ к определяются
при среднесуточных размерах движения
поездов. Воспользовавшись методом, из-
ложенным в [22], получим
67к = 6/хх—А67ц—Д67к.
Здесь 6/хх — напряжение холостого хода
подстанций; Д67п, Д67к — снижение напря-
жения в точке к за счет потерь напряжения
соответственно на подстанциях и в контак-
тной сети:
п
= и Д67к = У, Дн"у ,
7=1
где р — эквивалентное сопротивление тяго-
вых поцстанций; /п — средний ток под-
станции.
Дику = г/у /оу —-
при /0; < 1К,
Au'^j=rIjlK—J— при /Оу > Zb-
Средний ток перегона /
здесь Ijp — средний ток поезда за время
хода tj по перегону /; t — время хода поезда
по фидерной зоне; т — среднесуточное чис-
ло поездов, одновременно находящихся
в фидерной зоне т = nN : Л'с; г — сопро-
тивление 1 км контактной сети и рельсов;
п — максимально возможное число поездов
в фидерной зоне.
Дисперсия напряжения в точке к без
ВДУ
P[6/K] = D[6/n] + £>[A67Kb
неизменным. Ориентировочно следует при-
нимать расстояние от подстанции до ВДУ
равным^з — гД длины фидерной зоны. Для
конкретной фидерной зоны предваритель-
но необходимо рассчитать напряжение на
токоприемнике поезда (среднее за время
хода под током) при нахождении поезда по-
очередно на всех ее блок-участках в усло-
виях максимальных размеров движения
(см. формулы, приведенные в гл. 5). На
основании результатов расчетов строится
эпюра напряжений на блок-участках по
всей фидерной зоне (см. рис. 6.5). По зна-
чению наименьшего напряжения Ut судят
об уровне напряжения в данной фидерной
зоне. Проводят на эпюре прямую 1/норм =
= const (Пнорм равно 2700 или 2400 В для
малодеятельных участков). В местах, соот-
ветствующих точкам пересечения прямой с
нижней ломаной, и следует ставить ВДУ.
При этом на головных участках напряже-
ние на токоприемнике будет не ниже Дцорм-
Разность между Дпорм и Ui определит
необходимую усредненную добавку напря-
жения, которую должны создавать ВДУ.
Зависимость между фактически создавае-
мой 6(7 и максимальной 6(7т добавкой на-
пряжения, которую может дать ВДУ, оп-
ределяется напряжением контактной сети в
точке установки ВДУ и законом регулирова-
ния. Как правило, 6U <С 6Um- Следует
так ставить и настраивать ВДУ, чтобы при
максимальных размерах движения
было бы близко к f>Um.
Разность между ЙПорм и Ut прибли-
женно определяет 6t7m.
Для имеющихся ВДУ значение 6t7m=
= 550 В [21]. Если требуется ВДУ с мень-
шим 6t/m, то прямую на эпюре рис. 6.5 сле-
дует проводить на уровне Ui + 6 Um.
Вольтодобавочные устройства, повышая
напряжение в средней части фидерной зоны
(заштрихованная область на рис. 6.5), вы-
равнивают его вдоль зоны (верхняя лома-
ная линия).
Среднее значение фактической добавки
напряжения определяется для плавнорегу-
лируемого ВДУ по формуле
бС' = 61УтФ* (;<>) +(7С [Ф* (<с)-Ф* (*«)] +
Ь'и [ф* (М-Ф* о-
гУк ^ — 0,5/» е—0.5/2с'
V 2л
(6.106)
для одноступенчатого ВДУ
6Д = бДтФ*(/0), (6.107)
где
О'оТ',; Дс-Пк
^0— 1 Д — -
аС/к %-к
</-*(')—i e~°-5x‘dx~
V 2л J
— оо
берется по таблице нормированного нор-
мального распределения; UK — среднее
значение напряжения контактной сети в
Рис. 6.5. Напряжение вдоль фидерной зоны АВ
при отсутствии (нижняя ломаная) и наличии
(верхняя) вольтодобавочных устройств
точке к, кВ; Gg к — среднее квадратичное
отклонение напряжения контактной сети в
точке к, кВ; Uc — уровень стабилизации
напряжения контактной сети в точке к, кВ;
ив ис~ьит.
Напряжение Uc выбирается как можно
более высоким, но допустимым по услови-
ям работы электроподвижного состава, на-
пример 3800 В. Расчет UK и произво-
дится при условии нахождения поезда на
i-том блок-участке и максимальных разме-
рах движения [22] по формулам, приведен-
ным ниже для расчета потерь энергии.
Кривые рис. 6.6, построенные на осно-
вании формул (6.106) и (6.107), позволя-
ют оценить целесообразность применения
одноступенчатого или плавнорегулируе-
мого ВДУ; многоступенчатое ВДУ зани-
мает промежуточное положение.
Поскольку при одноступенчатом ВДУ
меньше мешающие напряжения, начи-
нать расчет следует с него (рис. 6.6, а), а
если не удается получить необходимого
значения cU, переходить к плавнорегули-
руемому ВДУ (рис. 6.6, б).
Рис. 6-6. Зависимость сред !ст-! гия добавки
напряжения ц == создаваемой односту-
пенчатым {а) и плавнорегулируемым (б) ВДУ. от
величин Uc и U« при С = 0,1 кВ (сплошные кри-
вые) и 0,2 кВ (штриховые)
69
Дисперсия потерь напряжения на под-
станциях
П[7/п]=р2П[/11],
где В[/П]=/2П—/2;
здесь /Эп, — соответственно эффектив-
ный и средний токи подстанции при средне-
суточных размерах движения поездов; оп-
ределяются по формулам гл. 3.
Дисперсия потерь напряжения в кон-
тактной сети
B[At41= Z] Г>
7==1
D [Ли»у] = £>[/;] ПРИ 1Ы< Z«>
D [AttKj] Z PIZj] ПРН > ZK’
/Ь=(Р/)7₽Э; zW/)2/?₽;
7;рэ = 1,08a; / 2p; aj = tj : tjm;
p^mtj-.t.
Средний и эффективный токи ВДУ
представляют собой соответственно средний
и эффективный токи контактной сети в точ-
ке к установки ВДУ. Эти токи рассчитыва-
ются по формулам (6.110) и (6.111). Однако
для нахождения потерь энергии следует
определять токи в точке к при среднесуточ-
ных размерах движения поездов.
Средняя мощность, потребляемая ВДУ
из ЛЭП 10 за сутки:
где Z/j — среднесуточный ток в точке к
контактной сети; 677 — среднее значение
добавки напряжения от ВДУ при средних
(за сутки) размерах движения поездов.
Эффективное значение среднесуточной
мощности, потребляемой ВДУ:
7>вп = 7эк 677Э,
где 7ЭК и 677э определяются при среднесу-
точных размерах движения поездов.
Потери мощности от уравнительных то-
ков Л-Рур в зависимости от значений на-
пряжения контактной сети в точках к! и
к2 можно определить из рис. 6.7. Функция
ДРур представляет собой седлообразную
поверхность. Линии пересечения этой
поверхности горизонтальными плоскостя-
ми — линии уровня — представлены на
рис. 6.7, на котором можно различить зоны 1
и 2 (см. штриховку на границах зон). Зона 1
соответствует таким значениям 77к1 и 77к2,
при которых ЛРур не превышает 40 кВт.
Ориентируясь на зону /, можно выбрать
приемлемые значения 77гд и 77к2, несколь-
ко меняя расположение обоих ВДУ. Ли-
нии уровня позволяют количественно оце-
нить, в какой мере изменяется ДРур при
одновременном изменении 77к1 и 77к2 во
всем диапазоне их возможных значений.
Кривыми рис. 6.7 можно пользоваться
Рис. 6.7. Потери мощности ДРур от уравнительных
токов (точки и линии уровня) в функции средних
напряжений Uki и 1/к2 при Яфз—2,7 Ом, Uc—
= 3800 В. 6 (7m = 550 В,
П[Пк1] = П1Пк2] = 2002В2
при любых значениях Рф3, достаточно из-
менить ДРур обратно пропорционально Дф3.
Вольтодобавочные устройства получа-
ют питание от продольной линии передачи
10 кВ, мощность потерь в которой
дрлэп =3Z 1л ro 1Aki,
где гв — активное сопротивление 1 км
ЛЭП 10 на фазу.
Полный фазный ток в ЛЭП 10 кВ
Лл = У'/1ла + Илр.'
Активная составляющая тока
. Рул , ДР ст
'1ла— _ •
771л р 3 771л
где ДРСТ — потери в стали трансформатора
ВДУ, кВт; 77зл = 10,0 кВ.
Реактивная составляющая тока
Ллр- .J” ^Фвду+Тх,
V О <71Л
где / — ток намагничивания берется в
процентах от /ном по паспорту трансформа-
тора;
Фвду = arccos км-
Здесь км — коэффициент мощности ВДУ.
Для одноступенчатого ВДУ км = 0,95, для
плавнорегулируемого км = bUlbUTn,
где 677 •— определялось выше при средне-
суточных размерах движения.
Годовые потери энергии в ЛЭП ЮкВ,
питающей ВДУ:
А^лэп = д^лэп^ где = ®760 ч.
Сечение проводов ЛЭП 10 кВ выбирает-
ся по экономическим соображениям, подоб-
но тому как определяется экономическое
сечение проводов контактной сети (см.
гл. 5).
71
Технико-экономическая эффективность
ВДУ, по сравнению с традиционным спо-
собом усиления фидерной зоны путем соору-
жения дополнительной подстанции, опре-
деляется по приведенным годовым расходам,
как это принято в экономических расчетах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шницер Л. М. Нагрузочная способность
силовых трансформаторов. М., Госэнергоиздат,
1953. 112 с.
2 Тер-Оганов Э. В. Основные положе-
ния алгоритма расчета трансформаторной мощно-
сти тяговых подстанций на ЭВМ. — Труды/Всесо-
юз. заочн. ин-т инж. ж. д. трансп., 1973. вып. 65,
с. 132—119.
3. Баранов А. М. Рациональная загрузка
двухпутных линий. — Труды/Всесоюз. н.-и. ин-т
ж. д. трансп., 1968, вып. 361 с. 21—28.
4. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятно-
стей. М., Наука, 1965. 400 с.
3. Пугачев В. С. Введение в теорию ве-
роятностей. М., Наука, 1965, 367 с.
6. Г у р с к и й Е. И. Теория вероятностей с
элементами математической статистики. М.» Выс-
шая школа, 1971, 328 с.
7. Марквардт Г. Г., Т е р - О г а и о в
Э. В. Определение необходимой трансформатор-
ной мощности при случайном характере графика
нагрузки. — Электричество, 1973, № 6. с. 46—49.
8. М а р к е а р д т Г. Г., Т е р - О г а н о в
Э. В., Ш у г у р о в В. А. Прямой расчет транс-
форматорной мощности тяговых подстанций. —
Труды/Моск. ин-т ж. д. трансп., 1976, вып. 487.
с. 138—194
9. Марквардт К. Г., Марквардт
Г. Г.^ ШугурОЕ В. А. Учет роста нагрузки
тяговой подстанции при выборе ее трансформатор-
ной мощности. — Труды/Моск. ин-т инж. трансп..
вып. 480, 1975, с. 100—104.
10. К и с л я к о в В. А. Определение мощно-
сти тяговых подстанций переменного тока. — Тру-
ды/Моск. ин-т инж трансп., 1962, вып. 144,
с 4—9
11. " СНиП II—39—76, часть П;_ Нормы проек-
тирования. М., Стройиздат, 1977. 72 с.
12. Н и к и т и н Ю. М. Расчет уставок регу-
ляторов напряжения. — Труды/Всесоюз. заочн, ин-т
инж. трансп. 1976, вып. 86, с. 65—67.
13. Марквардт Г. Г. Применение теории
вероятностей и вычислительной техники.
Транспорт, 1972, 224 с.
14. Марквардт Г. Г.,~ Герман Л.
Расчет поперечной емкостной компенсации
М.
. civ-ici - —------- —на
электрифицированной железной дороге. — Элект-
ричество, 1976, № 1, с. 33—36.
15. Указания по компенсации реактивной мощ-
ности в распределительных сетях. М. Энергия,
1974, 72 с.
16. Методика определения оптимального зна-
чения реактивной мощности, передаваемой в сеть
потребителя. РГМ334.70.1—76. Минэнерго СССР.
М... 1976. 24 с.
17. Гер м а н Л. А., Ш е л о м И. А. Размеще-
ние и выбор сопротивления продольной емкостной
компенсации электрифицированных железных до-
рог. — Вестник ВНИИЖТ, 1975, К? 5, с. 17—21
18. М а р к в а р д т К. Г. Энергоснабжение
электрических железных дорог. М., Транспорт,
1965, 464 с.
19. Т а м а з о в А И. Несимметрия токов и
напряжений, вызвгеаемая однофазными тяговыми
нагрузками. М., Транспорт, 1965, 235 с.
20. Мамошин Р. Р, Повышение качества
энергии на тяговых подстанциях дорог переменно-
го тока., М., Транспорт, 1973, 224 с.
21. Кисляков В. А. Испытания опытных
образцов вольтодобавочных устройств (ВДУ) при
их работе на контактную сеть. — Тр. МИИТ, 1978,
вып. 604, с. 72—89.
22. К и с л я к о в В. А. Потери энергии в си-
стеме электроснабжения с ВДУ. — Тр. МИИТ,
1978, вып. 604, с. 46—55.
Глава 7
РАСЧЕТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПРИ РЕКУПЕРАТИВНОМ ТОРМОЖЕНИИ НА Э. П. С.
§ 7.1. Расчет нагрузок подстанций
Расчет системы электроснабжения участ-
ков постоянного тока в случае применения
рекуперации [1] следует проводить с учетом
внешних характеристик тяговых подстан-
ций и наличия установок для приема избы-
точной энергии рекуперации на линии.
Если характеристики тяговых подстан-
ций близки к линейным, то с некоторым при-
ближением можно применить формулы
(3.12) — (3.15), (3.107) — (3.111), подстав-
ляя токи рекуперирующих поездов с об-
ратными знаками. Такой подход к опреде-
лению нагрузки трансформаторов преобра-
зовательных агрегатов допустим в том слу-
чае, когда все они являются выпрямитель-
но-инверторными. Если же на подстанции ус-
тановлены только выпрямительные агрега-
ты и для приема избыточной энергии при-
менены резисторы, необходимо ввести сле-
дующие уточнения.
Эффективная мощность выпрямитель-
ных агрегатов подстанции за период Т
Р20 = (1-б)Р2, (7.1)
где Р2Э = /2Р2.
За время работы выпрямительных агре-
гатов
^Е = ^о = (!-₽),
где 6=Р—/оф :
3 = 0,5—Фо (/:о),
(7-2)
(7-3)
где I — средний ток; с = ~[/D [/] — сред-
нее квадратичное отклонение тока подстан-
ции, определяемое по формулам главы 3 с
учетом токов рекуперации; /2 = (7)2 + о2—-
квадрат эффективного тока подстанции; <р—
плотность вероятности нормального рас-
пределения
1 (/2)
<Р=Т7=е 202 . (7.4)
Е2л
Функцию Лапласа Фо (х) при х = I/о и
<р находят по таблицам [2—5]. Величины 6
и Р могут быть определены также по кривым
рис. 7.1.
Нагрузку понизительных трансформа-
торов, если все агрегаты выпрямительно-
инверторные, надо определять по Рэ.
При установке на подстанции пв выпря-
мительных и п„ выпрямительно-инвертор-
ных агрегатов нагрузка на один выпрями-
тельный агрегат, отнесенная к периоду Т,
определяется из выражения
(7.5)
отнесенная ко времени работы выпрямите-
лей —
E|b1=^1 : (•-₽) (7.6)
Нагрузка одного выпрямительно-ин-
верторного агрегата за период Т определя-
ется из выражения
Найденные по формулам (7.5) — (7.7)
эффективные мощности могут быть исполь-
зованы, в частности, для расчета потерь
энергии в агрегатах.
При расчете системы электроснабжения
участков, электрифицируемых на перемен-
ном токе, все формулы для определения
средних, средних квадратичных токов, по-
терь напряжения и потерь энергии, приме-
няемые для расчетов на участках постоян-
ного тока, справедливы без каких-либо ог-
раничений. Однако нельзя принимать коэф-
фициенты мощности всех нагрузок равными
среднему значению. Расчеты следует вести
раздельно для активной и реактивной соста-
вляющих токов или мощностей нагрузок.
Активные составляющие тяговых и рекупе-
ративных токов (мощностей) берут с разны-
ми знаками, а реактивные с одинаковыми.
Рис. 7.1. Кри-
вне для опре-
деления пара-
метров. необ-
ходимых для
расчета эф-
фективной
мощности аг-
регата
73
§ 7.2. Статистическая линеаризация
характеристик тяговых подстанций
Реальные характеристики подстанций с
приемниками избыточной энергии рекупе-
рации всегда нелинейны (рис. 7.2). Прибли-
женный учет нелинейности характеристик
Линеаризованная внешняя характеристика
подстанции представляется в виде
77 = (7ОЭ—ра 7°. (7.12)
§ 7.3. Выбор числа и мощности
приемников избыточной энергии
рекуперации
Рис. /-2. Внешние характеристики подстанции:
а — с одинаковым наклоном в области положи-
тельных и отрицательных токов; б — с большим
наклоном в области отрицательных токов; в — с
отрицательным наклоном в области отрицательных
токов; г — с резисторными приемниками избыточ-
ной энергии рекуперации
может быть выполнен при помощи их стати-
стической линеаризации. В этом случае
определяется среднее напряжение на шинах
подстанции
^=^ор — Рр^° —
—(1 —Р°) [дп0+(рт-Рр) Г»1-
— (Рт—Рр)Ф°а°. (7.8)
где t/op — напряжение холостого хода в
режиме приема избыточного тока рекупера-
ции (рис. 7.2, б).
ДПо = Пор-Уо (7-9)
Значения Р°, о0 определяются по форму-
лам (7.3), (7.4) при 1=1° и D [/] = D [7]°.
Далее определяется эквивалентное со-
противление подстанции
Расчеты мощности и выбор расположе-
ния приемников избыточной энергии ре-
куперации (ИЭР) производят исходя из до-
статочно вероятных поездных ситуаций, при-
водящих к большим избыточным токам.
На однопутных участках рекомендует-
ся выбирать приемники ИЭР по наиболь-
шему расчетному числу поездов на уклоне
при отсутствии поездов в режиме тяги. На
двухпутных участках следует принимать,
что в режиме рекуперативного торможения
находится максимально возможное количе-
ство поездов, а в режиме тяги минимально
возможное.
При составлении расчетной схемы значе-
ния токов тяги и рекуперации определяют
на основании тяговых расчетов для такого
расположения поездов, которое дает на-
ибольшие избыточные токи, учитывая за-
данное ограничение напряжения на токопри-
емнике.
Как правило, наивыгоднейшим будет
такой вариант расстановки приемников
ИЭР, при котором суммарный избыточный
ток, а следовательно, и суммарная избы-
точная мощность ИЭР минимальны.
С учетом приведенных выше соображений
составляют расчетную мгновенную схему,
на которой указывают токи тяги и рекупе-
рации (рис. 7.3). Токи тяги берут непосред-
ственно из тяговых расчетов, а токи реку-
перации /р пересчитывают исходя из усло-
вий неизменной мощности рекуперативного
торможения:
7р = 7pr t/pr : t/p, (7.13)
где /рг — ток рекуперации по тяговым рас-
четам; (7рГ — напряжение, принятое в тя-
говых расчетах для режима рекуперации;
(7р — действительное напряжение при ре-
куперации; можно принять t/p = 3700 В.
р2э = |3«(1-£°)
А^о Ч~ (рт —Рр) 7°
о0
+ ₽«Р2 + (1-₽«) Р2т~(Рт-Рр)2 (<Р°)2 +
Рис. 7.3. Расчетная мгновенная схема
и
хода
Д(70+рт 7°
4-2 роРт
о0
+ Рр+
о0
„ 7°
+ (1 —2р°) Рр Рт Г*
(р° (7.10)
эквивалентное напряжение холостого
(7.П)
* При составлении расчетной мгновенной
схемы методами, изложенными выше, пред-
варительно определяют токи всех тяговых
подстанций в предположении, что наклон
их характеристик такой же, как и в ре-
жиме выпрямления, или без учета внутрен-
них сопротивлений подстанций. Токи неко-
торых подстанций получатся отрицатель-
ными. На этих подстанциях и намечается
установка приемников ИЭР.
Затем определяют токи приемников ИЭР.
Выделяют мгновенные схемы, ограниченные
(7оэ — U + Рэ 7°.
74
слева и справа тяговыми подстанциями 1 и
Н, работающими в режиме выпрямления
(см. рис. 7.3). Остальные подстанции рабо-
тают в режиме приема энергии рекупера-
ции. На расчетной схеме указывают для
подстанций 1 и Н токи нагрузки 101 и
^ОН от зон’ Расположеннь1х соответственно
слева и справа от них. Токи /С1 и /(Ш най-
дены без учета внешних характеристик под-
станций. Указывают также нагрузки элект-
ровозов, находящихся в режиме тяги (/т)
и в режиме рекуперативного торможения
(/р) в виде конкретных чисел, и искомые
токи /и2, /из.) --. 7И, н—1 приемников ИЭР.
Токи приемников ИЭР определяют исходя
из минимума их суммы, при следующих ог-
раничениях:
1. Напряжение 1/р в месте расположе-
ния рекуперирующих электровозов не долж-
но превышать максимального допустимого
^шах-
2. Напряжение £7И на подстанциях с
приемниками ИЭР не должно быть ниже на-
пряжения холостого хода в режиме выпрям-
ления ив.
Этим ограничениям соответствуют не-
равенства, составленные для /г-того электро-
воза и /г-того приемника ИЭР:
£7рЬ=С70 —(1— —) (pi /01+
h k
+ У RtI I-ri— УI Rpi7pi +
f= 1
, Rpk
' R
где px и pH— внутреннее сопротивление под-
станций соответственно 1 и И; R — общее
сопротивление тяговой сети между под-
станциями 1 и Н, включая их внутренние
сопротивления (рх и рну, Rp i —сопротив-
ление тяговой сети от подстанции 1 до места
расположения рекуперирующего (-того
электровоза, включая сопротивление рг;
RT i — то же до t-того электровоза в тяго-
вом режиме; RK i — то же до i-того прием-
ника ИЭР; /т i — ток (-того электровоза,
работающего в тяговом ре?киме; /р ; — то
же в режиме рекуперации; Ia t — ток
1-того приемника ИЭР; /г — номер ближай-
шей к рекуперирующему электровозу /г-тя-
говой нагрузки слева от него; п — то же
ближайшего приемника ИЭР; L — общее
количество тяговых нагрузок; s — номер
ближайшего к /г-тому приемнику ИЭР элек-
тровоза в тяговом режиме слева от приемни-
ка; t — номер ближайшего к Л-тому при-
емнику ИЭР рекуперирующего электрово-
за, находящегося слева от приемника; М —
общее количество рекуперирующих элект-
ровозов.
Неравенств (7.14) должно быть столько,
сколько имеется электровозов в режиме ре-
куперации М, а неравенств (7.15) —
И — 2; всего будет М -f- Н — 2 нера-
венств.
Неравенства (7.14), (7.15) заменяются
соответственно равенствами:
Н— 1
У aiki hit—Х1к—Ь^’, (7.16)
г = 2
(=2
Н~ 1
У a2hl hi- Vx2k — b2ll .
(7.17)
Рн^он~г' X (R
i = h+i
M
- V IviA-
i=k + l
H—l
У (R— Rai) hit
щ У (R-R^I.t-
i = s-]~ I
M
- X (R-R^hi-y
i=t+\
H — I
(R — Ru.i) hit
(7-14)
(7.15)
Здесь
«Ш = (1—Rpfc : R) Rai R при Ri < Rk; ' aikt — (1 — Rat • R) Rj>k : R при Rf > Rp; azhi = (1 — Rnk R) Rai R при Rt < Rh; a2ki = (1 — Rai R) Rah : R при Ri > Rft; , f, R?k \ 1 v Rp/ ,
—- A - c£ a? p. cc - Ct; p 2 L —•= > 8 II " " 7 = * 1 -? JI , - £ * s 7^ £ 5 °* 'P( — — )A( -
/ , Rah % 4 -- I — \ R R \ (v Jhn / R \?= 1 — Ivl
75
(7.18)
В формулах (7.16) и (7.17) х1к, х2к—
добавочные неизвестные.
Токи от /;,2 до /и должны удовлетво-
рять уравнениям (7.16), (7.17) и условию
минимума формы
'и1, пли /- V /пг=о. (7.19)
Задача может быть решена при помощи
симплекс-метода [6,7] в следующем поряд-
ке:
1. В уравнение (7.16), куда дополнитель-
ные неизвестные входят со знаком минус,
вводятся искусственные неизвестные у1к,
при этом система уравнений может быть за-
писана так:
н— 1
!/1ЬЧ~ У aihi
Т-! <7-20>
-Я'2Л + У °2fez Лп = ^2Й-
1 = 2
Первые неизвестные в левой стороне назы-
ваются базисными.
2. Составляется форма
F
м
У ул-
k=i
Она записывается в виде
н— 1 м
F + Z А Ли- S х-л^В, (7.21)
I = 2 k = 1
где
Л( м
Ai= У s= 2
fe=i fe=i
3. Составляется первая симплекс-таб-
лица (табл. 7.1), в которую вносят коэффи-
циенты при неизвестных и свободные члены
уравнении к (7.20) и формы (7.19) и (7.21).
Таблица 7.1
Первая симплекс-таблица для минимизации суммарной мощности приемников МЭР
Базисные неизвест- ные Свободные члены 'и. 1~П •»! Х11 *1211 Х22 т сд X у 11 , • • V1M ...
Ун bih 011-2 1 -и Г I v —1 0 0 С 1 0
~*У1м 6IAI 7 сГ 0 —1 0 0 0 1
|П1Л12 1
Х22 fe22 rz222 !а2,2, /7—1 0 0 1 0 0 0
х2, Н—1 I-/7 ‘Zq см 7 X е' \—н ‘I—И ‘ZD 0 0 0 1 0 0
F В Аг АН-1 —1 —1 0 0 0 0
f 0 — 1 — 1 0 0 0 0 0 0
76
4. В каждой строке (от t/ц до yiM) рас-
сматривается отношение свободного члена
к коэффициенту при /п2 (или к коэффициен-
ту при другом небазисном неизвестном в
тех столбцах, в которых в форме F коэффи-
циенты положительны) и находится строка,
где это отношение имеет наименьшее зна-
чение. Пусть этому соответствует коэффи-
циент а1М9 при /и2, который в этом случае
называется разрешающим элементом. Рас-
положение этого элемента отмечается в таб-
лице стрелками.
5. Все числа строки с разрешающим эле-
ментом делят на разрешающий элемент. По-
лученную таким образом строку записыва-
ют вместо прежней с взаимной лерсстанов-
КОП /д2 И У
Новый столбец с г/! Л1 можно из последу-
ющих таблиц исключить.
Из каждой другой строки вычитают
вновь полученную строку, умноженную на
коэффициент при 1п2 соответствующей стро-
ки исходной таблицы. В результате получа-
ется новая таблица, в которой базисной не-
известной является величина /п2 вместо
у1М. Такое последовательное преобразова-
ние таблицы производится до тех нор, пока
все искусственные неизвестные ;/и. ...,
у1М станут небазисными и форма F будет
равна нулю. С этого момента из последую-
щих таблиц могут быть исключены как ис-
кусственные неизвестные, так и форма F.
Расчет считается законченным, если в по-
следней таблице все коэффициенты при не-
известных в форме f отрицательны.
Базисные величины приравнивают сво-
бодным членам, а небазисные — нулю.
В противном случае рассматривается какой-
либо столбец таблицы с положительным
коэффициентом при неизвестном в форме
f. Находится, как и выше, строка, где от-
ношение свободного члена к коэффициенту
при неизвестном в выбранном столбце наи-
меньшее, к производится преобразование
таблицы по указанному выше правилу.
Процедура повторяется до тех пор, пока
коэффициенты при всех неизвестных в фор-
ме f не станут отрицательными. Когда это
достигнуто, неизвестные ! [!2, ..., /..
входящие в базисные, приравниваются со-
ответствующим свободным членам, а ос-
тальные — нулю.
§ 7.4. Расчет избыточной энергии
рекуперации
Порядок расчета избыточной энергии
следующий [1]:
1. Кривые тока поездов, полученные
при тяговых расчетах, раскладывают меж-
ду подстанциями.
2. Фидерные зоны разбивают на пере-
гоны (условные перегоны).
3. Находят средние значения первой,
второй, третьей и четвертой степеней токов,
потребляемых поездами от расчетной под-
станции. Эти значения для поезда типа g на
перегоне / пути f обозначены соответствен-
но /;/7. rgji, rgjV г^.
4. Определяют первые четыре началь-
ные момента, отнесенного к подстанциям
тока каждого перегона (для подстанций
у — 1, у и у + 1). Начальные моменты от
тока перегона у на пути f
(7-22>
g=i
где г — порядок начального момента, рав-
ный 1, 2, 3, 4.
5. Определяют первые четыре началь-
ные момента токов тех же подстанций от на-
грузок каждого пути отдельно:
(7.23)
-(^2+V Pb-Wh (7-24)
1 = 1
7з = з7//}-2(7})3-^ [2(7уу)3—
l=i
—3-ГЛ 7yf-rJ'yf]; (7.25)
7=6(7; -12 Tf н- з (7J)2 -
4-4/у 7«- [6 (Туу)4-12(7j7)2 +
i=i
+4rj/7Jf+3(/Jf)2-7J/]. (7.26)
Здесь nf — число перегонов в подстан-
ционной зоне на пути f.
6. Определяются средние токи подстан-
ций у—1, у и у1 как суммы первых на-
чальных моментов нагрузок этих подстан-
ций ог поездов на всех путях.
7. Находятся дисперсия, третий и чет-
вертый центральные моменты нагрузки под-
станций от каждого пути:
D И/=7|-(/})2: (7.27)
Н/з=/7-37}7^ф-2(^)3; (7.28)
Р/4 = Tf -4If +6 (Г;)2 7? -3 (Т,)4. (7.29)
8. Определяют центральные моменты
полных нагрузок подстанций:
D [/]° = (о°)2= D [1]у;
f = i
s
Рз= У Ру,;
f=i
р4 = з{(О [7]0)2_ 2 Wlf2j +
(7.30)
(7.31)
S
2 hr
f=I
(7.32)
9. Определяют асимметрию и эксцесс
нагрузки рассматриваемой подстанции:
S°y = ^v :(о’)3; (7-33)
^ = ^Ч°д)4-3- <7-34>
77
10. Для подстанций у — 1 и у + 1
определяют перепады напряжений
и Л UB по формуле (7.9) и по (7.3), (7.4)—
параметры ро_р ₽®+1, Ф®_р ф«+1.
11. Для подстанций у — 1 и у + 1 на-
ходят средние напряжения по формуле (7.8),
Рэ ?/-i и рэ, y+i по формуле (7.10) и
и 17оэ,г/+1 по формуле (7.11).
12. Определяют средние токи подстан-
ций с учетом различных напряжений холо-
стого хода:
(О®)3
(Т5
У
D Ш®2
£„ = а4---------— №
1 т D [/]2 V
15. Находят параметры [2—5]:
TP- = Го----। —^ог/-2
и— 1 '</—!' р
2
(7.38)
(7.39)
(7.40)
, Uttsy—i— .
Ry-i
тут __ То । j
у р
Kv-1
, Onyp—O^oay+i
^т— ™-----। kW+i~ t4pp
Ж-'у+1 + p
'У
, ^03^+1-0оу-’г2
Ry+i
(7.35)
где Rv-2, Ry-i, Rv, Ry+i — сопротивления
тяговой сети соответственно между под-
станциями у — 2 и у — 1, у — 1 и tj, у к
#4-1. # 4" 1 и # 4~ 2.
Напряжения холостого хода UBjy—2 и
UOy+2 подстанций у — 2 и у + 2 можно
принять соответствующими их значениям
в режиме тяги. При уточненном расчете надо
линеаризовать характеристики этих под-
станций.
13. Определяют коэффициенты о.у—ху,
а.уу и o-y+i,y по точным формулам (3.13),
(3.14), (3.15) или по приближенным (3.13')
(3.14'), (3.15'). Эти коэффициенты опреде-
ляют по значениям рр у и рэ>г/+1.
14. Определяют средний ток, диспер-
сию, асимметрию и эксцесс с учетом внеш-
них характеристик подстанций у:
1у = au-i, у 1 у'- 1 + ауу Ч' +
+ «р+1,й/“ + Г, (7-36)
-О P]®_i 4-
4-^W]°< ^+I^D[/]0+i; (7.37)
Ч
1 2од
<fv = ——e
~|/2л
Используя эти параметры, рассчитыва-
ют избыточную энергию рекуперации за
период Т
1^и — Uру Gy Ту.
Чу ’
(7.41)
Расчеты избыточной энергии рекупера-
ции выполняют для каждого варианта рас-
положения подстанций и результаты их
используют при технико-экономическом
сравнении вариантов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Марквардт Г. Г. Применение теории
вероятностей и вычислительной техники в системе
энергоснабжения. М., Транспорт. 1972, 224 с.
2. Г н е д е н к о Б, В. Курс теории вероятно-
стей. М., Наука, 1965, 400 с.
3. Гмурман В. Е, Теория вероятностей и
математическая статистика. М., Высшая школа,
1972, 368 с.
4. П у г а ч е в В. С. Введение в теорию ве-
роятностей. М„ Наука, 1968, 368 с.
5. Г у р с к и й Е. И. Теория вероятностей с
элементами математической статистики. М.. Выс-
шая школа, 1971, 368 с.
6. Солодовников А. С. Введение в ли-
нейную алгебру и линейное программирование.
М., Просвещение, 19(.-6, 183 с.
7. Линейное и нелинейное программирование.
Под ред. И. 11. Ляшенко. Киев, В ища школа,
1975, 372 с.
Глава 8
ПРИМЕНЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 8.1. Комплексный расчет
системы электроснабжения
Наиболее целесообразно применять ЭВМ
не для расчета по приведенным ранее фор-
мулам, а для имитационного моделирования
работы системы электроснабжения 11]. При
таком подходе нагрузка системы тягового
электроснабжения рассматривается как
случайная функция, изменяющаяся во вре-
мени. Эта функция воспроизводится веро-
ятностными методами на ЭВМ [2]. Измене-
ние тяговой нагрузки во времени осуществ-
ляется путем перемещения поездов и изме-
нения потребляемых ими токов. Непре-
рывное перемещение поездов заменяется
дискретным с интервалом квантования по
времени А/. На каждом такте А/ в соответ-
ствии с графиком движения формируются
мгновенные схемы, определяются мгновен-
ные значения токов фидеров, плеч питания,
подстанций, обмоток трансформаторов, по-
тери напряжения, потери энергии в контакт-
ной сети и на подстанциях. Совокупность
полученных значений позволяет воспроиз-
вести процесс изменения расчетных вели-
чин, к которым относятся: средняя скорость
износа изоляции трансформатора; макси-
мальная температура р-п перехода в
кремниевых вентилях; среднее напряжение
до поезда за время его хода под током на
блок-участке или перегоне; годовые потери
энергии в контактной сети; то же на тяго-
вых подстанциях; максимальные рабочие
токи фидеров и подстанций.
На основании этих величин произво-
дится выбор параметров устройств системы
электроснабжения: мощности трансформа-
торов [3] и выпрямителей, сечения проводов
контактной сети; определяется уровень на-
пряжения в контактной сети.
Программы комплексного расчета раз-
работаны для ЭВМ БЭСМ-4 (имеются в
Трансэлектропроекте). Исходными явля-
ются следующие величины:
1. Шаг квантования по времени А/;
принимается равным 0,5 мин.
2. Расчетный период Т, равный суткам
(1440 мин).
3. Суточные размеры движения отдель-
но для путей I и II суммарные N и по кате-
гориям поездов — грузовые Nr и пасса-
жирские Nn.
4. Минимальные допустимые интерва-
лы между поездами: грузовыми ОО1Г.Г;
грузовыми и пассажирскими 00|Г.п; пас-
сажирскими и грузовыми 0О ; пасса-
жирскими 0П.П. Можно принять 0О1Г.Г =
= е0,п-п ; е0,п-г = 2 мин; е0,г-п = 2 МИН
плюс разница времен хода грузового и пас-
сажирского поездов на перегоне с наиболь-
шим временем движения [4].
5. Функция распределения приращений
межпоездных интервалов.
6. Координаты расположения промежу-
точных станций, подстанций и постов сек-
ционирования с учетом того, что начало
расчетного участка принято за начало от-
счета.
7. Моменты прибытия поезда на указан-
ные пункты при условии, что за начало
отсчета принят момент появления поезда
на расчетном участке. Моменты прибытия
поезда вычисляются в соответствии с тя-
говым расчетом, выполненным для этого
поезда.
8. Данные для расчета мгновенных схем:
Uo — напряжение холостого хода на шинах
подстанции; р — внутреннее сопротивле-
ние подстанций; сопротивления 1 км тяго-
вой сети г0 при параллельном соединении;
г01 —пути I; г011—пути II.
9. Время хода поезда по блок-участку,
на котором определяется уровень напряже-
ния в контактной сети.
10. Расчетный период для определения
токов нагрева контактных проводов под-
вески.
11. Данные для расчета экономического
сечения контактной сети: kg — стоимость
1 кВт-ч потерь электроэнергии; F—сече-
ние приводов контактной подвески (кон-
тактных проводов и несущего троса).
12. Таблица величин, необходимых для
расчета максимальной температуры полу-
проводникового вентиля: £7В — пороговое
напряжение; 7?дпн — динамическое сопро-
тивление вентиля (параметры (/Б и /?дин
приводятся в паспорте вентиля); кЕ —коэф-
фициент, учитывающий длительность про-
текания тока через вентиль за период (для
трехфазных схем кв = 2,9); R[ — тепловое
сопротивление областей вентиля, для кото-
рых постоянные времени нагрева т меньше
шага квантования AZ; jR'z — тепловое со-
противление области вентиля, для которой
постоянная нагрева соизмерима с шагом А/
[5]; 0С—температура окружающей сре-
ды; коэффициент к2 = 1 — ед^г; коэффици-
ент Kj. — 2папф : ка,
79
где 2 — коэффициент для схемы/ звезда—
две обратные звезды; па — число включен-
ных агрегатов на подстанции; пф — число
параллельных вентилей в фазе выпрямителя;
кн — коэффициент, учитывающий неравно-
мерное деление тока по параллельным вет-
вям.
13. Таблица величин, необходимых для
расчета средней скорости износа изоляции:
а — коэффициент, характеризующий
интенсивность старения, равный 0,115 1/°С;
Р = а/2; 1] = а2/6; v = а3/24; А =
= е“(°с еобн). 0с—температура охлаждаю-
щей среды, в качестве расчетной принята
температура наиболее теплого месяца;
0обн — номинальная температура обмотки,
равная 98°;
Ь, с, d, е — коэффициенты, определяе-
мые установившимися значениями превыше-
ния температуры обмотки и масла для номи-
нального режима, потерями короткого за-
мыкания, холостого хода (Ь = 14,7; с =8,3;
d = 36,2; е = 6,7);
/=1 1,76—для трансформаторов с
дутьевым охлаждением при отношении по-
терь короткого замыкания к потерям холос-
того хода, равном 4;
Ci = 1 — е~Л</Т°б; С2 = 1 — е~Л</Ты,
где тоб — постоянная времени нагрева об-
мотки; тм — постоянная времени нагрева
масла;
коэффициенты, характеризующие отно-
сительные продолжительности периодов
работы подстанций в течение года: т —
определяется по количеству суток нормаль-
ного графика; п2 — по продолжительно-
сти периода сгущения; п3 — по количеству
суток с периодами сгущения.
Коэффициенты п1( и2, пз подсчитывают
исходя из того, что число месяцев в году, в
течение которых выполняются путевые ре-
монтные работы, принято равным 8, а ок-
на для путевых работ предоставляются в 2/3
суток этого периода. Коэффициенты и2 и п3
пропорциональны соответственно произве-
дениям:
Т'вос 8-30,5-2/з и
(24-70К-Твос) 8-30,5-2/3,
где 7В0С — продолжительность периода
восстановления нормальной поездной об-
становки, определяется расчетом; Тог, —
продолжительность окна, принимаемая
равной 4 ч.
14. Таблица величин, необходимых для
воспроизведения процесса пуска поезда и
разгона его до скорости г>0, соответствую-
щей движению без остановки; 7П — ток вы-
хода поезда на автоматическую характе-
ристику полного возбуждения; ип — ско-
рость, соответствующая этому току; /а —
ток выхода поезда на автоматическую
характеристику при наибольшем ослабле-
нии возбуждения; va — скорость, соответ-
ствующая этому току; А/ — шаг кван-
тования по току; UH — напряжение в
контактной сети; tc, /сп, /п — время хода
поезда в режиме пуска соответственно при
последовательном, последовательно-парал-
лельном и параллельном соединениях дви-
гателей; /п — гс'о — среднее значение дей-
ствующего удельного ускоряющего усилия
за период пуска до момента выхода на авто-
матическую характеристику, где щ0 — сред-
нее основное удельное сопротивление дви-
жению поезда по автоматической характе-
ристике от скорости va до скорости г>0;
/п — удельная сила тяги в момент пуска;
коэффициенты линейной аппроксимации за-
висимости силы тяги F от тока I:
F = AM - В),
где Аг — коэффициент, определяющий на-
клон характеристики; В — значение тока
при F = 0; m — масса поезда. В таблицу
входит также информация об уклонах, на
которых осуществляется пуск поезда.
Основные исходные данные берутся из
тяговых расчетов. Кривые поездных токов
представлены ступенчатым графиком с ин-
тервалом квантования по току AZ, соответ-
ствующим точности представления исход-
ных данных [6]. Временная ось разбита на
интервалы, соответствующие такту измене-
ния мгновенных схем.
По каждому элементу тягового расчета
задаются три величины: ток Z, длительность
протекания этого тока /эл, длина элемента
^эл-
На печать выдаются следующие масси-
вы:
последовательно по подстанциям—сред-
няя скорость относительного износа изоля-
ции трансформаторов; превышение темпе-
ратуры обмотки над температурой масла и
температуры масла над температурой ок-
ружающей среды; максимальная темпера-
тура р-п перехода кремниевых выпрямите-
лей; годовые потери энергии на подстан-
циях; средние и максимальные токи под-
станций; эффективные токи фидеров; макси-
мальные токи фидеров; последовательно по
фидерным зонам — годовые потери энергии в
контактной сети, сечение усиливающих про-
водов, минимальный уровень напряжений
в контактной сети.
§ 8.2. Программа расчета
средней скорости теплового износа изоляции
обмоток трансформаторов
Мощность устанавливаемых на тяговых
подстанциях трансформаторов является ос-
новным параметром, определяющим эконо-
мичность и надежность работы системы элек-
троснабжения. Согласно ГОСТ 14209—69
ее необходимо выбирать по тепловому из-
носу изоляции обмоток трансформатора и
проверять по наибольшей их температуре и
перегрузкам.
Программы для таких расчетов на языке
Фортран IV приводятся ниже. Они могут
быть непосредственно использованы в экс-
плуатации. В этом случае исходные дан-
ные — токи нагрузки плеч подстанции
(переменный ток) пли всей подстанции (по-
стоянный ток) получают на основании запи-
сей с помощью обычных или специальных
регистрирующих приборов. Во втором слу-
чае запись производится на перфоленту.
80
При составлении программы для под-
станций постоянного тока исходными яв-
ляются следующие величины:
превышение температуры масла над тем-
пературой окружающей среды [7], [9]
/ 1+cwcf \m
тмг=См2 I ГТ I Н" Gai ^м/—15
\ 1 +fl /
превышение температуры обмотки над
температурой масла
Тог = Со2 К/” + 0)1 То;—1,
где а — отношение потерь мощности корот-
кого замыкания к потерям мощности холо-
стого хода;
тм J и т0 —-значения превышении тем-
пературы соответственно масла и обмотки
в момент ki = Z;/7H — отношение
тока обмотки /; в момент /; к номинально-
му /н; п = 0,9, т = 0,8;
См2 — Тми (1 — См1);
Coz — тон (1 —Со1);
Здесь тмн и тон — номинальные значения
превышения температуры верхних слоев
масла над температурой окружающей среды
и обмотки над температурой масла; Д/ —
интервал квантования по времени; 7М и
То — тепловые постоянные времени масла
и обмотки.
Начальные значения тм0 и то0 соответ-
ствуют установившимся превышениям тем-
пературы при номинальном токе обмотки.
Превышение температуры обмотки над тем-
пературой окружающей среды за сутки
тос; + тог •
Средняя скорость износа изоляции за
время А/
Х = Ле“Т°сг,
где а = 0,115; А = г~“(вон“#о) .
Здесь йон — номинальна температура об-
мотки; фс — температура охлаждающей
среды.
Среднее значение износа за сутки
7 = Sn:N,
где N — число интервалов Д1 в сутках;
5д,— сумма элементарных износов за сутки.
Оценка дисперсии средней скорости из-
носа изоляции
DK = (S2K-S21K: Л):(К-1),
где Sjjc и S2K — суммы соответственно сред-
них скоростей износов изоляции обмотки
за К суток и их квадратов.
Расчет производится до тех пор, пока
не будет выполнено условие
дк < д,
где Д — заданный доверительный интервал
точности расчета износа изоляции; Дк =
= : К — текущее значение интерва-
ла; /р — параметр, зависящий от заданной
доверительной вероятности [8].
Кроме среднего износа % = S1K : К за
К суток, определяют также максимальные
значения тос тах и токов обмотки /гП]ах.
Соответствие переменных в формулах иден-
тификаторам программ устанавливается
табл. 8.1.
Таблица 8.1
Идентификаторы, соответствующие
расчетным величинам
Расчетные величины Идентифи- каторы Расчетные величины Иденти- фикаторы
Д1 DT m DM
7’м TM Toj PO
Тмн PMN 2n dn
То TO Toc; POS
Тон PON 7.i X
h TOK (I) a ALFA
/н TOKN A A
к; TK Лон TON
тм; PM tie TOX
а AM S; S
XI XSUT S1K SI
S2 DK DSP
Дк DL1 Д DL
T(J) TMO PM
тоо PO liM TMAX
тос м PMAX '/.к XJ
Ini TL (I) hi ТВ
Ini TP (I) Ici TC
hi TR (I) какв EK
ТЕ Kai AK
lai TA Kci CK
При составлении программы для под-
станций переменного тока превышение тем-
пературы масла над температурой окружаю-
щей среды производится с учетом отноше-
ния
кэкв i — 1 экв I : Лг-
Эквивалентный ток трансформатора
/энв; = Г(^+/62, + ^)':3,
где 1а{, hi, let —модули токов в фазах
трансформатора в момент
Для наиболее загруженных обмоток А и
С рассчитывают:
Kai - lai : Ль Kci=^ci:Gi-
81
Кроме приведенных в табл. 8.1, в этом
учае используются некоторые идентифи-
торы с отличительными символами, со-
ветствующими обмоткам А и С. На пе-
ть выводятся искомые параметры этих
моток трансформатора: относительные
носы, оценки их дисперсии, массивы
1ксимальных значений суточных токов и
>евышений температур.
Ниже приведены программы расчета
плового износа, максимальной темпера-
гры и тока трансформатора для систем по-
оянного и переменного тока.
ПРОГРАММА РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО
ИЗНОСА ТРАНСФОРМАТОРА
ДЛЯ СИСТЕМЫ ПОСТОЯННОГО
ТОКА
DIMENSION ТОК (2880), РМАХ (30),
ТМАХ (30), Т (30)
READ (1, 1) ТМ, ТО, PMN,
PON, AM.DT, DM, DN, POS, TON,
ТОХ, TOKN, PM, РО, DL, ALPA
I FORMAT (5F5. 0/3F5. 1/6F5. 0/2F11.8)
СМ1 = ЕХР (—DT/TM)
СМ2=(1—CM1)*PMN
СО1=ЕХР (—DT/TO)
СО2=(1—СО1)*РОХ
А=ЕХР (—ALFA* (TON—ТОХ))
Sl=0
S2= 0
READ (1, 2) N, (T (J), J=l, N)
2 FORMAT (I2/10F7.3/10F7.3/10F7.3)
DOIO J = 1,30
READ (1,6) N, (TOK (I), 1 = 1, N)
6 FORMAT (14 20F4.0)
P = POS
R = 0
S = 0
DO8 I = 1, N
TK = TOK (I)'TOKN
PM = СМ2* ( (1 + AM*TK**2)/(1 +
+ AM) )**DM 4- CMI*PM
PO == CO2*TK**DN 4- CO1*PO
POS = PO 4- PM
X = A*EXP (ALFA*POS)
IF (POS.GT.P) P = POS
IF (TOK (I).GT.R) R = TOK (I)
8 S = S 4- X
XSUT = S/N
TMAX (J) = R
PMAX (J) = P
SI = SI 4- XSUT
S2 = S2 4- XSUT**2
IF (J — 1) 10, 10, 9
9 DSP = (S2 — (S1**2)/J)/(J — 1)
DLI = T (J)*SQRT (DSP/J)
IF (DL1.LT.DL) GOTO11
10 CONTINUE
11 XJ = Sl/J
PRINT 25, XJ, J, DL, DLI
25 FORMAT ('XJ =', F11.9/' J =
= ', 12/' DL =', F11.8/"DL1 = ',
F11.9)
PRINT35 (PMAX (I), TMAX(I),I=1,J)
35 FORMAT ('PMAX', 'TMAX72F12.4)
STOP
END
ПРОГРАММА РАСЧЕТА ТЕПЛОВОПГ
ИЗНОСА ТРАНСФОРМАТОРА
ДЛЯ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
DIMENSION TL(1440), TP (1440),
TR (1440), PMAXA (30), PMAXC (30),
TMAXA (30), TMAXC (30), T (30)
READ (1,1) TM, TO, PMN, PON, AM,
DT, DM, DN, POS, TON, TOX,
TOKN, PM, PO, DL, ALFA
1 FORMAT (5F5.0/3F5.1/6F5.0/2F7.4)
CM1 = EXP (—DT/TM)
СМ2 = (I — CM1) * PMN
CO1 = EXP (—DT/TO)
CO2 = (1 — CO1) * PON
A = EXP (—ALFA * (TON — TOX))
S1A = 0
S2A = 0
SIC = 0
S2C = 0
POA = PO
РОС = PO
READ (1,2) N, (T (J), J = 1, N)
2 FORMAT (I2/10F7. 3/10F7.3).
DO 10 J = 1,30
READ (1,6) N, (TL (I), 1 = 1, N)
6 FORMAT (I4/(20F5.0))
READ(1,16) N, (TP(I), 1=1,N)
16 FORMAT (14/(20F5.0))
READ (1,17) N,(TR(I), 1=1, N)
17 FORMAT (I4/(20F5.0))
PA = 0
RA = 0
PC = 0
RC = 0
SA = 0
SC = 0
DO 8 I = 1, N
TA2 = (2*TL (I) ** 2 4- 2 * TR (I)
**2 — TP (I) ** 2)/9
TB2 = (2*TP (I) ** 2 4- 2 * TL (I)
** 2 — TR (I) ** 2).'9
TC2 = (2 * TP(I) ** 2 + 2 * TR (1)
**2 — TL (I) ** 2)/9
ТЕ = SQRT ((TA2 4~ TB2 4- TC2)/3
TA = SQRT (TA2)
TC = SQRT (TC2)
EK = TE/TOKN
AK = TA/TOKN
CK = TC/TOKN
PM = СМ2 * ( (1 4- AM * EK **2)
(1 4- AM)) ** DM 4- CM1 * PM
РОА = CO2 * AK ** DN 4- CO1 * PO.
РОС = CO2 * CK ** DN 4- CO1 *PO<
POAS = PM 4- POA
POCS = PM 4- РОС
XA = A * EXP (ALFA * POAS)
XC = A * EXP (ALFA * POCS)
IF (POAS.GT.PA) PA = POAS
IF (POCS.GT.PC) PC = POCS
IF (TA. GT. RA) RA = TA
IF (TC. GT. RC) RC = TC
SA = SA 4- XA
8 SC = SC 4- XC
XSUTA = SA/N
XSUTC = SC/N
TMAXA (J) = RA
TMAXC (J) = RC
PMAXA (J) = PA
PMAXC (J) = PC
S1A = S1A + XSUTA
S2A = S2A + XSUTA ** 2
SIC = SIC 4- XSUTC
S2C = S2C + XSUTC ** 2
IF (J — 1) 10, 10, 9
9 DSPA = (S2A — (SI A **2)/J)/ (J— 1)
DSPC = (S2C — (SIC ** 2)/J)/(J — 1)
DL1A = T (J) * SQRT — (DSPA/J)
DL1C = T (J) * SQRT (DSPC/J)
IF (DL1A. LT. DL. AND. DL1C. LT.
DL) GOTO 11
10 CONTINUE
II XAJ = SIA/J
XCJ = SIC/J
PRINT 15, XAJ, XCJ, J, DL, DL1A,
DL1C
15 FORMAT ('XAJ = ', Fl 1.8,' XCJ = ',
F11.8,' J = ', 12, 'DL = F11.8,'
DLIA = ', F11.8, 'DLIC = ', FI1.8)
PRINT 35, (PMAXA(I), PMAXC (I),
TMAXA(I), TMAXC(I), 1=1, J)
35 FORMAT (' PMAXA,' 'PMAXC',
'TMAXA', TMAXC7 (4F12.4))
STOP
END
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Марквардт Г. Г. Исходные положе-
ния по созданию математической модели процесса
работы устройств энергоснабжения. — Труды/Все-
союз. заочн. нн-т инж. трансп., 1969, вып. 37,
с. 46—52.
2. Марквардт Г. Г., Полякова Т. В.
Алгоритм воспроизведения на ЭВМ процесса изме-
нения тяговой нагрузки при расчете системы энер-
госнабжения. — Труды/Всесоюз. заочн. ин-т инж.
трансп., 1973, вып. 65, с. 95—108.
3. Тер-Оганов Э. В. Основные положе-
ния алгоритма расчета трансформаторной мощно-
сти тяговых подстанций на ЭВМ. — Труды/Все-
союз. заочн. ин-т инж. трансп., 1973, вып. 65,
с. 132—150.
4. Б а р а н о в А. М. Организация движения
поездов на электрофицированных линиях. М.,
Транспорт, 1960, 223 с.
5. Д а в и д о в П. Д. Исследование нестацио-
нарных тепловых режимов кремниевых выпрями-
телей и вывод основных расчетных соотношений. —
Сборник. Полупроводниковые приборы и их при-
менение: Под ред. Я. А. Федотова, 1965, вып. 13 с.
6. Полякова Т. В. Выбор оптимального
способа по загрузке ЭВМ представления тяговых,
расчетов. — Труды/Всесоюз. заочн. ин-т инж.
трансп., 1973, вып. 65, с. 108—121.
7. Ш н и ц е р Л. М. Основы теории и нагру-
зочная способность трансформаторов. М.-Л., Гос-
энергоиздат, 1959. 232 с.
8. В е н т ц е л ь Е. С. Теория вероятностей.
М., Наука, 1969. 576 с.
9. Шугуров В. А. Определение трансфор-
маторной мощности тяговой подстанции с исполь-
зованием ЭВМ. — Труды/Моск. ин-т инж. трансп.,
1975, вып. 480. с. 3—7.
Глава 9
РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
В КОНТАКТНОЙ СЕТИ
§ 9.1. Виды защит и расчет их уставок
В зависимости от величины, изменение
которой приводит к срабатыванию защиты
(параметр срабатывания), различают за-
щиты, реагирующие [1]: на значение тока
(максимально-токовые), значение напря-
жения (потенциальные), скорость нараста-
ния тока в линиях постоянного тока, на при-
ращение установившегося значения тока,
сопротивление защищаемой линии (дистан-
ционные), форму кривой переменного тока,
на соотношение составляющих перемен-
ного тока (основные требования, предъ-
являемые к защитам, приведены в § 20,
том II).
В тяговых сетях переменного тока чув-
ствительность защиты оценивается коэф-
фициентом чувствительности (см. § 20, том
II), определяемым для защит, реагирующих
на величины:
возрастающие при повреждениях, как
отношение расчетных величин (ток, при-
ращение тока) при металлическом коротком
замыкании (к.з.) в пределах защищаемой
зоны к параметрам срабатывания;
уменьшающиеся при повреждениях, как
отношение параметров срабатывания к рас-
четным (напряжение; сопротивление) при
металлическом к. з. в пределах защищае-
мой зоны.
Минимальное значение коэффициента
чувствительности для основных защит кч =
= 1,5. Коэффициент чувствительности уста-
навливаемой на подстанции защиты при ис-
пользовании ее в качестве резервной в слу-
чае отказа защиты поста должен быть не
ниже 1,2.
Уставки защит 71сз в зависимости от
места их установки и характера изменения
параметра срабатывания при поврежде-
ниях рассчитывают по формулам, приведен-
ным в табл. 9.1.
Выбор уставок производят для защит,
реагирующих на величины, возрастающие
при повреждении, по режиму, при котором
Асз приобретает наибольшее значение, а
для защит, реагирующих на величины,
уменьшающиеся при повреждениях, по ре-
жиму, при которых /,сз имеет наименьшее
значение. В тяговых сетях постоянного
тока токовая защита быстродействующими
автоматическими выключателями возмож-
на, если выполняется соотношение
Л: mln тах + 300, (9.5)
где /кт1п—ток к.з., А, в электрически
наиболее удаленной точке, рассчитанный
при сниженном на 5% напряжении холос-
того хода, минимальном числе включен-
ных агрегатов и понижающих трансфор-
маторов и нагрузке подстанции, равной но-
Таблица 9.1
Формулы для расчета уставок защит
Характ’ер изме- рения пара- метра Ар Место установки защиты Формула для расчета уставки
Возрастает Пост секционирования; фидер под- станции при отсутствии поста или защиты на нем ^сз —/€н^р (9.1)
Фидер подстанции, если на посту есть защита Азз~^-н^р/^в (9.2)
Уменьшается Пост секционирования; фидер при отсутствии поста или защиты на нем ^сз—^р/^н (9.3)
Фидер подстанции, если на посту секционирования есть защита Асз=КвАр/кн при /<в<1; (9.4) ^сз=^р/КвКн при /св>1 (9.4а)
Примечание. Коэффициент надежности Ки=1,154-1,25. Коэффициент возврата Кв выбирает-
ся в зависимости от типа реле. Величина Лр представляет собой расчетное значение параметра.
84
минальной мощности включенных агрега-
тов.
Расчет уставок выключателей с индук-
тивными шунтами приведен в § 9.4.
§ 9.2. Расчет установившихси токов к. з.
в контактной сети постоянного тока
При отсутствии поста секционирования
исходными величинами для расчета явля-
ются следующие: номинальная мощность
понижающего трансформатора SHn, MBA;
номинальная мощность тягового трансфор-
матора SHT, MBA; напряжения короткого
замыкания этих трансформаторов цкп и «|!т,
%; сопротивление 1 км всех рельсовых пу-
тей Гр, Ом/км; номинальный ток агрега-
та /н, А; сопротивление 1 км контактной
сети поврежденного пути гкп, Ом'км; со-
противление фидера, питающего повреж-
денный путь 7?ф, Ом; сопротивление от-
сасывающего провода /?0, Ом; мощность
к. з. на вводах тяговой подстанции 5КЗ,
MBA; номинальное напряжение на шинах
постоянною тока U-, В; коэффициент, учи-
тывающий возможность снижения напря-
жения холостого хода в момент короткого
замыкания, ц (ц = 0,95); падение напря-
жения в дуге <?д, В; количество агрегатов
пБ, работающих в момент к.з.; номиналь-
ное количество агрегатов пБ0.
Предполагается, что нагрузка тяговой
подстанции от неповрежденных путей равна
номинальной.
Порядок расчета следующий:
1. Определение эквивалентного внут-
реннего сопротивления первичной сети и
подстанции, приведенного к выпрямлен-
ному напряжению рБ и р, (см. § 2.1).
2. Определение расчетного напряже-
ния
£/р:——Пт R oRi—(9.6)
3. Расчет общего сопротивления цепи
короткого замыкания для всех точек к. з.
Дкз = Pi + pz + (гкптгр) + Дф> (9.7)
где /кз — расстояние от места присоедине-
ния фидера до точки к. з.
4. Определение тока короткого замыка-
ния
7кз — f7p:^K3- (9-8)
При параллельном соединении контакт-
ных сетей на двухпутном участке порядок
расчета такой же, но под R$ следует пони-
мать сопротивление двух параллельно сое-
диненных фидеров, а под гкп — сопротивле-
ние 1 км контактной сети двух путей. По-
рядок расчета не изменяется и при опреде-
лении тока к.з. на однопутном участке с
постом секционирования. Для двухпутно-
го участка с постом секционирования на-
иболее общим будет случай, когда при к.з.
выключатели подстанции и поста еще оста-
ются включенными. Этому соответствует
расчетная схема рис. 9.1, для которой:
ЯЛ1 = -ЯфД1+'кп11с',
Rbi ~^ф В1 +гкп1 U~^c)'<
Rb2 = Rq /32"Ьгкп2 (I — 1с)',
^кА~^фД2"Ьгкп 2 ^кз!
^кС = ГЬП 2 Uc--А1з);
^оа=гр/1;з Рл;
RoB = rP (;~~^кз)-гРд-
(9-9)
Здесь /?фЛ2, АфВ1, Кфв2—с0’
противления фидеров первого и второго
путей подстанций А и В; 1С — расстоя-
ние от подстанции А до поста секциониро-
вания С; г,-п1 и гкп2 — сопротивления
1 км контактной сети первого и второго
путей Рд и рв — эквивалентное сопротив-
ление первичной сети, подстанции (§ 2.1)
и отсасывающих проводов для подстанции
А и В.
Токи 1кД и М с, притекающие к месту
к. з. соответственно от подстанции А и со
стороны поста секционирования:
fKA~ ('сг' fCl) Up ' Т |
Л,с = (г.42 ~1) Up : у j
(9.Ю)
где rAi; гД2; гс1; гС2 и у определяются в
порядке, соответствующем последователь-
ности, в которой приведены формулы:
Rb\ Rp,
аА- Rka Rai', \
ac^-Rvc ' Rai', j
Мр^1)Уп—сд;
rci =ссс Rca',
rAl ~aA Rb',
rA2 = Rv.A + (! + a/i) R^A,
rC2 = ^KC^ 0 +ac) ^B',
У = ГА2 rC2~rAl rCl-
(9.П)
(9.12)
(9.13)
(9-14)
(9.15)
Рис. 9.1. Схема замещения для расчета тока к. з.
в тяговой сети постоянного тока
85
Гок к. з. фидера подстанции А при отклю-
1енном выключателе поста
“Ь В А1 ^в
г ,=---------------dl----£-----и (9,16)
К rA2 (К А1 "I ^в) ~ГА 1 КОА
Гок к. з. фидера поста при отключенном
зыключателе подстанции
Гкс =
АпдЧ-Ал| +^В
=---------—-----—-----------Uv. (9.17)
rcs (RoA + К А1)~~ГС1 К В
При определении минимального тока
к. з. опытным путем значение его может
5ыть приведено к расчетным условиям по
формуле [2]
Гкз=
Ат min— (Г/т -Ак3) ДАз . А'р Од
Ат mln П +а(^р-'»кз)1
(9.18)
~де t/T и t/E3 — напряжения на шинах под-
зтанции соответственно до момента и в мо-
мент к. з.; t/T m)n — расчетное минимальное
напряжение на шинах подстанции; 7'3 —
замеренный ток к. з.; г!|:3 и — темпера-
туры воздуха при замере тока к. з. и рас-
четная максимальная (для которой произ-
зодится пересчет); А1кз и Л'р — количество
включенных агрегатов при замере тока к. з.
и расчетное соответственно; а — темпе-
ратурный коэффициент увеличения сопро-
тивления, равный 0,004.
§ 9.3. Расчет максимальных токов
и приращений токов фидера
Максимальный ток фидера Утах при рас-
чете уставок защиты должен быть выбран
гак, чтобы вероятность его превышения была
равной заданной. При таком подходе
Алах = Гф Ч - Д/ер, -| -
+] 2D [Z] In A/(evV2nD [Z]7, (9.19)
где 7ф — среднее значение тока фидера за
расчетный период Т; Д — сумма резких
положительных приращений токов всех по-
ездов (бросков тока), проходящих по фи-
дерной зоне за расчетный период; р -— сум-
марное число таких приращений за тот же
период; D |7] — дисперсия тока фидера; v—
допустимое среднее число ложных срабаты-
ваний зашиты за период Т; £ = 1 при одно-
стороннем питании и 8 = 2 при двусторон-
нем.
В число бросков токов включаются токи
поездов в момент входа их в фидерную зо-
ну у рассматриваемой подстанции.
В проектной практике максимальный
ток фидера определяется по формуле
Апах = АрЧ~(,!— (9.20)
где /гр — ток трогания наиболее тяжелого
поезда; п — число условных перегонов
в фидерной зоне.
Максимальное значение приращения то-
ка фидера в нормальном режиме Д/ для
выбора уставки импульсной защиты прини-
мают равным наибольшему приращению
тока электровоза при переходе с одной схе-
мы соединения двигателей на другую.
Точный расчет приращений тока фидера
при к. з. на нагруженной линии Д/кз мож-
но выполнить, используя зависимости тока
электровоза от напряжения для заданных
скоростей, методами расчета нелинейных
цепей f.3J.
Приближенное значение Л1кз [1];
где икзо — напряжение тяговой сети в
месте к. з. до его возникновения; R — со-
противление тяговой сети от расчетной под-
станции до места к. з.; m — число нагру-
зок в расчетной зоне до места к. з.;
2r:t(m-’r 1)
1 к г
XV ]- <9-22»
Здесь дифференциальное сопротивление
электровоза
В этом выражении: Ui — напряжение в
тяговой сети в месте расположения 1-того
электровоза, считая от расчетной подстанции;
Р, — коэффициент ослабления возбужде-
ния для 1-того электровоза; пр г- — скорость
1-того электровоза при расчетном напряже-
нии; v4 t — то же при часовом режиме;
r30 i — сопротивление силовой цепи 1-того
электровоза. Коэффициенты Д;, Вг-, Ki
приведены в табл. 4.1.
Более точно можно определить Д/ при
одной нагрузке путем графического реше-
ния относительно противо-э.Д.с. электровоза
Е системы уравнений:
Ак]Е4-кВ (r\E)K j .
рТАГПЧЙ ч’
{ « = А1;3о—-ед,
где Г\ — сопротивление тяговой сети на
участке между подстанцией и электровозом;
/?2 — то же между электровозом и местом
к. з.; р — эквивалентное сопротивление под-
станции н первичной сети.
))=г’ч: (ц(7нт)• (9.25)
86
Здесь t’4 и v — скорости электровоза со-
ответственно при часовом режиме и действи-
тельная; 1/нт — номинальное напряжение
на токоприемнике электровоза.
По первому уравнению системы (9.24)
строится кривая рис. 9.2, точка пересече-
ния ее с горизонталью" на уровне ординаты
t/K3o — ед соответствует значению £0; за-
тем определяют
Л/ ~ £о: (£1 т Р) •
(9.26)
На этом заканчивается расчет прираще-
ния тока.
§ 9.4. Расчет защиты
тяговой сети выключателями
с индуктивными шунтами
Быстродействующие выключатели (БВ),
снабженные параллельными индуктивны-
ми шунтами, выполняют одновременно
функции коммутационных аппаратов и дат-
чиков защиты, что позволяет повысить ее
быстродействие.
С помощью индуктивного шунта (рис.
9.3) можно перераспределять ток через БВ
таким образом, чтобы при плавно изменяю-
щемся токе в стационарных режимах боль-
шая часть его проходила через шипу шунта,
а в переходных режимах — через размаг-
ничивающий виток [2,4,5]. Ток в размагни-
чивающем витке, а следовательно, и ус-
тавка БВ определяются параметрами за-
щищаемой сети и индуктивного шунта:
гш(Рд-А)
(₽R + 1) (Z + 1) Т’ш - (₽R + 1 )2 Х
(Рк+Ч^
хе_ ('ь+ЧЛд
✓X v --
тт — Тс —tn„ _________
’<9-27)
где Тщ. Гс — соответственно постоянные
времени ветви шунта и сети, в которую
включен БВ;
Pr — отношение сопротивления размагни-
чивающего витка /?р к сопротивлению ши-
ны шунта 7?ш; lL — отношение индуктив-
ности размагничивающего витка Брв и ин-
дуктивности шины шунта Аш; /о—началь-
ный ток БВ; Д/ —абсолютное приращение
тока БВ при переходном процессе.
Выражение в квадратных скобках фор-
мулы (9.27) представляет собой динами-
ческий коэффициент передачи шунта. Вре-
мя, которому соответствует максимальное
значение ктах этого коэффициента, и ток
гр max определяются соответственно, как:
Тс Тш (ZL+1)
Тт ( ^/,+ 1) — Т’с (Pr + O
X in
(Tin— Тс) ( ZL+ 1)
Тс (Ря~
(9.28)
ip max - 1 j + А/к щах- <9 '29>
В статическом режиме ток размагничиваю-
щего витка
«р = (/о+Д/)к00, (9.30)
где = 1/(Рд +1) — статический коэф-
фициент передачи индуктивного шунта.
Формуле (9.29) эквивалентно выражение
^экв = Л| : Д^Ку, (9.31)
где /экв — эквивалентный ток отключения
БВ; ку — коэффициент усиления передачи
шунта: ку = Ктах/к»-
Под /экв понимается такой ток внешней
цепи, при котором установившийся ток раз-
магничивающего витка БВ равен (эквива-
лентен) максимальному' току в витке при
рассматриваемом переходном процессе.
Рис. 9.3. Схема замещения цепи с индуктивным
шунтом
Коэффициент усиления передачи шунта ха-
рактеризует изменение (повышение или
снижение) чувствительности БВ к прира-
щению тока во время переходного процес-
са. Коэффициент Ку является функцией по-
стоянной времени сети Тс и основных пара-
метров индуктивного шунта (£ш, Др,
/?р). Отклонение кривой тока от экспоненты
учитывается путем введения коэффициен-
та Кф!
/экв — Л)-|-кф Ку Д/ (9.32)
Выключатели с параллельными индук-
тивными шунтами как датчики защиты ре-
агируют на совокупность признаков пере-
ходного процесса, а именно: на начальный
ток /0, абсолютное приращение тока Д/
87
Рис. 9.4. Расчетные (сплошные кривые) и экспери-
ментальные (штриховые) зависимости коэффици-
ента ктах и времени Лигах от постоянной времени
Тс для типовых выключателей:
/—4 — кривые для БВ с параметрами, приведенны-
ми соответственно в пп. I—4 табл. 9.2
Рис. 9.7. Зависимость индуктивностей шунта в
размагничивающего витка выключателя АБ-2/4 от
высоты Нш пакета стальных пластин:
Дш = 100% соответствует 240 мм, Аш = 100% соот-
ветствует 6,98 мкГн
и форму его изменения. Соответствующим
подбором параметров можно тот или иной
признак сделать превалирующим. При из-
вестных параметрах шунтов БВ с помощью
приведенных соотношений легко оценить
свойства их как датчиков защиты.
Рис. 9.5. Коэффициенты ку шунтов типовых вы-
ключателей АБ-2/4 в зависимости от Тс и /о-
1—3 — кривые для БВ с параметрами, приведен-
ными соответственно в пп. 1—3 табл. 9.2
При Бр/£ш = Rv/Rm коэффициент ктах=
= к^ и Ку = 1, шунт выполняет лишь
функции делителя и является датчиком
максимального тока. Если ку < 1 (Lp >
> Бш), уставка БВ во время переходного
процесса повышается и он отключается с
замедлением. Это свойственно БВ с очень
Рис. 9.6. Схемы питания включающих катушек
сдвоенных БВ:
а — независимая; б — зависимая
небольшим или полностью снятым пакетом
стальных пластин. Наконец, при ку > 1
(Бш > Бр) шунт повышает чувствитель-
ность БВ. Параметры индуктивных шунтов
и динамические характеристики БВ в се-
тях с Тс — 0 -j- 0,05 с приведены в табл.
9.2. Экспериментальные значения ктах и
ку (рис. 9.4 и 9.5) в среднем на 10—15%.
меньше расчетных, что объясняется инер-
ционностью механизмов БВ.
Чувствительность БВ к изменениям то-
ка в сети зависит от положения их до нача-
ла переходного процесса (операция О или
ВО см. ГОСТ 2585—69), а у сдвоенных БВ и
от схемы питания включающих катушек
ВК1 и ВК2 (рис. 9.6).
Для изменения чувствительности Б В
используется демпфирующий эффект спе-
циального коротко-замкнутого витка или
многовитковой катушки на сердечнике маг-
нитопровода. При этом изменение момента
замыкания или размыкания катушки осу-
ществляется с помощью специальных схем.
Экспериментально проверенные зависи-
мости Ку (/0) (см. рис. 9.5) показывают, что
по мере роста /0 значения ку монотонно убы-
вают. Более ощутимо это изменение у
АБ-2/4 последних выпусков. Снижение
влияния начальной нагрузки /0 для этих БВ
может быть достигнуто одновременным уве-
личением воздушного зазора и высоты паке-
та пластин шунта (рис. 9.7 и 9.8). Учитывая,
однако, что уменьшение ку в диапазоне /0 от
-,L° » -4—Дд—
j ц п~ -
0,1 О, Z 0,3
Рис. 9.8. Зависимости индуктивности размагничи-
вающего витка выключателя АБ-2/4 от hs н /дк:
Бр=100% соответствует 1,82 мкГн
88
Таблица 9.2
Параметры параллельных индуктивных шунтов отечественных
быстродействующих выключателей
№ п/п Тип выключателя Высота паке- та стальных пластин । шунта, мм Зазор п шунте, мм 1-ш, мкГн Др, мкГн 1?ц[, мкОм 1?р, мкОм коо Значения Ку
ктах "Г" 7с=0-Н -ь0,05 с эксперимен- тальные расчетные при Тс= =0-7-0,5 с
1 АБ-2/3 АБ-2/4 выпуска до 1966 г. (до Xs 10478) 240 3 6,98 1,82 6,4 18,4 0,258 0,65—0,5 2,52—1,94/ 1,75(1,6) 1,85
2 То же 160 3 4,88 1,82 6,4 18,4 0,258 0,5э— -0,42 2,14—1,63/ 1,45(1,3) 1,5
3 АБ-2/4 с № 10479 200 3 5,9 1,82 9,2 18,4 0,333 0,64— —0,49 1,92—1,47/ 1,40(1,28) 1,35
4 ВАБ-2 160 5 2,48 1 ,26 10 10 0,5 0,54—0,5 1,08—1/0,9 (0,8-1) 1
Примечания. 1. В числителе приведены .'.качения к>- при 7'с = 0-ь 0,5 с для операций О
(выключатель включен до начала переходною процесса), в знаменателе — значения Ку при 7'с=
=0.02 с для операции ВО (переходной процесс начался в момент включения БВ). 2. Значения
в скобках, приведенные в знаменателе, соответствуют зависимой схеме питания Л/<.
0 до 3000 А не превышает 18,5%, изменять
параметры индуктивных шунтов эксплуа-
тируемых БВ необязательно.
Время наступления максимума тока в
размагничивающих витках рассматривае-
мых БВ (см. рис. 9.4) равно примерно
ЗТС. Влияние постоянных времени шунта
Тш на это время незначительно.
§ 9.5. Расчет защиты фидеров
контактной сети
Максимальная токовая защита. При
удовлетворении соотношений (9.5) выбор
уставок рекомендуется производить исхо-
дя из условия
Липах4~Д1 < / < Ai min Лг>
где Д1=100А и Л2 = 200А. (9.33)
Для БВ рассмотренных типов желатель-
но иметь Д2 > 300 =- 350 А [5].
На участках, где токи нагрузок соизме-
римы с минимальным током к. з. или пре-
вышают его, выбор уставок защиты произ-
водится по правой части соотношения (9.33)
с последующей оценкой количества несе-
лективных отключений. Если оно велико,
то следует принять меры для увеличения
пропускной способности фидеров.
При реализации максимальной защиты
лучшую селективность обеспечивают мак-
симальные датчики, у которых ку = 1.
Двухзонная защита [8]. На шине шунта,
ближайшего к питающим шинам (первого)
БВ, оставляют пакет пластин высотой /гш =
= 50 мм (21%). При этом БВ превращает-
ся в датчик максимального тока. Уставка
1у1 = mln — 200А этого БВ выбирается
исходя из выражения (9.33). В качестве
второго БВ используется АБ-2/4 с полной
высотой (Лш = 240) пакета пластин шунта.
Этот выключатель должен иметь уставку
7у, = (1,64- 1,7)7Кmln- Оба БВ сблокирова-
ны и включены по независимой схеме пи-
тания ВК (см. рис. 9.6, а). Первый БВ1 обес-
печивает отключение малых токов к. з.,
а второй, отстроенный от токов нагрузки,
защищает лишь головную часть фидерной
зоны, повышая быстродействие и отключаю-
щую способность при отключении больших
токов к. з. Рекомендуется избегать излиш-
него завышения уставки вторым БВ с тем,
чтобы он защищал большую часть зоны [7].
Двухзонная защита эффективна как
мера по предупреждению неселективных
отключений БВ от толчковых приращений
тока Д/. Но она не может исключить лож-
ную работу защиты при кратковременных
перегрузках. Полностью снимать пакет плас-
тин с шины шунта нельзя, так как это при-
вело бы к вытеснению тока из размагничи-
вающего витка в шину шунта БВ1 и к уве-
личению времени отключения или отказу
защиты при отключении тяжелых к. з.
Максимально-импульсная защита. Для
обеспечения необходимой чувствительности
к токам к. з. и надежной отстройки от
токов нагрузки уставка БВ должна быть
меньше эквивалентных токов отключения
при всех возможных приращениях тока
к.з. и сочетаниях нагрузки на фидере, а с
другой стороны — больше эквивалентных
токов фидера при самых резких приращени-
ях нагрузки с учетом начальной, т. е. долж-
но выполняться условие
^эн тах +Д1^эк mln—^2> (9-34)
где 7ап max — максимальный эквивалентный
ток нагрузки, не вызывающий отключения
выключателя; 1ЭК min — минимальный эк-
вивалентный ток отключения выключателя
при к. з.; Aj = 100 А; Д2 == 300 А.
По аналогии с выражением (9.32) для
каждого фидера будем иметь:
7эк== к КУ к4’> ^эн = 70~j-Д/н Ку Кф,
где Д7К, Д7Н — возможные приращения
тока к.з. и тока нагрузки на фидере.
89
Так /al!min определяется по формуле
7ак min=4) Ку 7К гп1п4~ А1э щах> (9.35)
где /Kmjn—минимальный откорректиро-
ванный ток к. з.; /3 тах — максимальная
расчетная нагрузка фидерной зоны;
1зк min
min
7,7
1,6
1,5
7,4
7,5
1,2
1,1
1,0
О 0,5 1,0 1,5 2,0 Тэтах
1кт1п
hmln
Рис. 9.9. К определению уставок максимально-им-
пульсной защиты для АБ-2/4 с ку=1,85 (а),
ку = 1,5 (б) и ку = 1,35 (в) при кф » 1 (сплошные
кривые) и кф = 0,85 (штриховые)
Рис. 9.10. Зависимости A (tg а) при различных
значениях коэффициента ку и кф = 1 (сплошные
кривые) и кф = 0,85 (штриховые)
Л =0,5—кфку tg а—(16кф ку tg а)-1; (9.36)
tgC6 = (/Kmin—Д/mln 2) ' I3 max- (9.37)
Здесь Д/mln 2— минимальное приращение
тока фидера при к. з. в конце фидерной зо-
ны, в середине которой имеется нагрузка
/д max-
Ток 7экт1п можно найти также по кри-
вым рис. 9.9 для различных значений tg а,
определяемых по формуле (9.37). Значение
величины Д/тщ находится одним из мето-
дов, приведенных в § 9.3.
Для практических расчетов можно ис-
пользовать кривые A (tg о;), приведенные
на рис. 9.10. Влияние тяговых нагрузок
на форму нарастания кривой тока к.з. учи-
тывается коэффициентом к$, равным 0,85,
для БВ фидеров подстанций и к$ = 1 для
постов секционирования. Пропускная спо-
собность фидеров при максимально-импуль-
сной защите на базе выключателей АБ-2/4
с Ку = 1,85 (см. п. 1, табл. 9.2) может быть
увеличена для подстанций на 50% и постов
Рис. 9.11. Кривые для определения коэффициента
усиления передачи ку датчика максимально-им-
пульсной защиты по заданным характеристикам
защищаемых фидеров:
«Ф = 0,85, /э шах : /к min = 2 (сплошные) и
/э шах / /к min — 1 (штриховые кривые)
90
секционирования на 70%, а при использо-
вании АБ-2/4 с ку = 1,35 (см. п. 3 табл.
9.2) соответственно на 15 и 30%.
В случае необходимости определения оп-
тимальных параметров датчика максималь-
но-импульсной защиты (в частности, индук-
тивных шунтов БВ) по известным парамет-
рам тяговой сети и ожидаемым нагрузкам
можно воспользоваться кривыми рис. 9.11.
§ 9.6. Расчет защиты от токов к. з.
в контактной сети переменного тока
При расчете тока к. з. в контактной сети
однопутных и двухпутных участков для слу-
чаев полного параллельного соединения про-
водов путей или полного их разделения
(без постов секционирования и постов па-
раллельного соединения) сопротивления
цепи к. з. (рис. 9.12):
Рис. 9.13. Схема замещения цепи к. з. в тяговой
сети при узловой схеме с постом секционирования:
А и В — тяговые подстанции; К. С. 1 и Л’. С. II
контактная сеть соответственно путей I и П
Rk3 ~ 4~ Ro 4* Г4t3>
XK3 = 2(Xj-J-XT) -|-Хф-}-Х04-х/кз;
2 = RK3-}-jXj(3,
(9.38)
где /?ф и Хф — соответственно активное и
реактивное сопротивление питающего про-
вода; Ro и Хо — то же отсасывающего;
г и х — соответственно активное и реактив-
ное сопротивление 1 км тяговой сети; Хх и
Хт — сопротивление соответственно фазы
внешней сети и трансформаторов, приве-
денное к номинальному напряжению кон-
тактной сети UK. Определение этих вели-
чин см. в гл. 2.
Модуль сопротивления цепи к.з.
(9.39)
Комплексный ток к. з.
^ = (RK8-jXK8)t/K:z®3 . (9.40)
Модуль тока к. з.
Л<з = £/ц:2кз- (9-41)
Сопротивления 1 км тяговой сети приве-
дены в гл. 2 (см. § 2.2) в зависимости от того,
для какого случая ведется расчет тока
к.з. — для однопутного участка, для одного
пути двухпутного участка с раздельной рабо-
той путей или для двухпутного участка с
полным параллельным соединением прово-
дов путей. Расстояние 1КЗ отмеряется от
той подстанции, для фидера которой нахо-
дится ток к.з.
Рис. 9.12. Схема замещения цепи короткого замы-
кания
Для расчета токов к.з. при узловой схе-
ме (рис. 9.13) необходимо определить сле-
дующие комплексные сопротивления:
ZA\ — 2фЛ1 + (гкэ~г1а) 1С,
ZCk2~^Zk9 — Zl?)
гЛ15=2фЛ2т-(гкэ—zX2) ZK3;
Zi = ZAo+Z$ A2 + (z кэ грЭ2) Iks',
4=(Z1)Bl+ZpB2)/24ZBo +
4"2 G — lc) + (2кэ + грэг)
X (lc—Iks)',
^з=2у[о-г(гра2-|-г12) /ка;
24 = (2фВ1+гфВ2)/24-7Во +
+ 2 (I — lc) 4" (2рэг 4" 21з) X
X (lc — Iks) >
(9.42)
где 1КЗ и lc •— расстояние от подстанции А
до места к.з. и поста соответственно; г—то
же контактной сети и рельсов двух путей;
2кэ—результирующее комплексное сопротив-
ление 1 км контактной сети одного пути;
2рэг—т0 же рельсов двух путей; г12—сопро-
тивление связи первого и второго путей (в
гл. 2); Z$Al и 2фЛ2 — комплексное сопротив-
ление фидеров подстанции А, питающих кон-
тактную сеть 1-го и 2-го путей; Z(j)fil и /фВ2—
то же подстанции В; ZA0 и ZBo—комплексное
сопротивление отсасывающих цепей соот-
ветственно подстанций А и В.
Токи к.з., притекающие к месту к.з. от
подстанции А и со стороны поста (см.
рис. 9.13):
гЛ1 Zz + ZCk2 (Zs + Z4) _
кЛ = Z41ZxZ2+ZZkZ2Z3 +
+ZCk2ZiZ4
Zai Zx+ZAK (Z3+Z4)
/kC= z41zxz2+zXkz2zs+
+ZCk2 Z1 Zi
(9.43)
91
При отключенном выключателе поста ток
к.з. фидера подстанции А
• +-^з+24 + г12 /кз
kA==Z± (7л1+/з+г4+г12 /K3)+Z| Uk~
(9.44)
При отключенном фидере подстанции ток
к. з. фидера поста
______^Д1 +^з + ^4
кс= Uk- (9’45)
Защита от токов к. з. в тяговой сети
переменного тока во всех случаях должна
быть чувствительна к токам к. з. Как пра-
вило, обеспечивается (допустимо неселек-
тивное) отключение поврежденного участка
при отказе основной защиты. В отдельных
случаях допускается песелективная работа
защиты и ложная ее работа, если вероят-
ность их мала и ложное срабатывание за-
щиты исправляется автоматическим повтор-
ным включением (АПВ).
Конкретные требования к защите и спо-
собы их обеспечения зависят от схемы пита-
ния и секционирования тяговой сети [9],
[10]. Расчет зоны действия защиты и пара-
метров срабатывания ее производится в со-
ответствии с табл. 9.3 и 9.4 и зависимости
от типа схемы. Применяются следующие
схемы питания и секционирования тяговой
сети:
I. Одностороннее питание однопутного
участка
II. То же двухпутного
III. Двустороннее питание однопутного
участка без поста секционирования
IV. То же двухпутного участка без по-
ста секционирования или с постом
секционирования без выключателей
V. То же однопутного участка с постом
секционирования с выключателями
VI. То же двухпутного
Расчетные точки к. з. и методы выбора
уставок защиты также зависят от схем пи-
тания и секционирования.
Для схем одностороннего питания при
телеблокировке (ТБ) в качестве резервной
может быть применена потенциальная за-
щита с установкой реле напряжения в кон-
це зоны.
В схемах без постов секционирования
(с постами без выключателей) при отсутст-
вии телеблокировки для резервирования
Варианты выполнения защиты без телеблокировки
Таблица 9.3
3 л Виды защиты установ- ленных на Зона дейст- вия или формулы для ее опре- деления Расстояние от подстан- № формулы для расчета параметров срабаты- вания № формулы для расчета кн и Кч
су о 2 га S га Й си С о подстанции посту цин до расчетной ТОЧКИ К. 3.
I II III IV V VI 1 2 1 2 1 1 1 2 3 4 1— 4 1 2 1-я 1-я 1-я 1-я 2-я 1-я МТ б. в. МТ б. в., ДЗН б. в. МТ б. в. МТ б. в., ДЗН б. в. МТ б. в., ДЗН б. в. МТ б. в., ДЗН б. в. ТО б. в. ТО б. в., ДЗН б. в. МТ б. в., ДЗН б. в. ТО б. в., ДЗН с. в. ДЗН с. в. ТО б. в. ТО б. в. МТ б. в., дзе б. в. МТ б. в. МТ б. в., ДЗН б. в. ТО б. в., ДЗН б. в. ТО б. в., МТИ б. в. 7- 7— 7- 7- 9.46/ - 7- 9.46/— ц- 9.46/— 7— 9.47//с 9.47/9.49 /с /Zc 9.48/— Ze/— 9.47/— Ze/— 7- 9.47/9.50 -/7>7. 9.48/9.50 7 —— /д>/4 Дд /Сд 9.47/— 7/- 7- значения; МТ вая направлен направленная Il- li— и— Il- li— п- lc/l Icl- leio 1 Id — Id Id— ll— lc/9,5\ —/0 -/9,51 7/o 9.54/— 9.54/— 9.58/— 9.516/— 9.51/— 9.586/— 9.54/— 9.58/— 9.54/— 9.586/— 9.56/9.54 9.56/9.54 9.57/9.57 9.54/— 9.58/— 9.55/— 9.58/— 9.58/- 9.56а/9 56а —/9.60 9.54/9.56а 9.57 а '9 54 9.61/— —/— —/9.63 9.61/— -/- —/9.63 -/- 9.63/— 9.61/— 9.63/— 9.62/9.61 9.62/9.61 9.63/9.64 -/- 9.63/—— 9.62/— 9.63/— 9.63/- 9 62/9.62 — ’9.64 —79.62 9.63/9.62
пр токе КЯ!Г 3 и м )ва я 1-я 2-я - ч а н и отсечк енмая з ТО б. в., ДЗН с. в. ДЗН с. в. я. 1. Приняты а; МТИ— мл кс ащита; ДЗН — следующие обе имальная токе дистанционная lc: Id— 4— — максима л на я защит защита; 9.56а/ - 9.586/— 9.59/- ьная токовая з а; ДЗ —диета! 5. б. — Сез вы; 9.61/— 9.63/— 9.63/— в щита; ТО — щионная не- «.ержки вре-
мсни: с. в. — с выдержкой времени.
2 В числителе приведены номера формул и параметры для защит, установленных на подстан-
ции, в знаменателе для зашит, установленных на посту секционирования.
192
Таблица 9.4
Варианты выполнения защиты с телеблокировкой
№ схемы I Вариант Ступень Виды защит, установ- ленных иа Зона дейст- вия или формулы для ее опреде- ления Расстояние от подстан- ции до точки К. 3. № формулы для расчета параметров срабатывания № форму- лы для расчета Кн и кч
подстанции посту
Ш, 1 1-я МТ б. в., 9.46/— /— 9.54/— 9.61/—
IV ДЗН б. в. — 0,5//— 0,57/— 9.58/— 9.63/—
2-я ДЗН б. в. — и- //- 9.58/— 9.63/—
V 1 1-я ТО б. в. МТ б. в. 9.47/— 9.51/9.51 9.56/9.54 9.62/9.61
2 1-я ТО б. в„ МТ б. в., 9.47/— /с/— 9.55а/9.54 -/-
дз/дзн 6 R ДЗН б. в. 9.50а/— 9/50а/9.50а 9.58/9.58 9.63/9.64
2-я ДЗН с. в. — Л/— -/0 9.58/— 9.63/—
3 — —- ТО б. в., —/Л<Л —/о —/9.55а -/-
ДЗН б. в. -/0 —/9.58а —/—
VI 1 1-я ТО б. в. ТО б. в. 9.47/9.47 /с/0
2 1-я ТО б. в., ТО б. в., 9.47/9.47 /с/0 9.56а/9.55а 9.62/9.62
ДЗ б. в. МТН б. в. /с/- /с/0 9.58а/9.54 9.62/9.62
3 1-я ТО б. в., ТО б. в., Л/0 /с/0 9.56а/9.55а 9.63/9.62
ДЗН б. в. ДЗН б. в. Л/0
1—3 2-я ДЗН с, в. — //- 9.506/9.53 9.57а/9.60а 9.63/9.64
//- 9.59/— 9.63/—
Примечание. Условные обозначения приняты те же, что в табл. 9.3.
может быть предусмотрен второй комплект
защиты, включенный на другие трансфор-
маторы тока и напряжения с оперативными
цепями, питающимися через отдельные пре-
дохранители.
В схемах с постами секционирования 2-я
ступень защиты резервирует 1-ю на под-
станции, а также защиту на постах секцио-
нирования и телеблокировку, если она есть.
В схемах IV и V (см. табл. 9.3) для ва-
риантов 1 и 2 работа 1-й ступени при к.з.
вблизи поста не гарантирована. В схеме
IV для вариантов 3 и 4 и в схеме V для ва-
рианта 3 (см. табл. 9.3) работа 1-й ступени
защит при к.з. вблизи поста неселективна.
При к.з. вблизи поста в схеме IV (см. табл.
9.3) возможны нсселективные отключения
выключателя фидера поста, питающего
смежный путь.
Зона действия для защиты фидеров под-
станции отсчитывается от подстанции, а
фидеров поста — от поста.
В дистанционных защитах должны быть
предусмотрены блокировки по напряжению
или другие меры для предотвращения их
неправильной работы при близких к.з.
Для расчета параметров срабатывания и
зон действия защит применяются следую-
щие формулы, в которых /мс — максималь-
ный расчетный ток фидера подстанции,
7МП—то же поста секционирования, 7К i —
ток фидера при к. в. в конце зоны; 7КС —
ток’фидера при к. з. у поста.
Зоны действия защит:
Itsm-Ki! : (Mj кч Лю); (9.46)
Ле = /с : (Лнкч)> (9-47)
/зм 2~ Лс /с '• (Мт кч Лю)! (9.48)
Лмп=Л-(1----------------)/; (9.49)
\ K^K^l МП /
^зоп^^/с • (^m“FD» (9.50)
= М/мп : (Лш+Лю)^ (9.50а)
^Зр2 = ^’^мп * 3(;мс+/мп)- (9.506)
Расстояние от подстанции до расчет-
ной точки к.з.'.
^воп = (/сн—D As • (Лн+О»1 (9.51)
^к1 = Аш • (Лю+^мп); (9.52)
^К2 ~ мп^с ’ 3(/МС /мп) • (9 -53)
Параметры срабатывания'.
максимальной токовой защиты, выбира-
емой по 1 м,—
/сз=Лн/м» /сз — Дш> (9.54)
токовой отсечки, неотстроенной от тока
к.з. на посту секционирования,
/Сз = /кМч; (9-55)
^сз1 = ^к1/Лч>' (9.55а)
- С32 ~ К2/ /гч» (9 •556)
токовой отсечки, отстроенной от тока к.з.
на посту,—
/сз=«и/ц; (9.56)
(9.56а)
/с32 = Кн42, (9;56б)
дистанционной защиты 1-й ступени, от-
строенной от тока к.з. на посту,—
^сз = (га Iх) • Ли> (9 • 57)
^сз1 ~ (гai /-^i) ^кз • (9.5 /а)
= (га2Т Аг) ^кз • Ян • (9 • 576)
93
то же неотстроенной от тока к.з. на посту:
ZC3 = кч (''а + /*) /кз; (9.58)
4з1 —кч (Tai + /Xi) (кэ> (9.58а)
Zc32 = 2л'ч (га2_г№) ^кз> (9.586)
то же 2-й ступени
ZC3 = 2кч {га2 /с Tai (( — (с) +
+ /[х2/с+а-1(/-/с)1}. (9.59)
дистанционной защиты для поста
zсзп = кч (rai"Гixi) lc- (9 69)
В выражениях (9.55), (9.56) токи /к,
/К1 и 1,-2 определяются по формуле (9.41)
соответственно для однопутного участка,
для одного пути двухпутного участка с раз-
дельной работой путей и для двухпутного
участка при полном параллельном соедине-
нии проводов путей. Полученные при выб-
ранных параметрах срабатывания коэф-
фициенты чувствительности и срабатыва-
ния (см. табл. 9.3 и 9.4) определяются по
формулам:
кч = /к:/сз; (9.61)
кн = ^сз;^мс1 (9.62)
Кн = ^сз:^мп» (9.62а)
КН = (Лп1П С • I (мс ZC3 I; (9.63)
кнп = ^п11пп ' । ^мп^сз I’ (9.64)
где t/min с и б'п11п п — минимальное на-
пряжение при нагрузке на шинах соответ-
ственно подстанции и поста; Z%3—сопро-
тивление срабатывания защиты при угле,
равном сдвигу фазы нагрузки.
Уставки защит, выбранные по току
к. з., должны быть проверены по надежно-
сти их отстройки от токов нагрузки. В тех
случаях, когда зона действия защиты задана,
а уставка ее выбрана по надежности отст-
ройки от срабатывания в нормальных ре-
жимах, защита должна быть проверена по
коэффициентам чувствительности. Номера
формул для таких проверок указаны в
табл. 9.3 и 9.4.
Если при проверке отстройки токовой
отсечки от токов нагрузки получается зна-
чение кч меньше необходимого, следует вы-
брать уставку по формуле (9.54), что приве-
дет к уменьшению зоны действия отсечки.
В остальных случаях следует выбрать дру-
гие варианты защиты.
При проектировании и модернизации
защиты, как правило, ориентируются на
вариант 3 табл. 9.4 — электронная за-
щита [11]. Такого же вида защита может
быть применена при других схемах питания
и секционирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кучма К. Г., Марквардт Г. Г.,
Пупынин В. Н. Защита от токов короткого
замыкания в контактной сети. М., Трансжелдор-
издат, 1960, 258 с.
2. Векслер М. И. Защита тяговой сети
постоянного тока от токов короткого замыкания.
М., Транспорт, 1976, 120 с.
3. К и с л я к о в В. А. Применение метода
итерации для решения некоторых нелинейных за-
дач электрической тяги. — Труды Моск, ин-т инж.
трансп., 1962, вып. 144, 181—186 с.
4. В е к с л е р М. И. Применение быстродей-
ствующих выключателей с индуктивными шунта-
ми в качестве датчиков импульсной защиты. М.,
ЦНИИ ТЭИ МПС, 1965, вып. 13, с. 28. (Электри-
фикация и энергетическое хозяйство).
5. В е к с л е р М. И. Экспериментальное ис-
следование влияния тяговой нагрузки на формиро-
вание тока короткого замыкания и работу им-
пульсной защиты питающих фидеров. Труды/Все-
союзн. заочн. ин-т инж. трансп., 1968, вып. 30,
с. 49—62.
6. Векслер М. И. Методика расчета уста-
вок импульсной защиты прямого действия и пара-
метров индуктивных шунтов быстродействующих
выключателей, — Труды/Всесоюзн. заочн. ин-т
инж. трансп., вып. 30, 1968, с. 63—71.
7. П у п ы ни н В. Н. Оптимальные защит-
ные характеристики быстродействующего выклю-
чателя постоянного тока. — Электротехника. 1973,
№ 1, с. 35—38.
8. Лащевский И. М_, Яковлев Б. М.
Двухзонная защита контактной сети. — Электриче-
ская и тепловозная тяга, 1968, № 7, с. 16—17.
9. Геронимус Б. Е., Семенчинский
Г. В., Ш у х а т о в и ч Л. И. Релейная защита
устройств энергоснабжения электрической тяги.
М., Транспорт, 1967, 144 с.
10. О в л а с ю к В. Я., Быков В. А..
Шухатович Л. И. Расчет уставок электрон-
ной защиты контактной сети 27,5 кВ. — Электриче-
ская и тепловозная тяга, 1973. № 2, с. 38, 39.
11. Электронные устройства релейной защиты
и автоматики в системах тягового энергоснабже-
ния. (Быков В. А., Зим а ков В. А., О в-
л а сю к В. Я- и др.). Под ред. В. Я. Овласюка.
М., Транспорт, 1974, 303 с.
Гл ава10--------------
РЕГУЛИРУЮЩИЕ И КОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
§ 10.1. Трансформаторы с регулированием
напряжения под нагрузкой
1 Все тяговые трансформаторы на подстан-
циях переменного тока выпускаются с уст-
ройствами регулирования напряжения под
нагрузкой (РПН). Регулирование осуществ-
ляется ступенчато без разрыва цепи тока
обмотки путем переключения под нагрузкой
числа витков первичной обмотки трансфор-
матора одновременно на всех трех фазах
(пофазное регулирование трехфазного транс-
форматора недопустимо, так как приводит
к появлению значительных токов нулевой
последовательности). Применяются пере-
ключающие устройства двух типов: РНТ-13
с токоограничивающим реактором Р
1 (рис. 10.1) и РНТВ-35/1000, РНТА-35/320
с токоограничивающими резисторами R1 и
R2 (рис. 10.2).
Для автоматизации процесса регулиро-
вания применяется электромагнитное реле
регулирования напряжения РРН-46
(рис. 10.3) или электронный блок БАУРПН
(рис. 10.4). На тяговых подстанциях на-
пряжения фаз различны, поэтому регули-
рование должно производиться по напря-
жению двух или трех фаз. Обычно контро-
лируется напряжение «опережающей» и
«свободной» фаз трансформатора; на под-
станциях с установками параллельной ком-
пенсации — «опережающей» и «отстающей»
фаз.
Блок БАУРПН осуществляет регули-
рование по наибольшему из напряжений
трех фаз. Он реагирует на амплитудное
Рис. ЮЛ. Схемы, поясняющие прохождение тока
в переключающем устройстве с токоограничиваю-
щим реактором при различных положениях пере-
ключателей:
П1, П2 — контакты переключателя; KI. К2— кон-
такты контактора; /ц — циркуляционный ток
Рис. 10.2. Схемы, поясняющие прохождение тока
в переключающем устройстве с токоограничиваю-
щими резисторами при различных положениях
контактов контакторов
Рис. 10.3. Схема регулирования напряжения с двумя реле напряжения РН1 и РН2 типа РРН-46
95
Рис. 1Q.4. Схема приставки к блоку БАУРПН:
Д1 — Д6 — диоды Д-226Г; — 200 Ом; Сф =»
=4 мкФ; /?{=5 кОм; Т — транзистор П4; R2~
= 130 кОм; Тр — разделительный трансформатор
значение напряжения, а на тяговых под-
станциях напряжение существенно искаже-
но, поэтому блок БАУРПН подключают к
трансформатору напряжения TH через
фильтр первой гармоники (рис. 10.5).
Блоки БАУРПН-1 реагируют на среднее
значение напряжения, их можно включать
без фильтра.
Устройство регулирования напряжения
РНТ-13 допускает сравнительно небольшое
количество переключений между ревизиями
с заменой изношенных контактов контакто-
ров К1 и К2 (порядка 50 тыс). Поэтому
при его использовании следует вводить вы-
держку времени на переключение (см. § 6.3).
Фильтр
БАУРПН
В схему
питания
Блока
К измери-
тельному
органу
Блока
Рис. 10.5. Включение блока БАУРПН через
фильтр:
С1 — конденсатор емкостью 2 мкФ на напряжение
600 В; С2 — емкостью 0,7 мкФ на 200 В; L — дрос-
сель индуктивностью 5,1 Гн на сердечнике Ш25,
толщина пакета 25 мм, число витков 2000, провод
ПЭЛ-0,44
Устройства типа РНТА-35/320 допускают
150 тыс. переключений между заменой кон-
тактов при номинальном токе, 300 тыс. пере-
ключений при рабочем токе, равном 60%
номинального, и 500 тыс. переключений при
рабочем токе, не превышающем 30% номи-
нального.
§ 10.2. Установки поперечной емкостной
компенсации
Установки поперечной компенсации
(КУ) служат для компенсации реактивной
мощности электровозов (рис. 10.6), состоят
из батареи конденсаторов 5, последователь-
но соединенного с ними реактора 7, комму-
тационной и защитной аппаратуры. Номи-
нальные данные КУ приведены в табл. 10.1.
В КУ применяются однофазные конден-
саторы (табл. 10.2) с бумажной изоляцией,
пропитанной жидким диэлектриком. Бук-
вы и цифры в наименовании типа конден-
саторов означают: К — для компенсации
реактивной мощности; М — диэлектрик —
минеральное масло; С — с синтетическим
диэлектриком; В — для внутренней уста-
новки (то же при отсутствии третьей бук-
вы); Н (А) — для наружной установки; П—
для продольной компенсации; цифра 2 пос-
ле второй буквы—габарит (второй); цифры
после букв — номинальное напряжение
между обкладками, кВ; следующие цифры —
номинальная мощность, квар. Все конден-
саторы, выпускаемые в настоящее время,
имеют размеры, показанные на рис. 10.7, и
отличаются только высотой.
Все конденсаторы, указанные в табл.
10.2, состоят из отдельных параллельных
секций, защищенных индивидуальными
плавкими предохранителями, встроенными
в корпус.
По условиям корпусной изоляции кон-
денсаторы располагаются на отдельных
платформах 6 (см. рис. 10.6), изолированных
от земли и одна от другой. Конденсаторы
соединяют паралллельно и последователь-
но в соответствии с мощностью и общим на-
пряжением батареи. Изоляция платформ
выполняется с помощью подвесных или
опорных изоляторов. Конденсаторы всех
типов, кроме КПМ и КСП, имеют изоляцию
корпуса того же класса, что и их обкладки,
поэтому на одной платформе располагается
не более двух рядов конденсаторов. Кон-
денсаторы каждого ряда соединяют парал-
27,5 кВ
Рис. 10.6. Схема установки поперечной компенса-
ции:
1 — шинный разъединитель; 2 — заземляющие
разъединители; 3 — трансформатор тока; 4— мас-
ляные выключатели; 5 — конденсаторы; 6 — плат-
формы; 7 — реактор; 8 — резистор; 9 — роговый
разрядник; 10 — трансформатор напряжения
96
Таблица 1 ®. 1
Основные технические данные установок поперечной компенсации КУ
Количество конденсато- . та" О с. S
ров, шт. м - К о С сз С о К'-' и О . S S «! S
Тип конденсаторов соединен- ных по- следова- тельно соединен- ных па- раллельно всего Мощность денсаторов Номиналы! мощность ; иовки, ква Номиналы ток перво! моиики, А Емкостное тивление i денсаторов Сопротивлс р еактора, Допустим! 1 ток, А
КПМ-0,6-50 56 2 112 5600 4250 155 202 24 210
КМН-1,05-25 1 КМВ-1,05-25 / 32 7 224 5600 4250 155 202 24 210
КМН-1,05-25 34 7 238 5950 4000 146 214 26 210
КМВ-1,05-25 (передвижная 32 6 192 4800 3650 133 235 28 180
установка) КСА-1,05-25 32 5 160 4000 3000 ПО 282 33 150
КС2-1,05-50 32 3 96 4800 3650 133 235 28 180
КСА-1,05-37,5 32 4 128 4800 3650 133 235 28 180
КС2-1,05-75 32 2 64 4800 3650 133 235 28 180
КС-1,05-37,5 32 2 64 2400 1840 67 470 56 90
лельно, а среднюю перемычку подсоедини- ВМО-35, ВМК-25 и МГО-25. В выключате-
ют к платформе. Параллельно батарее кон-
денсаторов < подключается трансформатор
напряжения 10 типа НОМ-35 для разряда
конденсаторов после отключения установки.
В КУ применяются реакторы типов
РБ КА-200-75 и ФРОМ-3200/35 VI (РОМ-
250/35). Реактор РБ КА-200-75 (реактор бе-
тонный для компенсации реактивной мощ-
ности с алюминиевой обмоткой, номиналь-
ный ток 200 А, номинальная индуктивность
75 мГн) внутренней установки, поэтому его
устанавливают в специальной кирпичной
будке. Реактор типа ФРОМ-3200/35 VI
(фильтровой реактор однофазный с естест-
венным масляным охлаждением, ’ типовой
мощностью 3200 квар, класс напряжения
35 кВ) с сердечником, открытой установки
(рис. 10.8) имеет следующие номинальные
данные:
Действующие значения но-
минального тока 230 А
В том числе составляющих частотой:
50 Гц 160 »
150 Гц 160 »
250 Гц 30 »
Потери в меди 10 кВт
Суммарные потери 20,5 »
Общая масса 9200 кг
Масса масла 2200 >
Реактор имеет устройство переключе-
ния ответвлений обмотки:
Положение пе-
реключателя .1 II III IV V
11ндуктив-
ность, мГн . .75 83 91 99 107
С целью уменьшения перенапряжений
на конденсаторах и реакторе при включении
КУ параллельно реактору 7 (см. рис. 10.6)
в клюкается} разрядник 9 и резистор 8 со-
г.рстиЕлением 40 Ом
_...= коммутации КУ применяются одно-
ф2з:-:ь:е масляные выключатели 4 типов
лях этого типа возможны повторные про-
бои между расходящимися контактами при
отключении, сопровождающиеся перена-
пряжениями на КУ- Для предотвращения
Рис. 10.7. Конденсатор и его габариты
97
Основные технические данные конденсаторов
Таблица 10.2
Тип Напряжение, В Мощ- ность, квар Ток, А Емкост- ное со- противле- ние, Ом Масса, кг Высота с изоля- торами, мм
между обклад- ками корпус- 'ной изо- ляции
КПМ-0,6-50 600 6000 50 83,3 7,2 150 1200
КМН-1,05-25 1050 1050 25 23,8 44,1 55 987
КМВ-1,05-25 1050' 1050 25 23,8 14,1 55 940
КС-1,05-25 1050 1050 25 23,8 14,1 27 422
КСА-1,05-25 1050 1050 25 23,8 44,1 27 475
КСА-1,05-37,5 1050 1050 37,5 35,7 29,4 27 475
КС2А-0,66-40 660 660 40 60,6 10,9 58 790
КС2-0,66-50 660 660 50 75,7 8,7 58 790
КС2-1,05-50 1050 1050 50 47,6 22,1 54 790
КС2-1,05-75 1050 1050 75 71,4 14,7 54 790
КСП-0,66-40 660 3000 40 60,6 10,9 54 790
Рис. 10.9. Схема установки поперечной компенса-
ции с разрядным резистором:
1 — шиииый разъединитель: 2 — трансформаторы
тока: 3— масляный выключатель; 4— конденсато-
ры; 5 — разъединитель с моторным приводом; 6 —
разрядный резистор; 7 — реактор; 8 — резистор;
9 — разрядник: 10 — трансформатор напряжения
От''замыканий на землю и перегрузки
КУ защищены продольной дифференциаль-
ной защитой без выдержки времени, мак-
симальной токовой защитой и защитой от
повышения напряжения с выдержкой вре-
мени.
Уставки защит определяются током
включения КУ по формулам:
дифференциальной
'0,l/HAr]/l+0,7Xc/XL
7диф = " кн;
(10.1)
повторных пробоев применены два выклю-
чателя, один из которых, отключающийся
первым, шунтирован резистором сопротив-
лением 400 Ом. При использовании одного
выключателя для этой же цели применяется
разрядный резистор 6 (рис. 10.9) сопротив-
лением 250 Ом, включающийся непосред-
ственно перед отключением выключателя.
максимальной токовой
•F/hW]/'1+0,7Xc/Xl .
Лиакс— 11 ’
/Стт
от повышения напряжения
&ДОП — 1 > 1 • Ятн >
(10.2)
(10.3)
Г,.с 10.10. Схема проверки сопротивлений рядов
конденсаторов:
L — реактор индуктивностью 500 мГн; С — конден-
сатор емкостью 20 мкФ
где /н, UK — номинальные ток и напряже-
ние одного конденсатора; N, М — коли-
чество соответственно параллельно и по-
следовательно включенных конденсаторов
в батарее; Хс — емкостное сопротивление
батареи; XL — суммарное индуктивное со-
противление реактора КУ и системы внеш-
него электроснабжения; ктт, ктн — коэф-
фициенты трансформации трансформаторов
с'ответственно тока и напряжения; кн —
к - эффициент надежности зашиты, равный
:. 15—1,25.
Сопротивления рядов конденсаторов не
дглжны различаться больше чем на 3%.
~ противления определяются методом ам-
терметра-вольтметра. Для увеличения точ-
ти замеров, чтобы исключить влияние не-
усоидальности напряжения, исполь-
;• ??т фильтр первой гармоники (рис. 10.10).
Выпрямительные электровозы являются
и:тгчниками нечетных гармоник тока. При-
уе:-екие КУ может вызвать усиление этих
гзсмс.чик. Для предотвращения резонанс-
явлений последовательно с конденса-
* . дми включается реактор, имеющий соп-
:.дивление
Хр = (1,05 -4-1,1) Хс/9 Ом.
§ 1 J.3. Установки продольной емкостной
компенсации
гтановки продольной компенсации
.. ? состоят из конденсаторов, защитной
мутационной аппаратуры (рис. 10.11).
? . используются специальные конден-
типов КПМ и КСП (см. табл. 10.2),
2. - . кающие значительные перегрузки. Для
• ст-гаторов типа КСП-0,66-40 допусти-
. • •' атность перегрузки при ее продол-
- -- :?ссти до 10 ч в сутки составляет 1,2,
- Е сутки — 1,3, "до 30 мин — 1,6, до
—- . мин — 1,9 и не свыше 0,2 с (не более
4,25.
дгнсаторы допускают кратковремен-
: грядные токи, возникающие при
_ -тированни устройствами защиты,
. . '00-кратному значению номиналь-
:-.а: они предназначены для работы
" : а тсм воздухе без специальной за-
- ‘: солнечной радиации при темпера-
• сужающей среды ±40°. Эпизоди-
с:пускается температура—45°С.
-..се конденсаторов от перегрузок
’-их замыканий в тяговой сети осу-
Рис. 10.11. Схема установки продольной емкост-
ной компенсации
ществляется с помощью разрядников Ppi и
Рр2, шунтирующего выключателя ВМт.
Основное назначение разрядников (рис. 10.
12) — шунтировать конденсаторы с пер-
вого полупериода возникшей перегрузки
до включения шунтирующего выключателя.
Выключатель ВМш включается при про-
текании тока через трансформатор ТТ2.
Для уменьшения тока разряда конденсато-
ров при их шунтировании служит разряд-
ный контур РК- В случае установки УПК
на межподстанционной зоне контур РК
должен быть размещен в силовой цепи (на
рис. 10.11 показан штриховыми линиями),
чтобы уменьшить разряд конденсаторов
при шунтировании их токоприемниками
э. п. с.
Ток разряда конденсаторов высокочас-
тотный, поэтому трансформатор ТТ2 дол-
жен быть защищен от перенапряжений ре-
зистором R2 сопротивлением примерно 1 Ом.
Для разряда конденсаторов и контроля на-
пряжения на них служит трансформатор
напряжения TH. Возникновение субгармо-
нических колебаний предотвращается дрос-
селем L. Вывод УПК из работы осуществ-
ляется включением шунтирующего разъе-
динителя РЗ и отключением разъедините-
лей Р1 и Р2 с последующим заземлением
установки Тс двух сторон заземляющими
ножами разъединителей.
Уставки разрядников Ppi и Рр2 (один
из них резервный) регулируют, изменяя
Рис. 10.12. Шунтирующий разрядник установки
продольной компенсации
С9
Таблица 10.3
Основные технические данные установки продольной компенсации
Характеристика установки УПРК Тип конден- саторов Число парал- лельно вклю- ченных кон- денсаторов Число после- X з £ д Н Й «з £ 5 S 4 5 R Я В JC о о I ш а о. Общее число конденсато- ров . Ь _ я о 2 £ Д Ь Л 5 д' Й го я 5 Й о ° о к я SS СО Ч. - н К Я СС и со о о К ; Номинальный ток установ- ки, Л Емкостное сопротивле- ние установ- ки, Ом
Включены конденсаторы: одного вагона Вариант № 1 6 12 72 2880 360 21,8
Вариант As 2 8 9 72 2880 480 12,2
двух вагонов последовательно КСП-0,66-40 8 18 144 5760 - 480 24,4
двух вагонов параллельно Вариант № 1 12 12 144 5760 720 10,9
Вариант № 2 16 9 144 5760 960 6,1
Установка включена: в фазу В КПМ-0,6-50 8 10 80 4000 667 9,0
на перегоне КМВ-1,05-25 24 8 192 4800 570 14,7
в заземленную фазу КСША-0,66-40 20 3 60 2400 1212 1,63
то же КС-1,05-25 36 2 72 1800 858 2,69
размер а (см. рис. 10.12); они определяются,
как
Up=2f5UHM;
для реле в цепи разряда конденсаторов (без
выдержки времени) ток, А:
30 — 40 . 300 <-400
iti — ; 4тг1=3 •
/СтТ2 ЛтТ2
Уставка защиты от перегрузок с выдержкой
времени 10 мин
ид = 1,9[/нЛ4 :«тн-
Завод МЭЗ ЦЭ МПС выпускает передвиж-
ные установки продольной компенсации
УПРК, предназначенные длй включения на
любой фазе подстанции или на межподстан-
ционной зоне. Основные данные УПРК
приведены в табл. 10.3. Установка состоит
из платформы с коммутационной защитной
аппаратурой и щитом управления и двух ва-
гонов с конденсаторами. Предусмотрена
возможность работы установки с конденса-
торами одного вагона, с конденсаторами
двух вагонов последовательно или парал-
Рис. 10.13. Схема включения установки продольной
компенсации при работе двух трансформаторов
лельно. В каждом вагоне с помощью
съемных перемычек можно получать бата-
рею конденсаторов с различными номиналь-
ными токами и емкостными сопротивления-
ми. В зависимости от назначения УПК
включается:
для повышения напряжения на шинах
тяговой подстанции — последователыю с
высоковольтными вводами обмотки 27,5 кВ
тягового трансформатора (рис. 10.13);
Рис. 10.14. Схема включения установки продоль-
ной компенсации в заземленной фазе при работе
одного трансформатора
для уменьшения несимметрии напряже-
ний тяговых шин — последовательно с вы-
водом с обмотки тягового трансформатора
(рис. 10.14), присоединяемого к рельсу;
для повышения напряжения в тяговой
сети -— последовательно с проводами кон-
тактной сети (рис. 10.15 и 10.16).
На двухпутном участке для использова-
ния одной установки на оба пути в месте
включения УПК следует предусматривать
параллельное соединение путей.
В некоторых случаях при больших рас-
стояниях между подстанциями, на участках
с тяжелым профилем и большой неравномер-
100
ностью движения, при пропуске тяжеловес-
ных (сдвоенных) поездов оказывается эф-
фективной установка продольной компенса-
ции непосредственно в тяговой сети. В этом
случае УПК компенсирует потери напря-
жения в трансформаторах дальней от элект-
ровоза подстанции и тяговой сети от этой
подстанции до УПК, уровень напряжения
Рис. 10.15. Схема включения установки продольной
компенсации на межподстанционной зоне
в середине межподстанционной зоны стано-
вится даже выше, чем на подстанции, что
существенно улучшает условия работы
электровозов.
При использовании УПК иногда наблю-
дается кратковременное (доли секунды)
появление субгармонических колебаний,
т. е. колебаний тока с частотой ниже 50 Гц.
Рис. 1Q.16. Схема включения установки продольной
компенсации на посту секционирования
Субгармоники возникают при включении
фидера контактной сети с электровозом,
эаботающим в режиме холостого хода (эти
условия имеют место при АПВ фидера), и
гогут вызвать ложное переключение свето-
фора на запрещающий сигнал.
Защита от субгармонических колебаний
включается в шунтировании конденсато-
ра резистором при появлении субгармо-
.ики.
Для включения шунтирующего резисто-
используют быстродействующие контак-
:ры, управляемые вентили или тиристоры,
.«сыщающиеся реакторы (см. рис. 10.11).
§ 10.4. Вольтодобавочные устройства
Между существующими подстанциями на
1 1
расстояниях, равных примерно — -у -у
длины фидерной зоны /, сооружаются два
усилительных пункта с ВДУ (рис. 10.17).
Выпрямитель 6 с номинальным напряже-
нием 550 В включается в рассечку контакт-
ной сети и предназначается для повышения
напряжения в средней наиболее удаленной
от подстанций части фидерной зоны. Вы-
прямитель 7 усилительного пункта с номи-
нальным напряжением 3300 В имеет круто
падающую характеристику, он включается
параллельно на контактную сеть и пред-
назначается для снижения потерь энергии
в ней и повышения напряжения в зонах,
примыкающих к подстанциям. Большая
крутизна характеристики выпрямителя 7
позволяет избежать перегрузки при близ-
ко расположенном поезде, производящем
пуск.
Значение напряжения, добавляемого в
контактную сеть выпрямителем 6, автома-
тически регулируется изменением фазы от-
пирающих импульсов, подаваемых на уп-
равляющие электроды тиристоров. При пол-
ном закрытии тиристоров ток контактной
сети пропускают шунтирующие диоды 12.
Выпрямитель 6 и шунтирующие диоды
12 позволяют пропускать ток контактной
сети в направлении от подстанции к середи-
не фидерной зоны. При токоразделе между
подстанцией и усилительным пунктом, а
также при рекуперации ток контактной се-
ти в обратном направлении проводят шун-
тирующие тиристоры 13, включенные
встречно по отношению к проводящему на-
правлению выпрямителя 6. Тиристоры 13
также осуществляют защиту основных вен-
тилей выпрямителя 6 от перенапряжений.
Регулирование напряжения выпрямите-
лем 6 осуществляется в зависимости от
фактического напряжения в контактной
сети около усилительного пункта и тока,
регистрируемых соответственно датчиками
постоянного напряжения ДПН (рис. 10.18)
и постоянного тока ДПТ.
При проходе поездом воздушного про-
межутка 8 (см. рис. 10.17) напряжение
выпрямителя 6 автоматически снижается
до нуля (запиранием тиристоров), а затем
снова восстанавливается после прохода
поезда. ч
Если главной целью при применении
ВДУ являются повышение и автоматичес-
кое регулирование напряжения в контакт-
ной сети, то используется усилительный
пункт без выпрямителя 7, т. е. только как
вольтодобавочное устройство (ВДУ). При
двустороннем питании включаются два ВДУ
встречно (рис. 10.19). Каждое из них пред-
ставляет собой источник постоянного на-
пряжения 550 В на ток 3000 А.
Мощность двух ВДУ в зоне составляет
лишь одну шестую часть мощности одной
подстанции. Эту мощность ВДУ получают
с шин 10 кВ подстанций по ЛЭП 10 кВ и
передают в контактную сеть поездам. По-
езда потребляют те же токи, но при боль-
шем напряжении.
101
Рис. 10.17. Схема фидерной зоны (а) и усилительного пункта (б) с ВДУ:
1 — шины постоянного тока 3300 В существующей тяговой подстанции; 2 — выпрямительный агре-
гат тяговой подстанции; 3 — понижающий трансформатор 110/10 кВ; 4 — продольная трехфазная
линия передачи 10 (или 35) кВ; 5 — понизительный трансформатор усилительного пункта; 6 — уп-
равляемый выпрямитель, включаемый в рассечку контактной сети; 7 — неуправляемый выпрями-
тель, включаемый параллельно на контактную сеть; 8 ~ изолирующее сопряжение контактной сети
с воздушным промежутком или нейтральной вставкой; 9 — контактная сеть; 10 — рельсы; // — вы-
ключатель ввода усилительного пункта; 12— шунтирующие диоды; 13 — шунтирующие тиристоры;
14 — быстродействующие выключатели постоянного тока
Рис. 10.18. Принципиальная схема ВДУ. включен-
ного на перегоне в рассечку контактной сети иа
однопутном участке
Включение ВДУ в рассечку контактной
сети предопределяет ряд особенностей: ток
контактной сети должен свободно прохо-
дить через ВДУ в обоих направлениях; при
наезде токоприемника поезда на воздуш-
ный промежуток, приводящем к короткому
замыканию для ВДУ, напряжение его долж-
но автоматически снижаться до нуля, а
затем восстанавливаться до полного значе-
ния после освобождения воздушного проме-
жутка.
Основные элементы ВДУ представлены
на рис. 10.18. Нормально секционные разъ-
единители РС1 и РС2 замкнуты, РСЗ разом-
кнут, быстродействующие выключатели А1,
А2, АЗ включены. Включение моста и соз-
дание добавки напряжения происходят
лишь тогда, когда ток контактной сети идет
справа налево, т. е. от подстанции к сере-
дине зоны.
Наезд токоприемника на воздушный
промежуток при работающем мосте ВДУ
обнаруживается специальной быстродей-
ствующей электронной схемой запрета; при
этом импульсы управления с тиристоров
моста снимаются и короткое замыкание
для ВДУ не развивается, ток же контакт-
ной сети переводится на блок шунтирую-
щих вентилей (Дш и Тш). Выключатель
АЗ выполняет функции резервной защиты в
случае, если электронные защиты, снимаю-
щие импульсы управления, не сработают и
ток к. з. достигнет значения уставки выклю-
чателя АЗ.
Выключатели А1 и А 2 выполняют
роль быстродействующих коммутационных
аппаратов, на которые воздействует зем-
ляная защита ВДУ, а также могут ис-
пользоваться для защиты контактной сети.
102
Рис. 10.19. Схема включения ВДУ в зоне (а), напряжение контактной сети вдоль зоны при отсут-
ствии и наличии ВДУ (б), добавка напряжения от ВДУ1 (в), ВДУ2 (г) и от двух ВДУ (б)
Разъединитель 2Рз заземляет ВДУ одно-
временно со стороны переменного и постоян-
ного тока (при отключении ВДУ).
Для уменьшения пульсаций выпрям-
ленного напряжения предусмотрен реактор
Р индуктивностью 4,5 мГн и фильтр-устрой-
ство ФУ, состоящее из резонансных кон-
туров на 300, 400, 600, 900, 1200 Гц, выпол-
ненное на конденсаторах КС-1,05-25 и ка-
тушках индуктивности с сердечником типа
ДСС. Емкости в 2 раза увеличены, а индук-
тивности в 2 раза уменьшены по сравнению
с соответствующими величинами подстан-
ционного однозвенного фильтр-устрой-
ства.
ВДУ может работать как на ступени I
(добавка 300 В, угол регулирования а =
= 60°), так и на ступени II (добавка 550 В,
а = 0).
Вольтодобавочные устройства имеют
следующие параметры: напряжение 550 В,
ток-.ЗООО А, мощность 1600 кВт. Конструктив-
но ВДУ выполнены в передвижном варианте
на трех единицах подвижного состава:
четырехосный платформе и двух крытых
четырехосных вагонах.
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТА ОТ НИХ УСТРОЙСТВ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
§ 11.1. Перенапряжения
Кратковременные повышения напряже-
ия на изоляции оборудования сверх мак-
имально допустимого рабочего напряжения
азывают перенапряжением. По природе
Рис. 11.1. Параметры волны тока молнии
’ис. 11.2. Вероятность Pi м разряда молнии с то-
ком, превышающим значение /м
Рнс. 11.3. Вероятность Ра^ разряда молнии с кру-
тизной, превышающей значение al
возникновения перенапряжения подразде-
ляются на грозовые и внутренние.
Грозовые (атмосферные) перенапряже-
ния в устройствах электрической тягн воз-
никают при ударе молнии в электротяговые
устройства (перенапряжение прямого уда-
ра) или вблизи них в землю (индуктирован-
ные перенапряжения).
Разряд молнии характеризуется ампли-
тудой /м с крутизной нарастания ai, дли-
ной фронта Тф н длиной волны тв импульса
тока (рис. 11.1 —11.3). Амплитуда тока
молнии /ы колеблется от 1—2 до 200—230
кА. Вероятность возникновения тока мол-
нии с амплитудой, равной /м или большей
Д1, может быть определена по формуле
р =10~/м/6°=е~/м/26. (11.1)
м
Продолжительность возрастания тока мол-
нии Тф не превышает 10 мкс, а в большинст-
ве случаев составляет 1—2 мкс. Максималь-
ная крутизна нарастания тока молнии с£-,
как правило, не превышает 10—15 кА/мкс
и редко достигает 50 кА/мкс.
В подавляющем большинстве наблюдае-
мых разрядов (90—95%) молния несет к
земле отрицательный заряд. Более полови-
ны наблюдаемых молний имеют от двух до
трех повторных разрядов по одному каналу с
паузами между ними 0,03—0,05 с. Число
повторных разрядов в редких случаях до-
стигает 20—25, а обшая длительность та-
кой многократной молнии составляет 1,2—
1,5 с.
Интенсивность грозовой деятельности в
различных районах поверхности земли ха-
рактеризуется числом грозовых дней К. или
числом грозовых часов в году К' и средним
числом Пр разрядов молнии в землю на
1 км2 ее поверхности, отнесенными к одно-
му грозовому дню или часу. Причем, К'~
~ 1,5 Д'. Число грозовых дней в году К из-
меняется в широких пределах. На основа-
нии статистических данных для террито-
рии Советского Союза пр = 0,06 4-0,09.
Число прямых ударов молнии за год
в контактную сеть, имеющую протяжен-
ность / км, может быть подсчитано по фор-
муле
=ДпрМ, (П.2)
где Ьо — ширина полосы земли под контакт-
ной сетью, км, которую она экранирует,
принимая на себя приходящиеся на эту
полосу прямые удары молнии. При средней
04
высоте подвески несущего троса к нт кт-
ной сети 9,5 м значение Ьо = 0,075ч-
4-0,095 км.
Число N„ возникающих в контактной
сети индуктированных перенапряжений с
амплитудой, превышающей UB, определя-
ется по кривой рис. 11.4 или подсчитывает-
ся по формуле
520д^ -^/36Ск„(
П
U И
где к0 — коэффициент, принятый равным
0,62.
Амплитуда индуктированного напряже-
ния
1/и=к0 60/м Л : (11.4)
где b — минимальное расстояние от места
удара молнии до подвески, м; /м — ампли-
туда тока молнии, кА.
Для различных значений длины контакт-
ной сети /, числа К грозовых дней в году и
высоты h подвески проводов контактной се-
ти
К h I
Л'ирасч = ^п^---^-- юо ’ 01-S)
Перекрытие изоляции оборудования при
воздействии атмосферных перенапряжений
происходит, если атмосферное перенапря-
жение превышает минимальное импульсное
разрядное напряжение изоляции. Число
ожидаемых отключений контактной сети
из-за перекрытий ее изоляции атмосферными
перенапряжениями
п ~ (!Чш + Мшд) Л.
где Амп — число прямых ударов молнии в
провода контактной сети за расчетный пе-
риод; Ацнд — число индуктированных
перенапряжений с амплитудой, превышаю-
щей уровень изляции контактной сети t/II3;
ц — коэффициент, учитывающий вероят-
ность перехода импульсного перекрытия в
мощную дугу.
ЬСПИЧИВс! КиЭффТПЦПСГ! 1 d-q-JelbULFU-ст
отношения рабочего напряжения Up к длине
пути перекрытия /пер. Для электрифициро-
ванных линий переменного тока Uv =
= 27,5 кВ, г] = 0,7. Для линий постоянного
тока также принята 1] = 0,7. Однако из-за
установки вдоль контактной сети роговых
разрядников с небольшим изоляционным
промежутком (примерно 10 мм) практически
каждое их перекрытие сопровождается от-
ключением сети. Поэтому для этих линий
Мшд определяется пробивным напряже-
нием роговых разрядников (примерно 40 кВ)
и т] принимается равным единице.
При разряде молнии с током /г1 в объ-
ект, имеющий волновое сопротивление Zog,
напряжение на нем может быть определено
по формуле
= (Н.6)
^siiAC
где ZM — волновое сопротивление канала
молнии, принимаемое равным 300 Ом.
Волновое сопротивление контактной
сети Z зависит ст радиуса провода г, высо-
ты подвески Л, числа и взаимного расположе-
ния проводов. В соответствии с принятым
на рис. 11.5 расположением проводов оно
может быть определено: для одиночного
подвешенного провода
Z = 138 lg (2h:r); (11.7)
для контактного провода с несущим тросом
Z ~ (Zu + Z12):2; (118)
для контактней сети с усиливающим про-
водом
Z~ (Zu 4- Z12 + Z13):3
(US)
В этих выражениях Zu — собственное
волновое сопротивление провода; Z12 и
ZJ3 — взаимные волновые сопротивления:
, 2/г a cl
ZI2=1381g-----— ; Zl3= 1381g—.
a c
(11.10)
Рис. 11,4. Число случаев в год Ли (на 100 км контактной сети) возникновения индуктированных
перенапряжений с амплитудой, превышающей Un при числе грозовых дней в году Л=20
105
Рис 11.5. Расстояние между проводами контакт-
ней сети и их зеркальным изображением:
1 — контактный провод; 2 — несущий трос; 3 —
усиливающий провод; 4 — рельсы; Г—3' — зеркаль-
ные изображения проводов по отношению к по-
верхности земли
Наибольшую опасность представляют
прямые удары молнии в контактную сеть
вблизи электроподвижного состава или тя-
говой подстанции. Степень опасности та-
ких ударов определяется уровнем изоля-
ции оборудования и защитными характе-
ристиками применяемых разрядников
(см. § 11.5) Число воздействий на тяговые
подстанции индуктированных перенапря-
жений должно определяться с учетом огра-
ничения их устройствами защиты движу-
щегося по линии э. п. с.
При заданной интенсивности движения
поездов на данном участке суммарная дли-
на опасных зон, занимаемых подвижным со-
ставом, одновременно находящимся на ли-
нии,
L
п 3 24cv
(11-11)
где Ly — длина рассматриваемого участка,
км; Рп — число пар поездов в сутки на дан-
ном участке; цу — средняя участковая
скорость поездов," км ч; /3длина одной
опасной зоны, км.
Число случаев прямых ударов молнии в
контактную сеть вблизи э. п. с. (в опасной
зоне)
^пу = ^0 Kj (11.12)
вблизи подстанции
А^пл ==^'пл К, (11.13)
аварийных
в системе
где Рпл — длина питающей линии от под-
станции до установленного в месте присое-
динения в контактной сети рогового или
трубчатого разрядника.
Аналогично может быть подсчитана ве-
роятность воздействия на э. п. с. и тяговые
подстанции атмосферных перенапряжений
от прямых ударов молнии за пределами
опасной зоны и вероятность воздействия ин-
дуктированных напряжений с различной ам-
плитудой.
Число прямых ударов молнии вблизи
подстанций в питающие линии длиной РПЛ<С
0,5 км не превышает одного случая за
десять лет на одну подстанцию. При интен-
сивном движении поездов на участке подав-
ляющее большинство возникающих в кон-
тактной сети индуктированных перенапря-
жений ограничивается разрядниками э.п.с.
и не доходит до подстанции.
Внутренние перенапряжения возникают
при различных нормальных или
коммутациях и повреждениях
электроснабжения и характеризуются крат-
ностью к, т. е. отношением максимального
напряжения относительно земли к номиналь-
ному фазному. Для изоляции оборудования
от внутренних перенапряжений определя-
ют одноминутное испытательное напряже-
ние промышленной частоты.
Наиболее опасные внутренние перена-
пряжения в устройствах электрической тя-
ги постоянного тока возникают при отклю-
чении токов к. з. быстродействующими вы-
ключателями. При расчетах напряжений на
шинах тяговой подстанции, сглаживающем
реакторе, конденсаторах сглаживающего
устройства и между контактами выклю-
чателя в этом случае пользуются схемами
замещения, приведенными на рис. 11.6.
В эти схемы входят индуктивности и актив-
ные сопротивления тягового трансформато-
ра LT2, гТ2, сглаживающего реактора Lp,
Гр, участка контактной сети и рельсов до
места к. з. Lc, гс, эквивалентная емкость
Сэ, индуктивность Ьэ и сопротивление
гэ сглаживающего устройства и источник
постоянной э.д.с. Е с внутренним сопро-
тивлением R.
Перенапряжения на сглаживающем ре-
акторе, конденсаторе сглаживающего уст-
ройства, а также максимальные значения
токов, проходящих через выпрямитель и
и сглаживающее устройство i2, рассчиты-
вают, пользуясь схемой
перенапряжения на шинах
ции, между контактами
схемой рис. 11.6, б.
рис. 11.6, а, а
тяговой подстан-
выключателя —
Рис. 11.6. Схема для расчетов перенапряжений на
реакторе, конденсаторе сглаживающего устройст-
ва (а), на шинах и между контактами выключа-
теля (б) тяговой подстанции при к. з. в контакт-
ной сети
106
Рис. 11.7. Схема для расчета перенапряжений при
отключении КУ
Максимальные перенапряжения возни-
кают, когда падение напряжения в месте
к. з. и ток нагрузки невелики (в расчетах
их принимают равными нулю).
При близком к. з. наибольшие перена-
пряжения возникают на шинах тяговой под-
станции, при удаленном — в контактной
сети вблизи места отключения выключате-
лем поста секционирования или подвижно-
го состава. Наиболее опасные коммутаци-
онные перенапряжения возникают при от-
ключении фидерными выключателями к. з.
вблизи тяговой подстанции.
В устройствах электрической тяги пере-
менного тока значительные перенапряже-
ния наблюдаются при отключениях установ-
ки параллельной емкостной компенсации,
сопровождающихся повторными пробоями
между контактами выключателя.
Напряжения в этом случае на установ-
ке параллельной компенсации (КУ) рас-
считывают по схеме замещения рис. 11.7:
—(oLpCOsi------;-tp—со£р е Cn/“<> х
\ ("о /
«о
----COS <р
со2 *
26 . «2 £’о \
—-------Sin ф —-------------
СО СО £\'СТ /
(со
--- я + ф
4-rpe вл/“>051пф
(11-14)
где С, £р, Гр — соответственно емкость,
индуктивность и активное сопротивление
КУ; — напряжение на батарее конден-
саторов в момент пробоя между контакта-
ми выключателя; ф — начальная фаза при-
ложенной э.д.с.; е — Е cos (со/ + ф).
Рис. 11.8. Зависимость
отношения перенапряже-
ний на КУ к максималь-
ному рабочему напряже-
нию от начального угла
повторного пробоя и ин-
дуктивности КУ
В формуле (11.14), кроме того:
6 Г1 + ГР ;
2 (71 +ip)
где Z =
= VЬт Гр)2 — [со (Lp-у £р) — 1 /соС]2.
Здесь Г1, гр и £п £р— соответственно актив-
ное сопротивление и индуктивность пита-
ющей сети и трансформатора.
Максимальные напряжения во многом
зависят от угла повторного пробоя ф и
параметров питающей сети (рис. 11.8).
§ 11.2. Принцип координации изоляции
Принципом координации называют сог-
ласование электрической прочности изоля-
ции оборудования с рабочим напряжением
установки и параметрами устройства защи-
ты от перенапряжений.
Электрическая прочность изоляции но-
вого оборудования всегда имеет некоторый
разброс. В процессе эксплуатации она сни-
жается из-за старения, увлажнения, воз-
действия загрязнений и т. д. В связи с этим
вновь изготовляемое оборудование в завод-
ских условиях испытывается более высоким
напряжением, чем в процессе эксплуатации
после очередных профилактических ремон-
тов. Испытательное напряжение, которым
изоляция оборудования проверяется при
выпуске с завода, принято называть уров-
нем изоляции данного оборудования. За
минимальный уровень изоляции принимают
испытательное напряжение, которым обо-
рудование периодически испытывают в про-
цессе эксплуатации при профилактических
ремонтах.
На основании технико-экономических
оценок и опыта эксплуатации нормированы
определенные соотношения между наиболь-
шим рабочим напряжением электроустано-
вок и испытательным напряжением нового
оборудования. Для создания нормальных
условий работы электроустановок парамет-
ры защитных устройств выбираются таким
образом, чтобы обеспечивалось ограниче-
ние перенапряжений в пределах минималь-
ного уровня изоляции.
Эффективность действия защитного уст-
ройства определяется защитным уровнем,
который представляет собой наибольшее
напряжение, возникающее на защищаемом
оборудовании при нормированных пара-
метрах воздействующих перенапряжений. Со-
отношение между защитным уровнем (кри-
вая 3 на рис. 11.9) и минимальным уров-
нем изоляции (кривая 2) выбирается с уче-
том электротехнических характеристик
изоляционных материалов, условий экс-
плуатации оборудования и качества восста-
новительных профилактических ремонтов
Основными величинами, по которым про-
изводится координация подстанционной изо-
ляции, являются остаточное напряжение
Гост на разряднике и верхний предел
107
Рис. ]].?. График координации уровней изоляции
с защитным уровнем и наибольшим рабочим на-
пряжением электроустановки:
/ — уровень изоляции нового оборудования; 2 —
минимальный расчетный уровень изоляции обору-
дования в эксплуатации; 3— защитный уровень;
4 — наибольшее рабочее напряжение; 5 — номи-
нальное напряжение установки: — соответствует
воздействию импульса напряжения 1,5/40 мкс:
4 = 60 с. — пределы изменения защитного
уровня
пробивного напряжения t/np при частоте
50 Гц. Импульсная прочность изоляции,
равная амплитуде (7Р расчетной волны пере-
напряжения, определяется, как
t/p=l,Ш0Ст+15 кВД (11.15)
где коэффициент 1,1’ учитывает падение
напряжения в индуктивности соединитель-
ных проводов между разрядником и за-
щищаемым оборудованием. Испытательное
напряжение оборудования подстанций (за
исключением трансформаторов) на 10—15%
выше Up.
Испытательное напряжение для транс-
форматоров при полной импульсной волне
,, (1,Ш0СТ + 15) Кн
Г'и.М ПВ- “Ь „ кВ,
где UH — номинальное напряжение сети;
кк — коэффициент коммулятивности, пред-
ставляющий собой отношение электричес-
кой прочности изоляции в условиях дли-
тельной эксплуатации к прочности изоляции
нового оборудования, принимается равным
0,87—0,9. Остаточное напряжение на раз-
ряднике определяется при токе, равном
5 кА.
Однсшинутпое испытательное напряже-
ние трансформаторов
^исп = Г^пр : (Кц к1;),
где ки — коэффициент импульса, прини-
маемый равным 1,3.
Координация должна быть осуществле-
на как при увлажненной, так и при сухой
изоляции. В связи с этим уровень изоляции
оборудования наружных установок опреде-
ляют при одноминутном напряжении про-
мышленной частоты в условиях нормального
увлажнения изоляции (мокроразрядное на-
пряжение). Импульсные испытания прово-
дятся на сухой аппаратуре независимо от
того, предназначена она для наружной или
для внутренней установки.
§ 11.3. Изоляторы
Изоляторы, используемые в устрой-
ствах контактной сети, подразделяют на
тарельчатые (рис. 11.10, табл. 11.1) и
стержневые (рис. 11.11, 11.12, табл. 11.2).
В районах с повышенным загрязнением
применяются специальные изоляторы (рис.
11.13, табл. 11.3). Для секционных и под-
станционных разъединителей, линий элект-
ропередачи 6—10 кВ и других элементов
и узлов контактной сети и тяговых под-
станций применяют опорные изоляторы
стержневые и штыревые (рис. 11.14, табл.
11.4).
§ 11.4. Защита от перенапряжений
Защита от прямых ударов молнии рас-
пределительных устройств тяговых под-
станций осуществляется молниеотводами.
Приведенные в табл. 11.5 и на рис. 11.15—
11.19 расчетные соотношения и графики по-
Таблица 11.1
Характеристики и габариты тарельчатых изоляторов
Тип изолятора Размеры (см. рис. 11.10) мм Длина пути утечки, мм, не менее Разрядное напряжение при 50 Гц. кВ Импульсное 50%-ное разряд- ное напряжение. кВ, не менее Электромехани- ческая разруша- ющая нагрузка, кН, не менее Масса, кг
D Н d di d2 d, в сухом S S к о под дож- дем I
ФТФ-3,3/3 270 210 16 1" труб 24 52 324 70 35 125 30 6,4
ПТФ-3,3/5 210 183 16 20 24 52 324 7 40 125 50 6,15
ПФ6-А 270 167 16 20 .— — 285 7 5 40 125 60 6,5
ПФ6-Б 270 140 16 20 — — 280 7 40 125 60 6,0
ПФ6-В 270 140 16 20 —. — 324 7 40 125 60 5,3
ПФ 16-А 280 173 20 24 — —- 385 8 5 45 130 160 9,0
108
11.10. Тарельчатые фарфоровые изоляторы:
— фиксаторный ФТФ-3,3/3; б — подвесной с
ьгсй ПТФ-3,3/5; в — подвесной ПФ6-Б; г — под-
весной ПФ6-В
а)
Рис 11.11. Стержневые фарфоровые изоляторы:
а — секционный ССФ-27,5/5; б — фиксаторный
ФСФ-27.5/3,5
Рис. 11.12.
Стержневой консольный фарфоровый
изолятор типа ИКСУ-27,5
а;
в
Рис 11.13. Фарфоровые изоляторы ПФГ5 (а),
ПФГ6 (б) и ПСГ16 А (в) для районов с повышен-
ным загрязнением
Рис 11.14. Фарфоровые опорные изоляторы:
а — штыревой ОНШ-35-500; б — стержневой
ОНС-35-500
109
Таблица 112
Характеристики и размеры стержневых изоляторов
Тип изолятора Размеры (см. рис. 11.11 и 11.12), мм ф ш ь s Е . сз Й И Ы Ф я О’ ф Й Ф Е /5 н о> Разрядное напряжение при 50 Гц. кВ Импульсное 50%-ное разряд- ное напряже- ние, кВ Механическая разрушающая нагрузка Масса, кг
D н d d. в сухом состоянии под дож- дем при рас- тяжении, кН при изгибе, кН -м
ФСФ-27,5/ /3,5’ 130 540 65 1" труб 24 600 135 100 200 35 — 9,5
ССФ-27,5/5 160 543 75 — 24 750 140 100 — 50 — 11,8
ИКСУ-27,5 180 610 85 — 620 140 но 240 60 3, 14,9
Таблица 11.3
Характеристики и размеры изоляторов для районов
с повышенным загрязнением
Обозначение Размеры (см. рис. 11.13) Длина пути утечки, мм Разрядное напряже- ние, кВ, при 50 Гц Разрушающая электромеха- нниеская нагрузка, кН Масса, кг
Н D а в сухом состоянии под дож- дем
ПФГ5 (ПР-3,5) 198 250 16 455 но 48 50 10,4
ПФГ6 (НС-2) 198 270 16 470 107 50 60 8.1
ПФГ8 (НЗ-6) 214 300 16 480 110 62 80 13,5
ПСГ16-А 160 320 20 480 110 60 160 9,3
Таблица 11.4
Характеристики и размеры опорных изоляторов
Обозначение Размеры (см. рнс. 11.14), мм Длина пути утечки, мм Разрядное напряже- ние, кВ, при 50 Гц Импульс- ное 50%- ное раз- рядное напряже- ние Гаранти- рованная прочность на изгиб, кН Масса, кг
н D в сухом состоянии под дож- дем
ШФ-10А 105 140 60 34 14 1,4
ШФ-20А 190 185 — 86 57 — 20 3,4
ЭНШ-10-2000 210 250 25 70 34 125 20 12,7
ЭНШ-35-2000 400 430 85 150 88 230 20 —
ЭНШ-35-500 400 37 64 140 85 205 5 —
ЭНС-35-500 420 170 54 НО 84 — 6 15,5
ЭНШ-35-1000 400 240 58 НО 85 -— 10 32
<0-400 550 220 700 135 90 — 10 37,8
зоны
защиты молние-
вероятность по-
эляют определить
зодов, обеспечивающие
жения объектов не более 1%.
Основным аппаратом в схеме защиты обо-
дования подстанций (рис. 11.20, 11.21)
волн атмосферных перенапряжений, при-
дящих с линии, является разрядник,
зрядники РВ-25, РМВУ-3,3 защищают
зрудование подстанций от атмосферных
зенапряжений, а разрядники типа
ПК-3,3 — от атмосферных и коммутаци-
ях перенапряжений.
Подходы к тяговым подстанциям
[с. 11.22), постам секционирования
(рис. 11.23), станциям (рис. 11.24), отсасы-
вающие трансформаторы от атмосферных
перенапряжений защищаются на участках
переменного тока трубчатыми или роговы-
ми разрядниками, на участках постоянного
тока — роговыми. Для предотвращения по-
падания в устройства постоянного тока вы-
сокого напряжения переменного тока на
станциях стыкования применяется защита
ЗСС-ЦНИИ (рис. 11.25).
Снижение коммутационных перенапря-
жений на шинах тяговых подстанций или
постов секционирования и на установках
параллельной емкостной компенсации до-
Рис. 11.17. Зависимость наименьшей ширины Ьх
зоны защиты двух одинаковых стержневых мол-
ниеотводов от расстояния между ними а при раз-
личных высотах молниеотводов h и защищаемого
объекта hx (/гх^ЗО м)
Рис 11.15. Зона защиты одиночного стержневого
молниеотвода (а) и график (о) зависимости его
высоты h от радиуса fx защитной зоны
Рис, 11.18. Площадь на уровне hx, защищаемая
тремя (а) и четырьмя (б) стержневыми молниеот-
водами одинаковой высоты
Рис. 11.19. Зоны защиты одного (а) и двух (б)
тросовых молниеотводов
РсС 11.16. Защитные зоны двух одинаковых (а) и
разных (б) по высоте стержневых молниеотводов
111
Рис. 11.20. Схема защиты от перенапряжений тя-
говой подстанции переменного тока:
Ф1 — отсасывающий фидер: Ф2 — фидер контакт-
ной сети; ФЗ — фидер нстягового потребителя
---------------------------------------►
Рис. 11.21. Схема защиты от перенапряжений тя-
говой подстанции постоянного тока:
/ — внутренний контур заземления: 2 — реле за-
земления; 3 — наружный контур заземления; 4 —
искровой промежуток; 5 — отсасывающий фидер,
6 — питающий фидер; 7 — роговый разрядник
Рис. 11.22. Схема включения трубчатых разрядников на питающих линиях контактной сети и нетяго-
вых потребителей:
1 — масляные выключатели; 2 — питающие фидеры контактной сети; 3 — питающие фидеры нетяговых
потребителей; 4 — контактная сеть
112
Рис. 11.23. Схемы включения трубчатых
-ли роговых) разрядников РТ-35 у постов
секционирования (а} и отсасывающих
трансформаторов (б).
J — расстояние, равное одному мачтовому
пролету
Рис. 11.24. Схема включения трубчатых (или роговых) разрядников РТ-35 на контактной сет1
станции
Рис. 11.25. Схема блока защиты ЗСС ЦИИИ
станции стыкования:
— вентильный разрядник; 2 — разделяю-
щие конденсаторы; 3— трансформатор за-
~_:ла: 4 — защитный промежуток; 5 — сгла-
живающие конденсаторы; 6 — реле зазем-
ления
113
Расчет зон защиты молниеотводов
Тип молние- отвода Количество молниеот- водов Способ расчета № рисунка
Стержне- вой 1 (1, если /г <30 м; 1,6(/г-Лх) . . Гх~- 1+йхй Р’ Р ~ если й>30 м уи Рис. 11.15
2 Внешние области зоны защиты каждого молние- отвода определяются как для одиночного. Мини- мальная наименьшая ширина зоны 2ЬХ определя- ется по кривым рис. 11.17 Рис. 11.16
3—4 Размеры Ьх определяются по рис. 11.18, радиус зашиты гх— как для одиночного молниеотвода. Необходимым условием защищенности всей пло- щади на высоте hx является D < 8(Л—hx) р, где р = 1 если Л <30 м; 5,5 л — . если 7г>30 м. i h Для молниеотвода под D понимается наибольшая диагональ четырехугольника. Для трех молниеот- водов D — диаметр окружности, проходящий че- рез следы молниеотводов Рис. 11.18
Гроссовыи 1 1 0.8 — - - , если Л < 30 м /< - йг 1+йхЛ Рис. 11.19. а
2 Внешние зоны определяются так же, как для оди- ночного троссового молниеотт ода. Для зоны // 1.е< бход1:?.|о соблюдение условия h—h*^a/h. Рис. 11.19,6
Рис. 11.26. Схемы защиты установки поперечной емкости-»й комнеисацл»; лт коммутационных
перенапряжений при использовании двух последовательно включенных масляных выключателей (л)
и дополнительного высоковольтного разъединителя (б);
/ — масляные выключатели; 2 — разъединитель; 3 — роговый разрядник; 4 — ограничивающие
резисторы; 5 — трансформатор напряжения
114
Таблица 11.6
стигается применением специальных схем
защиты (рис. 11.26). При двух последова-
тельно включенных масляных выключате-
лях (рис. 11.26, а) обеспечивается вначале
отключение одного из них, шунтированного
•Крав- Эт° позволяет предупредить повтор-
ные пробои в выключателях и возникнове-
ние перенапряжений на КУ и шинах. Раз-
ряд конденсатора КУ в схеме обеспечива-
ется (рис. 11.26, б) через резистор /?раз,
подключаемый параллельно КУ в момент
отключения масляного выключателя. Раз-
рядный промежуток и резистор, шунтирую-
щие реактор, позволяют ограничить пере-
напряжения на КУ и реакторе при включе-
нии и отключении установки.
§ 11.5. Разрядники
Роговые разрядники (рис. 11.27,
табл. 11.6) представляют собой двухкрат-
ные искровые промежутки, пробой которых
приводит к короткому замыканию контакт-
ной сети на рельс или на специальный кон-
тур заземления. Возникающий после сра-
тчи
Рис. 11.27. Poi-зый разрядник для контактной се-
ти постоянного н переменного тока:
1 — электроды; 2 — токопроводящий трос; 3, 4 —
изоляторы; 5 — опора; 6 — заземляющий трос;
7 — кронштейн
Технические данные
роговых разрядников
Характеристика Разрядник постоян- ного тока (рис. 11.27,а) Разрядник перемен- ного тока (см. рис. 11.27,6)
Номинальное напряже- ние, кВ 3,3 25
Количество искровых промежутков 2 2
Зазор одного искрового промежутка, мм 5±0,5 45+5
Пробивное напряжение при переменном токе с частотой 50 Гц (ампли- тудное значение), кВ 33±2 95-J-15
Импульсное пробивное напряжение при предраз- рядном времени от 2 до 20 мкс, при положитель- ной полярности импуль- са, кВ 40-35 162—135
То же при отрицатель- ной полярности импуль- са, кВ 180—150
батывания разрядника в его цепи под дей-
ствием рабочего сопровождающий ток
к. з. отключается защитой тяговых под-
станций или постов секционирования.
В отличие от роговых разрядников труб-
чатые (рис. 11.28, табл. 11.7) и вентильные
Рис. 11.28. Вольт-секундные характеристики (а)
35
трубчатых разрядников (б) РТ = — _ -(сплош-
U , O-D
35
ные кривые) и РТВ = ~2 i о (штриховые)
115
Таблица 11.7
Трубчатые разрядники
Тип разрядника Номинальное напряжение, кВ Пределы отключае- мых токов, кА Длина искро- вых проме- жутков, мм Разрядное напряжение, кВ, при 50 Гц Импульсное разрядное напряжение, кВ, при волне Размеры, мм ?р внутрен- убок, мм с_
Я я верх- ний внеш- него внут- реннего сухое ПОД дождем ,1,5/40 мкс* при 2 мкс А Б 1 Диаме! них тр Масса,
Фибробакелитовые
РТ - 6 6 1,5 10 15 80 29 24 68 83 475 44,5 Iю 1,8
1,5-10
РТ - 10 10 0,5 7 20 130 45 35 80 83 475 44,5 10 1,8
0,5-7
РТ - 35 0,4 80 100 175 175 95 105 75 83 160 180 200 220 1,4
0,4-3 •г>5 3 150 200 175 175 130 155 ПО 135 225 270 265 310 663 35 8
РТ - 35 0,8 80 100 175 10 105 65 73 180 195 210 230 785 44,5 2,5
0,8-5 35 5 150 200 175 175 115 125 90 105 235 270 275 330 10
РТ - 35 1,8 80 100 140 140 90 96 80 82 155 170 180 195 730 12 4,2
1,8-10 35 10 150 200 140 140 115 130 96 105 210 245 240 290 60
Винипластовые
РТВ 6-10 6 0,51 4 10 1 60 | 33 I 42 32 | 60 | 65 6191 619 50 6 3,4
’ 0,5-4 10 0,5 4 15 1 60 40 65 68 50 6 3,4
РТВ 6-10 6 2 12 10 60 33 32 60 65 619 619 50 И 3,5 3,5
2-12 10 2 12 15 60 42 40 65 68 50 11
РТВ 15 15 2 12 25 80 55 45 90 98 659 50 11 3,6
2-12
РТВ 20 20 2 12 40 100 65 55 115 125 709 50 11 3,7
2-12
РТВ 35 10 89 100 140 140 100 115 100 110 135 165 145 180 709 50
2-10 35 2 150 200 140 140 150 180 145 170 210 260 225 288 11 3,7
РТВ 110 2-10 110 2 10 350 400 500 300 300 300 310 335 395 275 300 350 380 400 460 435 480 575 829 50 14 4,0
Винипластовые усиленные
35 35 2 20 100 150 200 140 100 147 195 85 120 156 165 225 265 180 262 308 — — — —
2-20 140 140 • — — —
35 35 7 30 100 150 140 140 100 147 85 120 165 225 180 262 — — — —
7-30 200 140 195 156 265 308 — — — —
ртву 110 110 5 20 400 450 300 300 217 265 212 234 405 460 480 505 — — — —
ГТВ^ ' 5-20 500 300 282 255 490 538 — — — —
НО РТВУ 7-30 110 7 30 400 450 500 300 300 300 217 265 282 212 234 255 405 460 490 480 595 538 — — —
* Минимальное разрядное напряжение.
116
Таблица 11.8
Характеристики вентильных разрядников переменного тока
Тип разряд- ника Номинальное напряжение, кВ Наиболь- шее допус- тимое напряже- ние, кВ Ппобивное напряже- ние, действующее значение, кВ, при частоте 50 Гц Импульс- юе пробив- ное напря- жение (при пр едр аз- рядном времени от 2 до 10 мкс), кВ Остающееся напряжение, кВ (не более), на разряднике при импульсном токе с длиной фрон- та волны 10 мкс и амплитудой Масса, кг
не менее не более 3 0О0А 5 000А 10 000А
РВП-З 3 3,8 9 1 1 11 21 15 16 1 — 3,4
РВ.М-3 3 3.8 7,5 9,5 8 9 9,5 11 —
РВП-6 6 7,6 16 19 35 28 30 — 4,6
РВМ-6 6 7.6 15 18 15,5 17 18 20 —
РВП-10 10 12,7 26 30,5 50 47 50 — 6,0
РВМ-10 10 12,7 25 30 25,5 28 30 33 —
РВС-15 15 19 38 48 70 57 61 67 43
РВМ-15 15 19 35 43 57 47 51 57 —
РВС-20 20 25 40 60,5 85 75 80 88 51
РВМ-20 20 25 47 55 74 62 67 74 —
РВС-35 35 40,5 78 98 125 122 130 143 67
РВМ-35 35 40,5 73 84 108 80 97 98 —
РВ-25 25 | 39 58 70 100 882 94 — 53
Примечания. 1. Разрядники, имеющие в наименовании букву М, оборудованы искровыми проме-
жутками с магнитным гашением дуги. 2. Указанное для разрядника РВ-25 остающееся напряжение
соответствует импульсу тока с длиной фронта 8 мкс. 3. Разрядники имеют пропускную способность
(номинальное количество срабатываний), равную20 при воздействии импульсов тока 18/40 мкс с ампли-
тудой 10 кА или при прямоугольном импульсе длительностью 2 мс н амплитудой 150 (РВ-25, РВС)
либо 400 А (РВМ).
вызывая отключения защиты. В устрой-
ствах электроснабжения электрифициро-
ванных железных дорог переменного тока
для ограничения перенапряжений приме-
няются трубчатые разрядники РТ и РТВ,
в которых соответственно дугогасительная
камера выполняется из фибровых и вини-
пластовых трубок. В маркировке разряд-
ников указываются в числителе номиналь-
ное напряжение (кВ) защищаемой сети,
а в знаменателе пределы тока к. з. (кА),
при которых разрядник способен отключать
цепь самостоятельно. С целью предупреж-
дения повреждения увлажняемой поверх-
ности трубчатых разрядников токами утеч-
ки, возникающими под действием рабочего
напряжения, разрядники подключают к
сети через внешний искровой промежуток.
В вентильном разряднике для ограни-
чения тока через него после срабатывания
применяются диски нелинейного сопротив-
ления из вилита или тервита.
117
Таблица И.9
Характеристики вентильных разрядников постоянного тока
Показатель Тип разрядника
РМВУ-3,3 1 РВПК-3,3 1 РВПКН-3,3
Номинальное напряжение, кВ 3,3 3,3 3,3
Наибольшее рабочее напряжение, кВ 4,2 4,1 4,1
Пробивное напряжение искровых про- межутков (действующее значение), кВ, при переменном токе с частотой 50 Гц 10,5—13 7,5—8,5 7,5-8,5
Импульсное пробивное напряжение при предразрядпом времени 2—20 мкс, кВ, не более 14,5 9,0 9,0
Остающееся напряжение на разряднике, кВ, при импульсном токе с амплитудой 3000 А 12 8- -9 8—9
Сопровождающий ток при номинальном напряжении, А, ие более Импульс тока, при котором разрядник выдерживает 20 срабатываний: 25 250 150
форма 3/8 3/8 3/8
амплитуда, А 300 3000 1500
Время гашения дуги сопровождающего тока, мс Диски нелинейного сопротивления: 4—5 15—20 14—35
материал • Вилит Тервпт Тервпт
коэффициент нелинейности 0,18—0,2 0,37—0,4 0,37—0.4
диаметр, мм 130 70 70
высота, мм 60 30 30
Число последовательно включенных ди- сков 2 4 4
Число параллельно включенных колонок 1 6 3
Число искровых промежутков 2 1 1
Ток проводимости через разрядник, мкА, при напряжении 4 кВ Габаритные размеры, мм 70—130 5 5
высота 350 226 400
ширина 294 — 524
длина 294 —— 524
диаметр — 330 —
Масса, кг 22,5 20 74
Примечания. 1. Разрядник типа РВПЦ-3,3 негерметизированного исполнения рассчитан на
остановку в отапливаемом помещении.
2. Разрядник РМВУ-3,3 выдерживает также импульс тока 20/40 мкс при амплитуде 20 кА.
В вентильных разрядниках перемен-
ного тока установлены простые дисковые
искровые промежутки и кольцевые с до-
полнительными постоянными магнитами,
обеспечивающими непрерывное движение
электрической дуги в кольцевом зазоре.
Гашение дуги происходит после спада им-
пульса тока, вызванного волной перенапря-
жения, в момент, когда сопровождающий
переменный ток переходит через нуль.
Гашению дуги, а также снижению
напряжения на разряднике при больших
импульсах тока способствует нелинейная
зависимость сопротивления дисков разряд-
ников от тока через них (рис. 11.30).
Для повышения стабильности уставки
разрядников при колебаниях температуры,
давления и влажности окружающего воз-
духа они герметизированы с помощью фар-
форовых кожухов, фланцев и прокладок
из озоностойкой и морозостойкой резины.
Специальные меры приняты для предот-
вращения перемещения дисков нелиней-
ного сопротивления и искровых промежут-
ков внутри кожуха при тряске.
В ряде случаев в вентильных разряд-
никах предусматривается предохранитель-
ный клапан, предупреждающий взрыв
фарфорового кожуха при длительном про-
текании тока через разрядник в случае
его неисправности.
Вентильные разрядники имеют ограни-
ченное допустимое число срабатываний,
которое в основном зависит от амплитуды
и длительности импульсов тока. Допусти-
мое число пв воздействий на диски нели-
нейного сопротивления импульсов тока с
амплитудой /в, отличной от амплитуды
118
Таблица 11.10
Основные технические данные кремниевых симметричных
ограничителей напряжения
Показатель Тип прибора
КСОН-5 KCOII2-5 КСОН-10 КСОН2 10
' ’ ,'.шпальное напряжение, Е 400 -2000 1000—2000
". ..пряжение стабилизации, В 400-2000 1000—2000
• 4—20 10—20
’-спвалы по напряжению стабилизации между 100 100
-ее:'ди, В
С-ёдивй ток утечки при одпополупериодиом па- I 1
.«женин, равном 0,9 номинального, мА
'лксимальная допустимая энергия импульса па- 5 10
Дж
- .-.шзрзтурпый коэффициент напряжения, %/°С 0,15 0,15
'с.рнгные размеры, мм:
КСОН 125X92X63 125X92X63
KCOII2 0 40X19,3 80X75X78,6 0 40X19,3 80X75X78,6
0 39,5X54,2 0 39,5X54,2
'• касса, кг:
КСОН 0,7/0,13 0,7/0,13
КСОН2 0,4/0,2 0,4/0,2
Примечания. 1. КСОН имеет таблеточное исполнение; KCOII2 — штыревое.
«• В числителе приведены значения для КСОН с охладителем, в знаменателе для КСОН без
охладителя.
/Г1. при которой допустимое число воздей-
ствий «о известно, можно определить, как
пв - - : /в)*1.
70
Для тербитовых дисков диаметром
мм при длительности волны 0,01; 0,02
и 0,1 с коэффициент Ki соответственно ра-
вен 4,7; 7,9 и 9.
Все большее применение находят си-
ловые полупроводниковые ограничители
напряжения и полупроводниковые прибо-
ры (тиристоры) вместо дисков нелинейного
сопротивления и искровых промежутков
в разрядниках (рис. 11.31). Замена искро-
Рис. 11.29. Вен-
тильный разряд-
ник РВ-25:
1 -- ТОКОПРОВОДЯ-
ЩИЙ зажим: 2 —
верхняя крыша;
3 — верхний фла-
нец; 4, 10 — уп-
лотнительные про-
кладки; 5 — на-
жимная пружина;
6 — фарфоровый
кожух: 7 — блоки
искровых проме-
жутков с шунти-
рующими дисками
нелинейного со-
проти вл ен и я: 8 —
рабочие диски не-
линейного сопро-
тивления; 9 — це-
ментная заделка;
И — нижний Фла-
нец
Рис. 11.30. Вольт-амперные характеристики раз-
рядников переменного (а) и постоянного (б) тока
119
Рис. 11.31. Схемы полупроводниковых разрядни-
ков:
1 — тиристор с лавинной характеристикой; 2 — ог-
раничивающий резистор; 4 — тиристор с нелавин-
ной характеристикой
вых промежутков разрядников тиристо-
рами, переключающимися в проводящее
состояние при определенном уровне пере-
напряжений, а также применение полу-
проводниковых ограничителей напряжения
позволяют резко увеличить допустимое чис-
ло срабатываний разрядника и понизить
его уставку до значения, близкого к на-
ибольшему рабочему напряжению установ-
ки. В табл. 11.10 приведены основные тех-
нические данные полупроводниковых ог-
раничителей напряжения, выпускаемых
промышленностью для защиты управля-
емых и неуправляемых вентилей от комму-
тационных перенапряжений, а также в ка-
честве разрядников в электротехнических
установках при частотах до 500 Гц.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. С и р о т и н с к и й Л. И. Техника высоких
напряжений. Ч. III, вып. I. М.-Л., Госэнергоиздат.
1950, 258 с.
2. Техника высоких напряжений. (Борисо-
глебский П. В., Дмоховскнй Л. Ф.»
Л а р и о и о в В. П. и др ) Под ред. Разевнга
Д. В. М., Энергия, 1964. 4,1 с.
3. Радченко В. Д. Техника высоких на-
пряжений устройств электрической тяги. М.»
Транспорт, 1975, 358 с.
4. Рыков И. И., Разевиг Д. В. За-
щита от атмосферных перенапряжений тяговых
устройств электрических железных дорог. М„
Трансжелдориздат, 1953, 91 с.
5. Разевиг Д. В. Атмосферные перенапря-
жения на линиях электропередачи. М.-Л., Госэнер-
гоиздат, 1959. 216 с.
G. Радченко В. Д.. Соколов С. Д.,
СухопрудскийН. Д. Перенапряжения и то-
ки короткого замыкания в устройствах электри-
фицированных железных дорог постоянного тока.
М., Трансжелдориздат, 1959. с.
7. Д о л г и н о в А. И. Техника высоких напря-
жений в электроэнергетике. М., Энергия, 1968,
195 с.
8. Техника высоких напряжений. Под ред,
М. В. Костенко. М., Высшая школа, 1973.
Глава 12
БЛУЖДАЮЩИЕ ТОКИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ
КОРРОЗИИ
§ 12.1. Общие закономерности
для блуждающих токов
электрифицированных железных дорог
На электрифицированных железных до-
рогах рельсы выполняют функции обрат-
ного провода тягового тока. Через шпалы
й балластный слой они электрически сое-
динены с землей, поэтому часть тягового
тока может протекать по земле. Токи в
|3емле называют блуждающими.
Протекание тока по рельсам (рис. 12.1)
из точки А (место расположения нагрузки)
.в точку Б (место расположения подстанции)
приводит к смещению потенциалов рельсов
в область положительных значений вблизи
нагрузки и в область отрицательных зна-
чений вблизи подстанции, т. е. к образо-
ванию двух зон, которые соответственно
называют анодной и катодной. В анодной
\зоне происходит стекание тока с рельсов
в землю, в катодной — возврат тока из
земли в рельсы. На подземном сооруже-
нии катодная зопа образуется вблизи на-
грузки, анодная — вблизи подстанции.
Утечка тока из рельсов в землю зависит
от состояния рельсовой сети, характери-
зуемого удельным сопротивлением рельсов
на единицу длины гр, Ом/км, и переходным
сопротивлением рельсы — земля гп, Ом- км.
Величина гр включает в себя сопротив-
ление рельсов, стыков и межстыковых сое-
динителей, а величина гп — сопротив-
ление шпал, балластного слоя с учетом со-
противления перехода между рельсами и
шпалами, шпалами и балластом, а также
сопротивление растеканию, учитывающее
влияние сопротивления земли на утечку
тока.
Наряду с первичными параметрами гр
н гп в теории блуждающих токов приме-
няют вторичные параметры—соответствен-
но коэффициент затухания и волновое
сопротивление;
a=|<rpr-1, т = Угргп.
Аналогичные параметры применяются для
характеристики технического состояния
подземных металлических сооружений.
Чтобы осуществить защиту от блужда-
ющих токов, необходимо иметь сведения о
протяженности анодных и катодных зон.
Размеры отдельных зон при работе электри-
фицированной железной дороги не оста-
ются постоянными, а изменяются в зависи-
мости от расположения нагрузок. Вслед-
ствие этого возникает знакопеременная
зона, в которой потенциалы могут иметь
различные знаки. В случае применения
рекуперации анодные и катодные зоны
могут перемежаться по длине участка.
Рис. 12.1. Принципиальная схема протекания токов
по рельсам, земле и подземному сооружению:
Р — рельсы; ПС — подземное сооружение
Значения блуждающих токов, как и рас-
положение зон, зависят от большого числа
факторов: состояния рельсовой сети, про-
водимости и структуры земли, наличия
подземных сооружений и других факторов,
которые трудно учесть в расчетах. В связи
с этим аналитическое исследование блуж-
дающих токов целесообразно производить
только для предварительного выяснения
общей картины токораспределения.
§ 12.2. Потенциалы и токи рельсов
Причиной появления блуждающих
токов, кроме тяговых нагрузок, могут быть
также источники э. д. с., которые включают
в рельсовую сеть для уменьшения потен-
циалов рельсов и защиты металлических
подземных сооружений.
Потенциалы рельсов <рр (х) и токи
ip(x) в них на каждом элементе рельсовой
сети длиной dx определяются дифферен-
циальными уравнениями [1]:
d<pp (х) = —гр /р (х) dx-(-e (х) dx; (12.1)
dip (х) = —----<рр (x)dx-(-/ (х) dx. (12.2)
гп
В случае однородной рельсовой сети дли-
ной I параметры гр, гП постоянны, тогда
<Рр (х) = Леах + 5е ~ “* +
+ -— J 1^)е-“'х-б1^ +
(1)
121
+ A je(E)e-K|x“^sign^; (12.3)
2 (О
ip (x)= (Леал-Ве-а^) +
tn
+ — Ji(g)e-a| £ 1 sign
2 (0
+ -1- feG)e-°=|x-M. (12-4)
2m J
(/)
где i (x), i (E) — линейная плотность тя-
говых нагрузок, А/км; е (х), е (5) — ли-
нейная плотность э. д. с., В/км; А, В —
постоянные, определяемые в соответствии
с граничными условиями (в случае беско-
нечной длины А=В=О);
( 1 при 5^-0;
^=1 -1 При5<0.
При расчете ток в рельсах считается
положительным, если его направление
совпадает с положительным направлением
оси х. В соответствии с этим токи электро-
возов, находящихся в тяговом режиме, сле-
дует считать положительными, а токи от-
сасывающих проводов и рекуперирующих
электровозов — отрицательными. Знак
э. д. с. должен совпадать со знаком созда-
ваемого ею тока в рельсах.
В том случае, когда на участке нет тя-
говых нагрузок, потенциалы и токи рель-
сов полностью определяются граничными
условиями, т. е. потенциалами и токами
рельсов в начале и конце участка. При ис-
пользовании в качестве граничных усло-
вий потенциалов и токов в начале участка:
*Рр (*) — Фо chax—miosh ax; (12.5)
(pW = lochax——— shax, (12.6)
m
где <p0, i0 — потенциалы и токи в рельсах
з начале участка.
Для консольного участка конечной
цчины Z при ip (Z) = 0 граничные условия
Ро и i0 связаны соотношением
R = <p0/i0 -- т cthaZ; (12.7)
при этом выражения (12.5) и (12.6):
„ , ч cha(Z—х)
Фр (х) = фо--—-----
сп а/
ср0 sha(/--x)
гР Iх) — ”—'—
т ch ai
(12.8)
(12.9)
где R — сопротивление консольного уча-
стка рельсовой сети длиной Z. Сопротив-
ление R уменьшается по мере увеличения Z
(рис. 12.2), асимптотически приближаясь
к т при Z —» оо.
Если Z > 10-4-15 км, без особой погреш-
ности можно принимать длину участка
равной бесконечности. В случае бесконеч-
ной длины:
Фр (*)=<Рое~ах; (12-10)
ip«=~e-“. (12.11)
т
В общем случае расчет блуждающих
токов связан с расчетом мгновенных схем
с некоторым числом п тяговых нагрузок
и токов подстанций, линейная плотность
которых может быть выражена с помощью
импульсной 6-функции:
п
Ф)= 2 Л 6 (*-*/), (12.12)
Г=1
где Ц — ток i-того поезда (отсасываю-
щего провода); х; — координата поезда
(отсасывающего провода).
В соответствии с выражением (12.12)
токи поездов и отсосов следует рассматри-
вать как сосредоточенные нагрузки.
Метод суперпозиции позволяет свести
расчет схемы с сосредоточенными нагруз-
ками к расчету п схем с одной нагрузкой.
В схеме с одной сосредоточенной на-
грузкой Z при совмещении начала коор-
динат с точкой приложения нагрузки по-
тенциалы и токи рельсов на участках, рас-
положенных слева и справа от нагрузки
(рис. 12.3, о), определяются выражениями
(12.8)—(12.11), в которых ср0 равен потен-
циалу рельсов в месте приложения нагруз-
ки. В случае конечной длины Z
cth al, cth aio
Чо -^ml ------------=—, (12
cth a/j — cth a/2
в случае бесконечной длины (Zi = /, =
= оо')
гр0 = 0,5 ml. (12.14)
В соответствии с выражениями (12.8),
(12.9) потенциалы рельсов на консольном
участке конечной длины изменяются по
закону гиперболического косинуса (кри-
вая Z, рис. 12.3, 6), а токи в рельсах —
по закону гиперболического синуса (кри-
вая 1, рис. 12.3, в); в соответствии с выра-
жениями (12.10), (12.11) в случае беско-
нечной длины потенциал и ток (кривые 2,
рис. 12.3, б и 12.3, в) изменяются по эк-
споненциальному закону.
При расчетах, связанных с разрушаю-
щим действием блуждающих токов, с до-
статочной для практических целей точно-
стью можно исходить из допущения, что
оно пропорционально среднему значению
(математическому ожиданию) плотности
тока. Поэтому в качестве расчетной можно
использовать распределенную нагрузку.
Обычно считают ее равномерно распре-
деленной и соответствующей постоянной
линейной плотности тяговых нагрузок,
22
it. e. i (л) = i = const. Расчет по равно-
мерно распределенной нагрузкеэквивален-
|Тен определению математических ожиданий
.потенциалов и токов рельсов, земли и под-
земных сооружений без учета неравномер-
ности потребления тока на рассматривае-
мом участке.
Расчет токораспределения в рельсовой
сети р случае распределенных нагрузок так-
же целесообразно вести методом супер-
позиции, что позволяет после определения
токов подстанций отдельно рассматривать
схемы с сосредоточенными нагрузками
(подстанциями) и схемы с распределенными
нагрузками.
При равномерно распределенной нагруз-
ке наиболее общей является схема, в кото-
рой нагрузка расположена на части ограни-
ченного по длине участка (рис. 12.4, а).
Потенциалы и токи в рельсах па участках
/1, /2 и /3 подчиняются различным выра-
жениям. В случае рельсовой сети беско-
нечной длины, т. е. при /, = /3 = оо
(рис. 12.4, бив) для определения срр (х)
и /р (х) используются формулы:
на участке 1г.
1 <PpW=Vl2-e-«<0-5'‘+*>-
I _е-а(0,5/1-~х)]. (12.15)
_е-а (0,52,+х)]. (12.16)
на участках /2 и 13:
I Фр(х)=-^Че-“<°-5'- + *’-
_е-а (0,5/,-л)]. (12.17)
I «p(x)=^-[e-“(0'5z>-*>-
__e-a(0.5/t+x)]. (12.18)
Расчет по схеме с равномерно распре-
деленной нагрузкой не позволяет оценить
длину знакопеременной зоны, а определяет
лишь границу зон с положительными и от-
рицательными математическими ожида-
ниями потенциалов рельсов (рис. 12.5).
В общем случае рельсовая сеть из-за
наличия участков с различными парамет-
рами, подключения различного рода зазем-
лителей (дренажных установок для защиты
подземных сооружений, опор контактной
сети и т. п.) не является однородной. При
расчете неоднородной рельсовой сети одно-
родные участки без нагрузок заменяют
Т- или П-образными четырехполюсниками
(рис. 12.6). Это позволяет находить зна-
чения потенциалов и токов рельсов на
границах однородных участков и затем вы-
полнять расчеты для каждого участка по
формулам (12.5) и (12.6).
Параметры Т-образной схемы заме-
щения:
Рис. 12.3. Потенциалы и токи рельсов и земли в
схеме с одной сосредоточенной нагрузкой при ко-
нечной (кривая I) и бесконечной (2) длине участка
Рис. 12.4. Потенциалы и токи рельсов в схеме с
распределенной нагрузкой (/2 = /3 = «>)
Рис. 12.5. Кривые изменения потенциалов и токов
рельсов при равномерно распределенной нагрузке
и одинаковом расстоянии между подстанциями П
sh al sh al
R=m- , . ; , G„ =---
1+спа/ m
Рис. 12.6. Т- и П-образные схемы замещения одно-
родной рельсовой сети конечной длины
123
Расчет схемы с сосредоточенным зазем-
лителем P3a3 сводится к расчету схемы с
сосредоточенной нагрузкой /заз 6 (х —
— Л'заз)> гДе /Заз, х'заз — соответственно
ток заземлителя и координата его подклю-
чения к рельсам.
Ток заземлителя в случае рельсовой
сети конечной длины
^заз — фр (х3аз) :
[ctha/'ctha/"
да д 1“ 1Т1
cthaZ'+cthaZ"
а в случае ее бесконечной длины (/' =
= Z" = оо)
^заз — фр (хзаз) (Кзаз”г0,5т),
где <р' (x3a3) — потенциал рельсов в точке
х ~ хзаз при Z?pag = оо; Z , Z — длины
участка рельсовой сети соответственно сле-
ва и справа от заземлителя.
Наличие сосредоточенного заземлите-
ля приводит к смещению потенциалов
рельсов на всем протяжении участка в на-
правлении (рис. 12.7), обратном знаку
Фр (х'заз)-
Построение диаграмм потенциалов и
токов в рельсах позволяет оценить распре-
деление блуждающих токов. Наибольшая
Рис. 12.7. Потенциалы и токи рельсов в схеме с
одной сосредоточенной нагрузкой и одной подстан-
цией при заземленном полюсе подстанций: II — на-
грузка; П — подстанция
утечка тока происходит в точках максималь-
ных потенциалов, а общий ток утечки ра-
вен максимальному значению тока в земле.
Ток утечки /у выражается через потен-
циал рельсов
*у=фр:гп, (12.19)
ток в земле—через токи в контактной сети
И рельсах
*з (х) =— [in (х)4-ip (х)]. (12.20)
§ 12.3. Электрическое поле
блуждающих токов.
Потенциалы и токи подземных сооружений
Поле блуждающих токов электрических
железных дорог постоянного тока является
стационарным н полностью определяется
потенциалом земли ф3, удовлетворяющим
уравнению Лапласа Дф3 = 0, где А —
оператор Лапласа. Однако метод расчета
потенциалов земли <р3, основанный на
решении уравнения Лапласа, громоздок
и не нашел практического применения.
Рис. 12.8. Схема расположения подземного соору-
жения при параллельном сближении с железной
дорогой
При расчете электрического поля блуж-
дающих токов рельсовая сеть рассматри-
вается как линейный проводник с утечкой,
расположенный на поверхности земли,
имеющей проводимость у3. Ток утечки с
такого проводника определяется выраже-
нием (12.19). Потенциал однородной земли
в точке М с координатами х, h (рис. 12.8)
будет определяться суммой токов iy (х)
со всей рельсовой сети [2]:
<Рз(Л1) = -2~-
zn Уз
f iy (Ю
(J VZz2 + (x—
(12.21)
Потенциалы и токи подземного соору-
жения <гс (л) и 1с (л) определяются диффе-
ренциальными уравнениями, аналогич-
ными (12.ll и (12.2):
dcfc (х)= — rc ic (х) dx\ (12.22)
dic (л.) = —§е.[фс (х)—Фз (х)], (12.23)
где гс — удельное линейное сопротивление
подземного сооружения; gc — удельная
линейная проводимость изоляции подзем-
ного сооружения по отношению к земле;
Фз W — потенциал земли в точке х на
границе с изоляционным покрытием под-
земного сооружения.
Потенциалы и токи однородного со-
оружения определяются выражениями
(12.3), (12.4), если в них принять:
i (б)=йсФз(£), е© = °,
и.~кс~ I 'ct'c ,'rm=mc=].' rcg~l,
где ac и mc — соответственно коэффициент
затухания и волновое сопротивление под-
земного сооружения.
В общем случае определение потенциа-
лов и токов земли и подземных сооружений
в соответствии с выражениями (12.21) —
(12.23) возможно только численными ме-
тодами. Однако для случая однородной
1124
и кусочно-однородной рельсовой сети по-
тенциалы <ра, <рс и токи Zc можно опреде-
лить, используя специальные функции
Зунде £2 (т), v), ф (т], v) первого и второго
рода:
е к|^ё
Vif+Cv—s)2
(12.24)
(12.25)
е к 1 ° 1 sign jdt,
Vif + (v—g)2
В случае однородной рельсовой сети
бесконечной длины с одной сосредоточен-
ной нагрузкой потенциалы земли подзем-
ного сооружения бесконечной длины при
параллельном сближении с железной до-
рогой определяются следующими выра-
жениями:
Id
<ра(х, h)=—-----fl(a/i,ax); (12.26)
2л?3
I aac
Фс 2nya (a2—a2) X
X [асП(аЛ, ax)—aQ(ac h, acx)]. (12.27)
Потенциалы земли и подземных соору-
жений в случае кусочно-однородной рель-
совой сети также могут быть выражены
через функции г Зунде, если применить
метод приведения рельсовых сетей конеч-
ной длины к рельсовым сетям бесконечной
длины, используя условные источники то-
ка и э. д. с. (рис. 12.9).
Условные источники позволяют заме-
нить участок рельсовой сети конечной
длины с граничными точками х = 0 и
х = I рельсовой сетью бесконечной длины,
Рис. 12.9. Схема приведения рельсовой сети ко-
нечной длины (о) к сети бесконечной длины (б)
имеющей одинаковые с исходной схемой
потенциалы Фр (х) на отрезке О < х < I
и равные нулю за пределами этого отрезка.
Если граничные условия в результате
расчета рельсовой сети определены в виде
токов рельсов Zp(O) = /o, Zp (Z)=/ (Z),
то значения параметров условных источ-
ников тока определяются следующими
выражениями:
— I o', Z2 — II',
£1 = [Voo (0) eaZ + <pTC (/)] : sh al;
E2r= — [Фоо (0) + Фоо (!) ea'] : sh al.
(12.28)
(12.29)
где Фоо (0), (Z) — потенциалы в точках
х = 0 и х = I при бесконечной длине рель-
совой сети с учетом дополнительной ли-
нейной плотности Z'(x) = /16 (х) + /2Х
Хб(х — Z), соответствующей условным ис-
точникам тока.
Рис. 12.10. Схема
с одной сосредото-
ченной э. д. с. (а),
потенциалы и те-
ки рельсов (б, в}
и земли (г)
Если граничные условия определены
в виде потенциалов <рр (0) = <р0 и <рр (/) =
= <р/, то напряжения и токи условных
источников определяются следующими вы-
ражениями:
E1 = q?0; £2 = —
/i=[/TO(°)e0!'-/oo(Z)] :shaZ; (12.30)
/2 = - (°) М (0 ] : sh al, (12.31)
где I(0), /^(Z)—токи в рельсах в точках
х = 0 и х = I при бесконечной длине рель-
совой сети с учетом дополнительной ли-
нейной плотности е' (х) = £16 (х) -4-
+ £26 (х — Z), соответствующей услов-
ным источникам э д. с.
В случае однородной рельсовой сети
конечной длины /х = /2 = 0 и следует
пользоваться выражениями (12.28), (12.29).
При расчете таким методом необходимо
иметь выражения потенциалов и токов рель-
сов, земли и подземных сооружений, соз-
даваемых сосредоточенной э. д. с. в случае
однородной рельсовой сети бесконечной
длины (рис. 12.10, с). Эти выражения ана-
логичны выражениям в случае токовой со-
средоточенной нагрузки:
£
4’pW = Ve~a Xlsignx; (12-32)
р
zpw=l^e-alxl; (12-33)
£
Фа(х, h) =------ф (a Zi, ах);
2л Уз
125
а о л и ц а
Значения функции Q (v, q)
V 11 V n
0,0005 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,20 0,30 0,50 0,75 1
0,00 7,717 7,024 6,332 5,419 4,731 4,047 3,373 2,986 2,716 2,510 0,00 1,898 1,565 1,184 0,919 0,756
0,02 7,650 6,971 6,292 5,377 4,713 4,039 3,369 2,983 2,714 2,508 0,05 1,893 1,562 1,183 0,919 0,756
0,04 7,560 6,894 6,228 5,348 4,682 4,017 3,359 2,975 2,708 2,505 0,10 1,882 1,556 1,180 0,917 0,755
0,06 7,461 6,809 6,156 5,293 4,641 3,989 3,339 2,963 2,699 2,497 0,15 1,864 1,544 1,175 0,915 0,753
0,08 7,360 6,719 6,080 5,231 4,600 3,955 3,317 2,947 2,687 2,487 0,20 1,842 1,532 1,168 0,911 0,750
0,10 7,256 6,628 6,001 5,172 1,545 3,918 3,293 2,929 2,675 2,476 0,25 1,814 1,514 1,160 0,907 0,747
0,12 7,150 6,536 5,921 5,108 4,493 3,879 3,265 2,908 2,656 2,462 0,30 1,783 1,489 1,150 0,900 0,744
0,14 7,044 6,443 5,839 5,043 4,441 3,838 3,236 2,885 2,638 2,447
0,16 6,939 6,349 5,755 4,976 4,386 3,799 3,205 2,861 2,619 2,430
0,18 6,834 6,255 5,674 4,910 4,331 3,752 3,179 2,837 2,597 2,413 0,40 1,710 1,456 1,115 0,884 0,735
0,20 6,728 6,161 5,548 4,843 4,276 3,708 3,143 2,809 2,575 2,394 0,50 1,642 1,397 1,097 0,872 0,726
0,60 1,566 1,343 1,065 0,854 0,714
0,70 1,489 1,287 1,031 0,833 0,700
0,25 6,472 5,931 5,388 4,675 4,127 3,596 3,056 2,711 2,519 2,346 0,80 1,413 1,223 0,996 0,812 0,685
0,30 6,215 5,703 5,188 4,508 3,999 3,483 2,969 2,669 2,456 2,291 0,90 1,345 1,169 0,960 0,789 0,671
0,35 5,970 5,482 4,993 4,347 3,857 3,370 2,881 2,595 2,391 2,233 1,00 1,274 1,119 0,925 0,766 0,656
0,40 5,732 5,268 4,820 4,188 3,721 3,259 2,793 2,522 2,328 2,179 1,10 1,206 1,083 0,886 0,742 0,638
0,45 5,508 5,066 4,624 4,039 3,596 3,149 2,706 2,428 2,265 2,122 1,20 1,139 1,017 0,852 0,719 0,622
0,50 5,280 4,860 4,438 3,883 3,462 3,042 2,621 2,375 2,200 2,064 1,30 1,082 0,970 0,816 0,693 0,605
0,55 5,066 4,667 4,265 3,737 3,336 2,937 2,537 2,312 2,136 2,007 1,40 1,026 0,923 0,785 0,673 0,588
0,60 4,861 4,480 4,099 3,596 3,212 2,835 2,418 2,232 2,023 1,950 1,50 0,977 0,877 0,750 0,646 0,571
0,65 4,663 4,301 3,938 3,460 3,097 2,736 2,374 2,162 2,011 1,894 1,60 0,921 0,835 0,714 0,625 0,554
0,70 4,473 4,129 3,784 3,329 2,984 2,640 2,295 2,094 1,951 1,839 1,70 0,879 0,795 0,692 0,603 0,537
0,75 4,291 3,963 3,635 3,203 2,874 2,548 2,220 2,028 1,892 1,786 1,80 0,828 0,756 0,662 0,583 0,521
0,80 4,116 3,805 3,492 3,081 2,768 2,458 2,160 1,962 1,833 1,733 1,90 0,785 0,721 0,637 0,562 0,505
0,85 3,948 3,652 3,355 2,864 2,666 2,371 2,075 1,901 1,777 1,681 2,00 0,745 0,687 0,609 0,540 0,490
Продолжение
V V
0,0005 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,20 0,30 0,50 0,75
0,90 3,787 3,509 3,224 2,851 2,569 2,287 2,005 1,840 1,722 1,631
0,95 3,633 3,365 3,097 2,742 2,473 2,206 1,938 1,780 1,669 1,583
1,0 3,487 3,232 2,969 2,632 2,383 2,128 1,874 1,724 1,617 1,534 2,0 0,745 0,687 0,609 0,540 0,490
1,1 3,227 2,978 2,747 2,442 2,211 1,980 1,746 1,610 1,511 1,443 2,5 0,581 0,545 0,497 0,454 0,419
1,2 2,955 2,746 2,537 2,261 2,052 1,844 1,635 1,528 1,425 1,356 3,0 0,463 0,441 0,409 0,378 0,359
1,3 2,722 2,534 2,344 2,099 1,905 1,714 1,528 1,417 1,354 1,276 3,5 0,377 0,364 0,328 0,318 0,312
1,4 2,509 2,338 2,167 1,941 1,770 1,599 1,428 1,327 1,271 1,201 4,0 0,314 0,306 0,295 0,285 0,273
1,5 2,314 2,160 2,005 1,800 1,646 1,491 1,336 1,240 1,204 1,130 4,5 0,267 0,262 0,256 0,251 0,243
1,6 2,135 1,996 1,856 1,671 1,530 1,391 1,251 1,168 1,132 1,064 5,0 0,232 0,229 0,225 0,220 0,217
1,7 1,972 1,846 1,719 1,551 1,424 1,298 1,171 1,097 1,064 1,003
1,8 1,822 1,708 1,593 1,442 1,327 1,212 1,098 1,031 0,971 0,945
1,9 1,685 1,582 1,478 1,342 1,237 1,133 1,030 0,969 0,942 0,892 6,0 0,183 0,182 0,181 0,179 0,178
2,0 1,560 1,466 1 ,372 1,248 1,155 1,061 0,967 0,912 0,887 0,843 7,0 0,152 0,152 0,151 0,150 0,150
8,0 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130
9,0 0,114 0,114 0,114 0,114 0,114
2,2 1,340 1,263 1,187 1,085 1 ,008 0,931 0,855 0,809 0,800 0,752 10,0 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102
2,4 1,156 1,093 1,030 0,947 0,884 0,824 0,758 0,716 0,705 0,690
2,6 1,001 0,950 0,900 0,830 0,779 0,727 0,676 0,646 0,G32 0,607
2,8 0,872 0,832 0,787 0,732 0,689 0,647 0,605 0,580 0,569 0,549
3,0 0,762 0,728 0,693 0,647 0,613 0,579 0,544 0,524 0,515 0,498
3,5 0,558 0,538 0,517 0,489 0,468 0,447 0,426 0,414 0,408 0,398
4,0 0,424 0,411 0,399 0,382 0,369 0,356 0,344 0,336 0,337 0,325
4,5 0,334 0,327 0,319 0,308 0,296 0,293 0,285 0,281 0,279 0,275
5,0 0,272 0,268 0,263 0,257 0,252 0,248 0,243 0,240 0,239 0,237
6,0 0,198 0,197 0,196 0,195 0,192 0,189 0,187 0,186 0,186 0,185
7,0 0,157 0,157 0,156 0,156 0,155 0,155 0,154 0,153 0,153 0,153
8,0 0,132 0,132 0,132 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,130
9,0 0,115 0,115 0,115 0,115 0,115 0,115 0,115 0,115 0,115 0,114
10,0 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102
Таблица 12.2
to
oo
Значения функции 4f (v, rj)
V и V n
0,0005 0,001 0,002 | 0,005 | 0,01 0,02 | 0,04 | 0,06 | 0,08 I 0,10 0,20 0,30 0,50 0,75
0,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,02 4,213 3,549 2,872 2,011 1,348 0,800 0,414 0,255 0,193 0,148 0,05 0,153 0,085 0,040 0,020 0,012
0,04 4,769 4,103 3,437 2,561 1,906 1,282 0,782 0,506 0,373 0,241 0,10 0,190 0,171 0,080 0,041 0,024
0,06 5,025 4,372 3,739 2,862 2,210 1,577 0,993 0,702 0,530 0,418 0,15 0,410 0,247 0,118 0,061 0,036
0,08 5,165 4,525 3,884 3,039 2,454 1,773 1,175 0,860 0,665 0,532 0,20 0,506 0,314 0,154 0,080 0,043
0,10 5,241 4,616 3,986 3,158 2,532 1,912 1,313 0,987 0,775 0,632 0,25 0,580 0,372 0,187 0,098 0,059
0,12 5,279 4,665 3,999 3,237 2,624 2,014 1,419 1,088 0,872 0,716 0,30 0,638 0,425 0,217 0,114 0,070
0,14 5,296 4,690 4,086 3,290 2,688 2,089 1 ,501 1,171 0,950 0,790
0,16 5,285 4,695 4,104 3,323 2,733 2,149 1,565 1,236 1,013 0,852
0,18 5,265 4,687 4,106 3,342 2,763 2,187 1,611 1,291 1,069 0,905 0,40 0,710 0,482 0,277 0,151 0,090
0,20 5,235 4,668 4,095 3,349 2,782 2,216 1,646 1,336 1,114 0,950 0,50 0,747 0,532 0,304 0,173 0,109
0,60 0,758 0,554 0,331 0,195 0,124
0,70 0,753 0,563 0,348 0,210 0,138
0,25 5,129 4,590 4,047 3,335 2,786 2,256 1,721 1,412 1,195 1,031 0,80 0,738 0,566 0,355 0,224 0,148
0,30 4,993 4,481 3,966 3,285 2,772 2,261 1,751 1,454 1,248 1,090 0,90 0,712 0,556 0,361 0,231 0,156
0,35 4,843 4,355 3,866 3,220 2,730 2,244 1,758 1,479 1,277 1,122 1,00 0,684 0,533 0,359 0,236 0,162
0,40 4,684 4,220 3,752 3,140 2,674 2,211 1,749 1,478 1,289 1,143 1,10 0,656 0,501 0,357 0,236 0,167
0,45 4,515 4,073 3,630 3,046 2,603 2,159 1,728 1,471 1,289 1,150 1,20 0,629 0,499 0,349 0,237 0,170
0,50 4,307 3,937 3,515 2,960 2,540 2,119 1,700 1,454 1,282 1,149 1,30 0,591 0,475 0,341 0,234 0,170
0,55 4,193 3,794 3,393 2,865 2,463 2,065 1,666 1,442 1,267 1,140 1 ,40 0,557 0,453 0,328 0,231 0,170
0,60 4,032 3,652 3,271 2,768 2,384 2,008 1,640 1,405 1,249 1,127 1,50 0,526 0,434 0,319 0,227 0,169
0,65 3,874 3,513 3,150 2,672 2,309 1,948 1,587 1,375 1,226 1,110 1,60 0,495 0,411 0,312 0,222 0,167
0,70 3,720 3,376 3,031 2,576 2,231 1,888 1,545 1,343 1,200 1,090 1,70 0,459 0,389 0,292 0,216 0,164
0,75 3,570 3,243 2,915 2,482 2,154 1,827 1,501 1,309 1,172 1,066 1,80 0,422 0,368 0,280 0,208 0,161
0,80 3,424 3,113 2,802 2,389 2,077 1,766 1,472 1,274 1,144 1,044 1,90 0,411 0,347 0,265 0,201 0,157
0,85 3,283 2,988 2,691 2,299 2,027 1,756 1,411 1,237 1,114 1,018 2,00 0,384 0,328 0,255 0,197 0,152
0,90 3,147 2,869 2,584 2,212 1,929 1,647 1,366 1,200 1,083 0,992
Продолжение
П
V 0,0005 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0, 10 V 0,20 0,30 0,50 0,75 1
0,95 3,016 2,748 2,479 2.125 1,856 1,589 1,321 1,163 1,052 0,965
1,00 2,888 2,633 2,370 2,033 1,788 1,532 1,276 1,126 1,021 0,935
1,1 2,668 2,419 2,188 1,883 1,652 1,422 i,195 1,059 0,969 0,885 2,5 0,278 0,243 0,197 0,178 0,128
1,2 2,429 2 220 2,011 1,735 1 ,526 1,318 1,109 0,970 0,900 0,832 3,0 0,231 0,179 0,153 0,123 0,107
1,3 2,225 2,036 1,847 1,597 1 ,408 1,217 1 ,031 0,920 0,857 0,780 3,5 0,146 0,133 0,098 0,098 0,086
1,4 2,038 1,867 1,696 1,470 1,299 1,128 0,957 0,852 0,800 0,730 4,0 0,108 0,100 0,088 0,075 0,068
1,5 1,866 1,711 1,556 1,352 1,198 1,043 0,8<88 0,792 0,753 0,683 4,5 0,081 0,076 0,069 0,058 0,056
1,6 1,708 1,568 1,428 1,243 1,103 0,964 0,823 0,741 0,701 0,637 5,0 0,061 0,058 0,054 0,050 0,047
1,7 1,563 1,437 1,310 1,143 1 ,016 0,889 0,763 0,688 0,655 0,591
1,8 1,431 1,316 1,201 1,050 0,935 0,821 0,706 0,639 0,580 0,554
1,9 1,310 1,207 1,102 0,965 0,861 0,758 0,654 0,593 0,566 0,516 6,0 0,039 0,038 0,036 0,034 0,033
2,0 1,199 1,106 1 ,010 0,887 0,793 0,700 0,606 0,550 0,526 0,479 7,0 0,025 0,024 0,024 0,024 0,023
8,0 0,018 0,018 0,018 0,018 0,017
9,0 0,014 0,013 0,013 0,013 0,013
2,2 1,005 0,928 0,936 0,749 0,672 0,595 0,519 0,474 0,444 0,417 10,0 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010
2,4 0,842 0,780 0,717 0,634 0,571 0,511 0,445 0,408 0,392 0,361
2,6 0,707 0 6.'.,6 0,606 0,536 0,485 0,433 0,382 0,351 0,338 0,313
2,8 0,594 0,г 54 0,510 0,454 0,412 0,370 0,328 0,303 0,292 0,272
3,0 0,500 0,466 0,431 0,386 0,351 0,317 0,282 0,262 0,253 0,236
3,5 0,328 0,307 0,286 0,258 0,237 0,216 0,195 0,183 0,178 0,167
4,0 0,218 0,205 0,192 0,176 0,163 0,150 0,138 0,130 0,121 0,119
4,5 0,147 0,140 0,132 0,122 0,117 0,106 0,099 0,094 0,092 0,088
5,0 0,102 0,097 0,093 0,086 0,082 0,079 0,072 0,070 0,069 0,066
6,0 0,053 0,052 0,051 0,050 0,048 0,045 0,043 0,042 0,041 0,040
7,0 0,031 0,030 0,030 0,029 0,0218 0,027 0,027 0,026 0,026 0,026
8,0 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,019 0,018 0,018 0,018
9,0 0,015 0 015 0,015 0,015 0,015 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014
10,0 0,011 0,011 0,011 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010
Фс (*) =
Е +•
2лтзГп (а2 —а2)
X [Чг(а/г, ах)— 'Г(асЛ, асх)] (12.35)
Функции П и V, которые не выража-
ются через элементарные функции, про-
табулированы (табл. 12.1, 12'2) [3].
§ 12.4. Критерии коррозионной опасности
и защищенности от блуждающих токов
На электрифицированных железных до-
рогах постоянного тока блуждающие токи
электротяги [4] вызывают интенсивное
коррозионное разрушение подземных ме-
таллических сооружений — электрокорро-
вию. Электрокоррозионный процесс раз-
вивается в местах стекания тока с поверх-
ности металла в электролитическую поч-
венную среду (анодная зона). В местах вте-
кания тока (катодная зона) электрокорро-
зионного разрушения металла не проис-
ходит и даже создается эффект защиты от
почвенной коррозии {катодная поляри-
зация). Некоторые металлы, например,
алюминий, корродируют как в анодных,
так и катодных зонах, за исключением не-
значительного интервала катодных потен-
циалов. Потери массы металла при электро-
коррозии определяются количеством элек-
тричества, перешедшего с поверхности
металла в электролит (табл. 12.3).
Коррозионная опасность блуждающих
токов определяется (табл. 12.4) либо по
плотности тока утечки с поверхности ме-
талла (непосредственный критерий), либо
по потенциалу относительно окружающей
среды (косвенный критерий).Наиболее опас-
ны по коррозии участки подземных соору-
жений, па которых сочетается повышенная
опасность электрокоррозии с высокой кор-
розионной активностью грунта. Послед-
няя оценивается для стали по удельно-
му электрическому сопротивлению грун-
та р (при р > 100 Ом • м коррозионная
активность грунта низкая, при 100 —
20 Ом • м — средняя, 20 — 10 Ом • м —
повышенная, 10—5,0 Ом • м — высокая,
менее 5 Ом • м — очень высокая), а для
Таблица 12.3
Электрохимические
характеристики металлов
Металл Плотность, г/см3 Электрохи- мический эк- вивалент кг/А-год Объемные по- тери металла, см3/А-год Нормаль- ный потен- циал , В
Железо 7,83 9,12 1165 —0,44
Алюмн- 2,7 2,93 1085 — 1,67
НИЙ
Свинец 11,35 33,8 2970 —0,126
Медь 8,6 26,6 3100 +0,345
Примечание. Нормальный потенциал — по-
тенциал металла в растворе его соли по отноше-
нию к потенциалу водорода, принимаемому за
нуль.
Таблица 12.4
Критерии коррозионной опасности
блуждающих токов
Критерии коррозионной
опасности
Наименование
сооружения или
конструкции, подвер-
женной электро-
коррозии
Среднее значение
потенциала по
отношению к
стальному элект-
роду сравне-
ния, В. более
Железнодорожные
бронированные ка-
бели СЦБ, связи,
силовые
0,15
0(р< 1001
0.1B(100sJ
sSo<500)
0,2В (500=S=
sgpClOOO)
0,4В (р> 1000)
Стальные трубо-
проводы
Чугунные трубо-
проводы
Стальная армату-
ра железобетон-
ных конструкций
0,15
0,75
0,6
О независимо
от р
Норма не уста-
новлена
То же
Примечание. р — удельное электрическое
сопротивление грунта, Ом-м.
свинца и алюминия — по водородному
показателю среды PH, содержанию ионов
хлора, сульфата и органических веществ.
Критерием защищенности от электро-
коррозии является отсутствие токов утеч-
ки с поверхности металла или соответ-
ственно снижение до нуля анодного по-
тенциала по отношению к земле. При до-
стижении определенного отрицательного
потенциала (табл. 12.5) обеспечивается
одновременно защищенность и от почвен-
ной коррозии.
Переменный ток частотой f = 50 Гц
оказывается коррозионно опасным при
плотности тока утечки, превышающей кри-
тическое значение: для алюминия 50-ь
4- 100 мА/дм2, для стали 100ч-200 мА/дм2.
Подобные плотности тока на электрифи-
цированных участках железных дорог пере-
менного тока маловероятны, поэтому прак-
тически электрокоррозионная опасность
на участках переменного тока отсутствует.
§ 12.5. Классификация защитных
мероприятий и область их применения
Мероприятия по защите подземных со-
оружений от коррозии блуждающими то-
ками осуществляются как на самих под-
земных сооружениях (пассивная и актив-
ная защиты), так и в устройствах энерго-
снабжения электрифицированных желез-
ных дорог (ограничение утечки тяговых
токов).
30
Таблица 12.5
Максимальные и минимальные поляризационные (защитные) потенциалы
lei алл -\ пения Наличие защитного покрытия Значения поляризационных потенциалов по отношению к неполяризующемуся водо- родному электроду сравнения, В Среда
минимальное максимальное
Сталь С защитным покрытием —0,55 —0,8 Во всех
средах
Без него —0,55 не ограни-
чивается
Свинец С защитным покрытием —0,20 —0,8 Кислая
Без него —0,42 —1,0 Щелочная
С ТЮМИНИЙ Без покрытия или с частично по- —0,55 —1,08 Во всех
врежденным покрытием средах
та мечание. При измерениях по отношению к медносульфатному неполяризующемуся электроду
.внения нормируемый потенциал смещается в сторону отрицательных значений на 0,3 В.
К пассивным мерам защиты подземных
сооружений в основном относятся пзолпру-
<щие покрытия, прокладка в изолирую-
щих каналах, правильный выбор трассы со-
: ужения, электрическое секционирование.
2ля железнодорожных подземных соору-
жений основным и первоочередным меро-
приятием, предотвращающим прямое по-
едание тяговых токов с рельсов в под-
ъемные сооружения, является устранение
::ех возможных металлических соедине-
ний (сообщений) трубопроводов и оболо-
чек кабелей с рельсами через конструк-
ции, заземленные на рельс. Поэтому все
щдземные металлические трубопроводы
и кабели, расположенные на металли-
-еских н железобетонных мостах, путе-
проводах, должны быть тщательно изо-
лированы от конструкций и бетона моста, а
кабели, проложенные на расстоянии менее
. м от фундаментов конструкции, зазем-
ленных на рельсы, в обе стороны на расстоя-
нии 3 м укладывают в изолирующей кана-
лизации.
При прокладке непосредственно в зем-
ле в районе распространения блуждаю-
щих токов независимо от коррозионной
активности грунта стальные трубопроводы
—лжны иметь весьма усиленное защитное
открытие, а кабели—преимущественно по-
лимерное покрытие шлангового типа. Кабе-
ли силовые, связи и сигнализации с голы-
свинцовыми оболочками прокладывают
тт.тько в изолирующих трубах, блоках,
каналах, тоннелях и коллекторах, обеспе-
чивая отвод из них грунтовых и ливневых
Вновь прокладываемые трубопроводы
• кабели, идущие вдоль железнодорожных
линий, желательно по возможности уда-
—ть от электрифицированных путей. На
иториях станций, депо расстояние по
“самой между ближайшей ниткой рельсов
и подземным сооружением должно быть
а междупутьях не менее 1,6 м, а при про-
ласке с полевой стороны путей — не ме-
_ м. При разбивке трасс следует стре-
ла, ч к наименьшему числу пересечений
подземных сооружений с электрифициро-
ванными путями. Глубина укладки соору-
жений при пересечениях с рельсами со-
ставляет не менее 1,5 м от подошвы рель-
сов. Кабели под путями прокладывают в
асбоцементных трубах, трубопроводы —
в футлярах (на изолирующих прокладках,
центрирующих положение трубы в фут-
ляре). Торцы футляра уплотняют, а тру-
бопровод покрывают усиленной изоляцией,
выступающей на 3 м от концов футляра.
Пересечения не допускаются под стрелками
и крестовинами, а также в местах присое-
динения к рельсам отсасывающих линий.
Большинство из перечисленных выше
мер является одновременно мерами и по
защите от почвенной коррозии. Наличие
блуждающих токов предъявляет требова-
ния к защите более жесткие, чем при опас-
ности почвенной коррозии, поэтому, если
на электрифицированном участке выпол-
нены все пассивные меры по защите от блуж-
дающих токов, то, следовательно, одно-
временно обеспечена и защита от почвен-
ной коррозии.
Активные меры защиты подземных со-
оружений представлены в табл. 12.6.
§ 12.6. Ограничение утечки тяговых токов
с рельсов в землю
Факторы, определяющие величину блуж-
дающих токов. Необходимость ограни-
чения утечки тяговых токов, обусловлен-
ная их коррозионным влиянием на под-
земные сооружения, возникает только на
электрифицированных железных дорогах
постоянного тока.
Величина блуждающих токов в земле
определяется в основном состоянием рель-
совой сети: продольной и поперечной про-
водимостью пути. Чем ниже продольное
сопротивление рельсов и чем выше пере-
ходное сопротивление рельс — земля, тек
меньше утечка тяговых токов в землю.
Кроме того, на величину блуждающих
токов влияет уровень тяговых токов, рас
131
Таблица 12.13
Активные меры защиты подземных сооружений
Название
защиты
Принципиальная
схема защиты
Принцип действия
Область
применения
Тип установ-
ки заводскогс
исполнения
Дренаж-
ная
Катодная
Дренаж-
но-катод-
ная (уси-
ленный
дренаж)
Дренаж-
но-катод-
ная с до-
полните-
льным
анодом
Унифици-
рованный
дренаж
Протек-
горн ая
Блуждающие то-
ки, попавшие па
подземное соору-
жение ПС, отво-
дятся по дренаж-
ной цепи на их ис-
точник — тяговую
рельсовую сеть (Р)
Блуждающие то-
ки, стекающие с
подземного соору-
жения, нейтрали-
зуются большим
встречным током
от катодной стан-
ции (/13 — анодное
заземление)
Сочетание дренаж-
ной и катодной за-
щит, но с исполь-
зованием ходовых
рельсов в качестве
анода катодной
защиты
Дополнительны й
анод ДА позволя-
ет осуществлять
защиту, когда по-
тенциал рельса
выше напряжения
катодной станции
Сочетание дре-
нажной защиты с
катодным смеще-
нием потенциала,
вызванным по-
лем тока, стека-
ющего с з аземли-
теля, подключенно-
го к рельсовой сети
Блуждающие то-
ки, стекающие с
подземного со-
оружения ПС, нейт-
рализуются встреч-
ным током от про-
тектора П, возни-
кающим за счет
его саморастворе-
ния
Катодная (пре-
имущественно)
и знакоперемен-
ная зона потен-
циалов рельсо-
вой сети
Анодная (пре-
имущественно''
и знакоперемен-
ная зоны потен-
циалов рельсо-
вой сети
Знакоперемен-
ная (преиму-
щественно) и
катодная зоны
потенциалов
рельсовой сети.
Допускается
применять, ес-
ли включение
защиты не при-
водит к появ-
лению на рель-
сах устойчивых
положительных
потенциалов
Знакоперемен-
ная зона по-
тенциала рель-
совой сети
Знакоперемен-
ная зона по-
тенциала рель-
совой сети
Незначитель-
ные токи утеч-
ки с подземно-
го сооружения
ВД-ШП1П-50
РПД-55;
РПД-53
КСС-150;
КСС-300:
КСС-600:
КСС-1200
оа:
На базе-
ксс
На базе
ВД-ЦНИИ-50
132
.ггг.ние между тяговыми подстанциями, ре-
работы подстанций. Критерием техии-
-.гского состояния участка железной доро-
ги как источника блуждающих токов яв-
ляется интегральное значение тока утеч-
ки со всей анодной зоны рельсовой сети,
издаваемой поездами между тяговыми
тгдстанциями [2]:
I Г / shO,5aZ \ .
/y = J' — prch (0,5а/)-
—sharchl——l:(shO,5aZ) , (12.36)
где ! — линейная плотность тяговой на-
грузки, А/км; Z — расстояние между тя-
г гыми подстанциями, км; a—коэффици-
ент утечки вдоль рельсов, км-1.
Относительное значение уровня блуж-
д.:<тих токов в земле определяется, как
- (0,5 //).
Переходное сопротивление является
гзным фактором, определяющим уровень
к дающих токов в земле. Основную
.ть переходного сопротивления рель-
г относительно земли составляют соп-
зления токам утечки шпал, балласта
ггмляного полотна (75—90% переход-
сопротивления). Сопротивление ра-
---чанию токов в земле значительно
. гше (25—10%). Ориентировочные зна-
т-.ия переходного сопротивления рель-
зь:х путей магистральных железных до-
рог при различных видах балласта,
Ом • км:
Чистый щебеночный
Загрязненный щебеноч-
ный
Песчаный
Песчаный с примесью
глины
0,504-1,00
0,304-0,50
0,154-0,30
0,104-0,15
При увлажнении верхнего строения
пути переходное сопротивление умень-
шается в 1,5—2,5 раза, при промерзании —
увеличивается в 3—10 раз.
За нормальный уровень переходного
сопротивления принимается 0,25 Ом • км
для двух ниток одного пути (на основе нор-
мы 1 Ом • км между нитками для рельсовых
цепей СЦБ). Для этого уровня рассчитаны
нормы утечки тяговых токов (рис. 12.11).
Основные требования по ограничению
утечки тяговых токов. Для обеспечения
нормируемого уровня блуждающих то-
ков в земле, определенного по номограмме
рис. 12.11 (ГОСТ 9.015.74), должны выпол-
няться следующие основные требования по
ограничению утечки тяговых токов, предъ-
являемые:
к устройствам электро-
снабжения — положительная поляр-
ность контактной сети; двустороннее пи-
тание участка при минимальных уравни-
тельных токах между подстанциями; вы-
полнение изоляции «минус» шины под-
м грамма для определения нормы утечки тока /у для а—0,3 км-’ при различном числе
"/те? в районе тяговой подстанции и соотношении нагрузок смежных подстанций р
133
станции и отсасывающей (отрицательной)
питающей линии на напряжение 1000 В;
устранение глухого заземления «минус»
шины и отсасывающей линии (кроме, как
через цепи дренажей); присоединение отса-
сывающих линий ко всем путям;
к рельсовому пути — повы-
шение его проводимости и уровня изоля-
ции рельсов от земли.
Необходимая проводимость рельсового
пути обеспечивается при сопротивлении
сборных стыков, не превышающем сопро-
тивления 3 м (при длине рельса 12,5 м)
и 6 м (при длине 25 м) целого рельса (же-
лательно применять бесстыковой путь);
при установке междупутных соединений
в случае двухниточных рельсовых цепей
СЦБ — через два дроссельных стыка на
третий (или чаще при введении в цепь со-
противления 5 Ом на частоте 50 Гц), а в
случае однониточных—в горловинах стан-
ций, у входных светофоров и через каждые
400 м. Повышение уровня изоляции рель-
сов от земли достигается: пропиткой дере-
вянных шпал масляными антисептиками;
установкой изолирующих деталей между
рельсами, скреплениями и бетоном, ар-
матурой при железобетонных шпалах (не-
допустимо загрязнение или заполнение вла-
гой зазора в свету между бетоном и подош-
вой рельса); укладкой рельсов на главных
путях на щебеночном, гравийном или равно-
ценном по изоляции балласте (зазор между
балластом и подошвой рельса главных
путей — 30 мм); отделением электрифици-
рованных путей от неэлектрифицированных
двумя изолирующими стыками в каждой
нити (для исключения возможности пере-
крытия подвижным составом), а тупиковых
упоров—одним; изоляцией пути на мостах
от ферм, бетона и арматуры; изоляцией
рельсов депо э. п. с. от металлических со-
оружений, бетона, арматуры, контуров
заземления; установкой конструкций, со-
единяемых с рельсами, на каменных,
бетонных или железобетонных фундамен-
тах, а также исключением их дополнитель-
ных заземлений; выполнением путей от-
стоя вагонов с электроотоплением как
электрифицированных с двусторонним от-
водом токов системы отопления на рельсы
главных электрифицированных путей.
Рис. 12.12. Включение двух путевых источников
тока в мсжподстанционной зоне (а), потенциаль-
ная диаграмма «рельс — земля» (б) и ток в земле
(в) до (тонкие линии) и после (толстые) их вклю-
чения
Специальные меры по ограничению утеч-
ки тяговых токов. Возможны ситуации,
когда блуждающие токи должны быть
ниже нормируемого уровня, например,
в условиях крупных городов с насыщенной
сетью подземных сооружений. Иногда тре-
буется снижать утечку тяговых токов с ло-
кальных участков рельсового пути. В пер-
вом случае целесообразно применять пу-
тевые источники тока, во втором—вентиль-
ное секционирование рельсовой сети.
Принцип действия путевых ис-
точников тока (ПИТ) заключает-
ся в создании поля токов в земле, встреч-
ного полю блуждающих токов, и тем самым
компенсирующих их. ПИТы включаются
в рассечку контактной и рельсовой сетей
(рис. 12.12, а и б) в зоне нулевого потен-
циала рельсов (максимальный ток в зем-
ле). ПИТ представляет собой регулируе-
мый выпрямитель мощностью 50—100 кВт,
получающий энергию от высоковольтной
сети переменного тока. Фактически через
выпрямитель проходит ток, который проте-
кал бы по рельсам в этой точке до подклю-
чения ПИТа, и ток, создаваемый ПИТом,
по величине равный току в земле и допол-
няющий ток в рельсах до значения тока в
контактной сети. Энергия, потребляемая
ПИТом от внешней сети, затрачивается
только на создание второй составляющей
тока. Уменьшение по площади диаграммы
токов в земле (рис. 12.12, в) показывает,
насколько уменьшается уровень блуждаю-
щих токов и коррозионная опасность на
подземных сооружениях (обычно в 3—4
раза). В случае применения ПИТов наряду
с уменьшением токов в земле уменьшаются
и потенциалы рельсов. В моменты прохода
поездов во избежание дуговых процессов
на стыке и режима короткого замыкания
выпрямитель ПИТа временно отключается.
Снизить утечку тяговых токов на от-
дельных участках пути можно более деше-
вым способом — вентильным сек-
ционированием. В крупных стан-
ционных и деповских парках в силу пони-
женного переходного сопротивления рельсов
увеличивается утечка тяговых токов. При
основном токопотреблении на главных пу-
тях парковые пути вызывают в анодной
зоне рельсовой сети постоянное стекание
токов в землю с главных путей. Такая утеч-
ка устраняется подключением парковых
путей к главным через вентильные блоки 1
(рис. 12.13, а и б), пропускающие ток с
парковых путей (когда там есть тяговая
нагрузка) на главные и препятствующие
обратному протеканию тока. В вентиль-
ный блок входят 10 параллельно соединен-
ных вентилей ВЛ200 не ниже 8-го класса.
Охлаждение вентилей естественное. Вен-
тильное секционирование оказывается так-
же эффективным средством зашиты от элек-
трокоррозии рельсов, рельсовых скреп-
лений и подземных сооружений, располо-
женных в станционных и деповских пар-
ках.
Вентильное секционирование, приме-
ненное, например, в тоннелях (рис. 12.13, в),
обеспечивает электрическое отделение рель-
сов внутри тоннеля от рельсов вне его при
134
Рис. 12.13. Вентильное секционирование путей де-
повских (о), станционных (б) парков и рельсов в
тоннеле (а):
1 — вентильный блок; 2 — изолирующий стык; 3 —
путевые дроссели (существующие); 4 — обходная
перемычка; 5 — защитный дроссель; 6 — тоннель
помощи вентильных блоков, пропускаю-
щих тяговый ток от поездов, находящихся
внутри тоннеля, и препятствующих проте-
канию тока в тоннель 6 от поездов за его
пределами. Непрерывность тяговой рель-
совой цепи обеспечивает обходная (шун-
тирующая) перемычка 4, прокладываемая
вдоль тоннеля. Существенную долю сред-
него тока утечки с рельсов тоннеля (75—
85%) составляют токи, протекающие по
рельсам от поездов, находящихся за пре-
делами тоннеля. Коррозионные повреж-
дения при вентильном секционировании
за счет исключения этого тока могут быть
снижены в 4—6 раз.
Если в тоннеле не осуществляется реку-
перативное торможение поездов, то уста-
навливают вентильные блоки, выполнен-
ные на диодах. Для тоннелей, в которых
происходит рекуперация энергии, выпу-
скаются вентильные блоки (см. рис. 12.13,е),
имеющие два плеча: одно на диодах (10 вен-
тилей ВК2-200) и другое на тиристорах
(10 тиристоров ТЛ200). Первое выполняет
основную функцию схемы секциониро-
вания (см. выше), второе—пропускает ток
при нахождении внутри тоннеля рекупери-
эующего электровоза. Для открытия ти-
ристоров предусмотрена специальная схе-
'а пуска, работающая от потенциалов
"ельсовой сети.
Обходная перемычка может быть вы-
полнена либо из старогодных рельсов,
.тбо кабельной. Первый вариант дешевле
•; проще — для перемычки могут быть ис-
- льзованы рельсы любого типа (IVA 4-
-~ Р-50), снятые по коррозии в этом же
тоннеле. Стыки рельса скрепляют наклад-
:.-ми и приваривают по два типовых мед-
-ых стыковых соединителя. В цепь обход-
перемычки и одного из блоков вклю-
чзются последовательно специальные за-
щитные дроссели б, имеющие при частоте
:: тнт.-ьного тока 50 Гц сопротивление не
енее 5 Ом. Дроссели исключают снижение
чувствительности рельсовой цепи СЦБ в
контрольном режиме.
Для уменьшения утечки тяговых токов
с локальных участков пути возможно при-
менять и ПИТы.но это значительно дороже
и может быть признано целесообразным
лишь в протяженных тоннелях (более 2 км)
или на участках, где тоннели следуют один
за другим. В этих условиях может быть
осуществлено н вентильное секциониро-
вание, эффективность которого достигает-
ся путем дополнительного секционирова-
ния рельсовой сети внутри длинных тон-
нелей.
§ 12.7. Защита от электрокоррозии
железобетонных транспортных конструкций
Характерные особенности процессов кор-
розии и защиты железобетонных конструк-
ций. Коррозионное разрушение железо-
бетонных конструкций может происходить
вследствие коррозии собственно бетона
(цементного камня) или арматуры под воз-
действием агрессивных сред, с которыми
они контактируют, из-за электрокорроз-
зии арматуры. На электрифицированных
участках постоянного тока последний вид
коррозии причиняет наибольший ущерб.
Бетон, как типичная щелочная среда,
не агрессивен по отношению к стальной
арматуре и даже защищает ее (пассивирует).
Если в бетоне нет трещин или через него
не проникают агрессивные к стали компо-
ненты, коррозии арматуры не происходит.
Электрокоррозия арматуры начинается при
плотности тока утечки выше 0,6 мА/дм2.
На электрифицированных железных до-
рогах постоянного тока возможны электро-
коррозионные повреждения железобетон-
ных конструкций, вызванные как токами
утечки с рельсов через арматуру, так и
блуждающими токами. Блуждающие токи
могут затекать в арматуру только протя-
женных конструкций (железобетонные мо-
сты, эстакады и другие искусственные со-
оружения). Железобетонные опоры, фун-
даменты металлических опор контактной
сети, фундаменты светофорных мачт и
релейных шкафов подвержены опасности
электрокоррозии токами> утечки с рельсов
через цепи заземления на них.
На железных дорогах переменного тока
опасность электрокоррозии железобетон-
ных конструкций практически отсутст-
вует. Защитные мероприятия по снижению
опасности электрокоррозии направлены
в основном на уменьшение токов утечки
через конструкцию до уровня ниже нор-
мируемого (либо полное исключение утеч-
ки) путем повышения электрического со-
противления или разрыва цепи утечки.
Опоры контактной сети. Основной при-
чиной разрушения опор контактной сети
постоянного тока является электрокорро-
зия арматуры подземной части, приводя-
щая к разрушению металлической арма-
туры, анкерных болтов, поверхности ко-
торых контактируют с бетоном или с грун-
том при наличии стекающих токов с этих
поверхностей (рис. 12.14)
135
Таблица 12.7
Элементы опор, подвергающиеся электрокоррозии, и допустимые токн
в цепи заземления опоры
Зона рельсовой цепи Элементы (допустимый ток1) опор
металлических железобетонных нераздельных железобетонных раздельных
Анодная и знако- переменная Катодная Анкерные болты в подземной части фун- дамента (40 мА) Коррозия отсутствует (ток не нормируется) Арматура в подзем- ной части опоры (40 мА) Практически безопаенг хомутами и у закладнь Анкерные болты в подземной части фун- дамента (40 мА) для арматуры под lx деталей
1 Удобнее пользоваться нормой сопротивления опоры: 25 Ом на 1 В положительного потенциала рель-
совой сети.
В табл. 12.7 приведен перечень метал-
лических элементов опор, на которых воз-
никает коррозионное разрушение при дли-
тельном протекании тока в цепи рельс —
опора—земля.
В условиях эксплуатации оценка элек-
трокоррознонной опасности для опор кон-
тактной сети сводится к измерению сопро-
тивления заземления опор и снятию по-
тенциальной диаграммы рельсовой сети.
На участках переменного тока опоры, сое-
диненные с рельсами наглухо, должны иметь
сопротивление не ниже 100 Ом (по требо-
ваниямСЦБ). Железобетонные опоры и фун-
даменты металлических опор при изготов-
лении и установке должны обеспечивать
уровень сопротивления по отношению к
земле не ниже 10 000 Ом. Толщина защит-
ного слоя бетона до арматуры должна быть
не менее 16 мм.
В условиях эксплуатации применяются
различные способы защиты опор от элект-
рокоррозии (табл. 12.8).
Рис. 12.14. Направление токов утечки в зависимо-
сти от знака потенциала рельсовой сети
Рис. 12.15. Стержни:
а — поврежденный коррозией; б — переменного се-
чения: в — с дренажной втулкой
Стержни изоляторов контактной сети.
На электрифицированных железных доро-
гах постоянного тока в районах с загряз-
нением атмосферы происходит интенсивная
электрокоррозия стержней подвесных изо-
ляторов (в месте выхода их из цементной
заделки) токами утечки с контактной сети
(рис. 12.15, а).
Уровень токов утечки с контактной
сети железных дорог постоянного тока
определяется состоянием изоляторов:
Сухие изоляторы не-
зависимо от загряз-
нения 0,01—0,1 мкА
Увлажненные изоля-
торы: чистые 0,01—0.1 мА
То же, в непромыш-
ленном районе 0,01—0,1 »
То же, в районе с
загрязненной атмо-
сферой 0,1—50 »
Допустимый по механической проч-
ности минимальный размер стержней
(в месте коррозионного повреждения) для
следующих изоляторов составляет:
В анкеровках кон-
тактного провода, не-
сущего троса, попе-
речных тросов гибких
поперечин; врезных в
контактный провод и
несущих трос; фикса-
торных в кривых ма-
лого радиуса (менее
600 м)
Подвесных на глав-
ных путях
Подвесных на стан-
ционных и тракцион-
ных путях, а также
малодеятельных от-
ветвлениях; фикса-
торных (кроме кри-
вых малого радиуса),
изоляторов отбойни-
ков и обводных
14 мм
12 »
10 »
При обследовании изоляторов в кон-
тактной сети обязательно удаление про-
дуктов коррозии, поскольку они скрывают
136
'I .1 о ,1 II II ;i I 2 s
( ir.' <>6i,i i;iiiiiiii-< опор
I I . 111.HUH'
I I рИ11ЦИ(1И.1Л 1.Н-ЛЯ
схема защиты
[ : [МШЦЧН ДОЙС1 ВИЯ
Область применения
1ип и параметры
защитного устройства
Изолирующие кон-
структивные эле-
меп гы
Обеспечение уровня сопротивле- Железобетонные и металлические Изолирующие втулки 1 из по-
пня опоры не" ниже нормируемого опоры вновь электрифицируемых лимерных материалов
участков
2
Нейтральная
вставка
Цепь заземления изолируется от Гибкие поперечины, заземление
опоры благодаря врезке дополни- мостов, путепроводов
тельных изоляторов 2 в тросы и
установке деревянных брусков 3
00
№ п/п
Название
защиты
Принципиальная
схема защиты
Принцип действия
5
Искровой проме-
жуток
Диодный заземли-
тель
Диодный заземли-
тель с искровыми
промежутками ИП
(диодно-искровой
заземлитель)
Тиристорный за-
землитель
5
ИЖ
Г3 Ф , Рельс
5
Г3 рельс
Цепь заземления разрывается воз-
душным зазором 4, перекрыва-
емым дугой при коротком замыка-
нии и а опору
Диод предотвращает утечку кор-
розионных токов с рельсов в опо-
ры; направление токов к. з. сопо-
ры в рельсы соответствует прово-
димости вентилей
Го же, что в пп. 3 и 4
?. л к рытое состояние цепи для то-
ков утечки и сигнальных перемен-
ных токов; при к. з. па опору от-
крываются тиристоры в прямом
направлении
Продолжение
Область применения Тип и параметры защитного устройства
Индивидуальное заземление опор ИПМ-62 с пробивным напря- жением 800—1200 В
Групповые заземления ГЗ опор 5 в анодной и знакопеременной зо- нах потенциалов рельсовой сети. Длина плеча группового заземле- ния — 300 м для металлических опор и 600 м для железобетонных ЗД-1 (три вентиля в параллель ВЛ200 не ниже 8-го класса)
То же, что в п. 4, но при входном сопротивлении системы опор ниже 6 Ом-км (по условиям СЦБ) ЗД-1 и 2ИПМ-62
То же, что в п. 5 ТЗ-1 (4 тиристора ТЛ200 не ниже 8-го класса, включенных параллельно)
Таблица 12.9
Электропроводный полимерный клей
Состав клея
Технология приготовления клея
Технология приклеивания
Эпоксидная смола ЭД-5 —
45%
Графит (чешуйчатый) —
.'ЩЫ
° ю
Полиэтилепполиамин (от-
вердитель)— 6% от ЭД-5
Дибутилфтолат — 4% от
ЭД-5 (пластификатор)
Компоненты смешиваются в
течение 3 мин.
Отвердитель добавляется по-
следним. Для уменьшения вяз-
кости можно добавлять аце-
тон, но клей не должен быть
жидким. Приклеивать не
позднее 30 мин
Поверхность стержня и
втулок очищают и обезжи-
ривают ацетоном. Полу-
втулки, смазанные клеем,
устанавливают на стержень
(положение изолятора
стержнем вверх) и закреп-
ляют деревянными клинья-
ми. Изоляторы переворачи-
вать не раньше чем через
сутки
действительные размеры коррозионного
дефекта.
Целесообразно применять изоляторы со
стержнем переменного сечения (рис. 12.15,6),
имеющим припуск на коррозию.
В условиях эксплуатации на стержень
в месте, подверженном коррозии, можно
приклеивать электропроводным полимер-
ным клеем (табл. 12.9) дренажную втулку
(чугунное литье), состоящую из двух по-
ловин (рис. 12,15, в).
Дренажные втулки обеспечивают за-
щиту стержня на протяжении всего срока
службы изоляторов. Применяя их, мож-
но значительную часть изоляторов, сни-
маемых по коррозии стержней, вторич-
но использовать в контактной сети (если
размеры стержня находятся в допустимых
пределах). Клеем заполняют все прост-
ранство коррозионного дефекта под втул-
кой, предотвращая дальнейшее развитие
ррозии стержня.
Железобетонные искусственнные соору-
жения, платформы, шпалы, светофорные
мачты. Возможность электрокоррозион-
ного разрушения таких железобетонных
конструкций предотвращается исключе-
нием металлической связи арматуры кон-
тр укций с рельсами, а также изоляцией
•рматуры от заземляемых на рельс эле-
ментов. Для непротяженных конструкций
мосты до 20 м, шпалы, светофорные мачты,
Фундаменты релейных шкафов) этого ока-
тывается достаточно. На протяженных
железобетонных мостах, путепроводах,
платформах возможна коррозия арматуры
'луждающими токами. Чтобы выявить
-доцесс электрокоррозии, производят ком-
плекс электрических измерений, подтвер-
ждающих превышение нормируемой плот-
::ти тока утечки с арматуры (0,6 мА/дм2).
Если по условиям работы системы элек-
-снабжения или техники безопасности
'ходимо заземлить на рельс железобе-
- иную конструкцию с таким током утечки,
. -дует применить диодный заземлитель.
i 12.8. Методы измерений для проверки норм
по ограничению утечки токов
Общие требования. Все измерения, свя-
зные с определением коррозионной опас-
- пи и степени защищенности сооружений
и конструкций, производят в условиях
нормальной работы электротяги (отсут-
ствие «окон», спада движения, работа всех
подстанций в обычных режимах). Средние
значения измеренных потенциалов и токов
должны быть близки к действительным
средним величинам. Длительность изме-
рений потенциалов рельс — земля, соору-
жение — земля должна быть не менее
30 мин. Показания прибора записывают
через каждые 10 с. На участках с интен-
сивным движением (более 100 пар поездов
в сутки) за период измерения должно прой-
ти не менее двух поездов в каждом направ-
лении, на участках с менее интенсивным
движением — не менее одного поезда.
Измерение сопротивлений рельсовых
стыков, опор контактной сети, цепи утечки
тяговых токов через конструкции, проверка
искровых промежутков, измерение удель-
ного сопротивления грунта и т. д. можно
производить в любое время без согласо-
вания с условиями работы электротяги.
Измерения в рельсовой сети и в системе
электроснабжения. Измерения проводят
с целью контроля выполнения мер по ог-
раничению утечки тяговых токов, опре-
деления коррозионной опасности для
рельсов и рельсовых скреплений, а также
для конструкций, присоединяемых к
рельсам (табл. 12.10).
Измерения по определению степени
опасности электрокоррозин и защищенности
протяженных подземных сооружений. Ме-
таллическое соединение подземных со-
оружений с рельсами в некоторых слу-
чаях можно выявить только специальными
измерениями. Наиболее простой метод —
измерение вольтметром разности потен-
циалов между сооружением и рельсом в
месте их предполагаемой связи. Если на
шкале 50 или 100 В наблюдаются откло-
нения стрелки, то металлического соеди-
нения нет. Более точные результаты мож-
но получить, применяя два вольтметра:
один включить между сооружением и
рельсом, другим измерять разность по-
тенциалов рельс—земля. Если замеренные
значения (измерения производятся при
потенциалах в рельсах, равных несколь-
ким вольтам) на обоих приборах близки,
то соединения нет. Отсутствие отклонения
стрелки вольтметра, включенного между
139
4^
О
Таблица 12,10
Вид измерения
Проверка выполнения
нормы допустимой
утечки тягового тока
Измерение разности
потенциалов рельс —
земля
Измерение электриче-
ского сопротивления
рельсовых стыков
Измерения на рельсовой сети и в системе электроснабжения
электрифицированных железных дорог
Схема измерения
Тип приборов
Требования
к приборам
Периодичность
измерений
Примечания
Счетчик ампер-часов
Поляризованные за
счет включения в
цепь диодов или
установки на ди-
сках упоров
По требованию заин-
тересованных органи-
заций
Ток в земле /ут определяет-
ся как разность токов в
контактной сети /кс и рель-
сах /г. Уравнительный ток
между подстанциями Л и
В определяется обратным
включением счетчиков па
фидерах подстанции (/ф —
ток фидера, ПС — пост сек-
ционирования)
Вольтамперметры
М-231
М-762
(', । ыкопчмерптель
Ц11Н П-56
Входное ление 2000 Ом сопротив- пе менее на 1 В При смятии потенци- альных диаграмм раз в 3 года —
-- Измерение раз в пол- года; осмотр .стыка 2 раза в месяц При отсутствии тягового тока в рельсах для созда- ния падения напряжения па стыке следует использовать аккумулятор
Схема si < мерой ия
1 list приборов
Проверка наличия
изоляции между рель-
сами н металлокон-
струкциями
же
М-231
М-762
Проверка исправно-
сти искровых проме-
жутков
М-231:
Измерение сопротив-
ления заземления
конструкций
.М-416
МС-07
МС-08
М231 2 шт.
По диухэлек-
тродпой
схеме
I ||и>дчлже1Н1е
Требования к приборам 11ерш»дпч1Ь)сч ь измерений Примечиния
— Не реже одного раза в год и после каждо- го ремонта пути Изоляция нормальная, если стрелка прибора отклоняет- ся (при наличии потенциа- лов на рельсах)
Раз в квартал
Искровой промежуток ИП
исправен, если стрелка при-
бора отклоняется (при на-
личии потенциалов на рель-
сах)
Раз в три года
I сооружением и рельсом, при значительной
разности потенциалов рельс — земля,
свидетельствует о наличии металлической
I связи между сооружением и рельсами.
При измерениях потенциалов подзем-
I ных сооружений относительно земли
I (рис. 12.16, а, б ив) зажим «+» вольтмет-
ра (стрелочного, регистрирующего, ин-
| тегрирующего) соединяют с выводом от
подземного сооружения, а зажим «—» —
I с измерительным электродом, в качестве
I которого может быть применен специаль-
ный электрод (бронелента, проложенная
I в земле вблизи кабеля), стальной штырь
или неполяризующийся электрод.
В случае использования медносуль-
I фатного неполяризующегося электрода
действительное мгновенное значение раз-
I ности потенциалов между сооружением
и землей
t/c.3=±t/MM-L/c, (12.37)
где — мгновенное значение потен-
циала, измеряемое в поле блуждающих
токов, В; Uc — стационарный потен-
циал металла в грунтах относительно мед-
носульфатного электрода, ( — 0,55 В для
стали, —0,48 В для свинца, — 0,78 В для
алюминия).
Измерительный электрод располагают
над сооружением и по возможности ближе
к нему. По средним действительным поло-
жительным и отрицательным значениям
строятся потенциальные диаграммы.
Используя медносульфатный электрод,
можно непосредственно фиксировать зна-
чения Uc.3, если подавать напряжение Ис
от сухого элемента, компенсирующее ста-
ционарный потенциал (рис. 12.16, г). Это
совершенно обязательно, если применяет-
ся интегрирующий прибор.
В случае необходимости иногда изме-
ряют ток в подземном сооружении, исполь-
зуя для этого падение напряжения на од-
ном из его участков. Измерения могут быть
выполнены и бесконтактным способом:
с помощью магнитометров или датчиков
Холла.
Проверка защитных устройств про-
изводится периодически (дренажей 4 и
катодных станций 2 раза в месяц). О рабо-
тоспособности этих устройств судят по
наличию в цепи защитного тока. В вентиль-
ных поляризованных дренажах каждый
раз проверяют, не произошло ли пробоя
вентилей. В зимнее время из-за возраста-
ния потенциалов рельс — земля увели-
Рис. 12.16 Измерение разности потенциалов соору-
жение — земля по отношению к стационарному
электроду (а), стальному штырю (б), неполяризу-
ющемуся электроду (в), с компенсацией потенциа-
ла электрода (г)
чиваются токи в дренажной цепи, поэтому
во избежание перегрузки и повреждения
дренажей повышают сопротивление этой
цепи.
Два раза в год (зимой и летом) прове-
ряют, выдерживаются ли необходимые
защитные потенциалы вдоль трасс под-
земных сооружений. Эти измерения про-
водят также, если изменились режимы
работы электротяги, защиты, появились
дополнительные подземные сооружения и
т. д.
Обработка результатов измерений и по-
строение потенциальных диаграмм. По
результатам измерений определяют средние
положительные 7VCp(_j_) и отрицательные
Л'Ср(_) значения потенциалов и токов за
период измерений:
1 X?
^ср ( + )— Z, Ni ( + )1
i=J
1 т"
л'ср (-) = ““ 2
ft
/ = 1
т' т"
где 2 Nи 2 #г-(—> — сумма мгновеп-
£—1 £= 1
пых значений измеренных (действитель-
ных) величин соответственно положи-
тельных и отрицательных; и — общее чис-
ло отсчетов, включая и нулевые ; /и', т" —
число соответственно положительных и от-
рицательных значений.
В случае регистрации потенциалов по
отношению к медносульфатному неполяри-
зующемуся электроду самопишущим при-
бором на ленту наносится линия стацио-
нарного потенциала, смещенная относи-
тельно нуля шкалы на Uc в зону отрица-
тельных значений. При планиметриро-
вании «положительных» и «отрицатель-
ных» площадей за нулевую принимается
линия стационарного потенциала.
§ 12.9. Защита от искрообразования
на сооружениях с легковоспламеняющимися
и горючими жидкостями
Электрифицированные железные доро-
ги в силу наличия потенциалов на рель-
совой сети, блуждающих токов и индук-
тивного влияния создают возможность
возникновения искрения, что опасно для
конструкций с легковоспламеняющимися
и горючими жидкостями. Основная на-
правленность защиты от этого явления —
создание условий эквипотенциальности всех
металлических конструкций и снижение
уровня потенциалов путем заземления та-
ких объектов [5]. Эквипотенциальность
обеспечивается двойными металлическими
перемычками (сталь d— 10-=-12 мм).
Особая опасность искрения возникает
на устройствах слива, налива и хранения
легковоспламеняющихся и горючих жид-
костей, когда слив ведется с железно-
дорожных подъездных путей. В связи с
этим к подъездным путям предъявляются
следующие требования: не допускается, как
142
правило, их электрификация; в каждой
рельсовой нитке устанавливается по два
изолирующих стыка, неперекрываемых
одновременно при подаче подвижного со-
става под слив (если невозможно, то сто-
ящий подвижной состав под сливом не
должен перекрывать ближайший к элект-
рифицированным путям стык); рельсы
подъездного пути оборудуются привар-
ными стыковыми соединителями; сливо-
наливные колонки, эстакады, стояки со-
единяются с рельсами подъездного пути в
двух местах приварными эквипотенциаль-
ными стальными перемычками.
Если подъездной путь, как исключение,
электрифицируется, то выполняют сле-
дующие мероприятия:
удваивают уровень изоляции контакт-
ной сети; понижают натяжение в проводах
и повышают запас прочности поддерживаю-
щих и опорных конструкций на 25% против
нормального; заземляют опоры контакт-
ной сети подъездного пути двукратно на
рельсы других электрифицированных пу-
тей; обеспечивают возможность снятия
напряжения с контактной сети и электри-
ческого отделения рельсовых нитей подъ-
ездного пути.
Устройства хранения легковоспламе-
няющихся жидкостей отделяют от маги-
стральных трубопроводов изолирующими
фланцами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Марквардт К. Г. Энергоснабжение
электрических железных дорог. Трансжелдориз-
дат, М., 1965, 464 с.
2. Стр и ж е в ски й И. В., Дмитриев
В. И. Теория и расчет влияния электрифициро-
ванной железной дороги на подземные металличе-
ские сооружения. Изд.-во литературы по строи-
тельству. М., 1967. 266 с.
3. Защита подземных металлических сооруже-
ний от коррозии. Под ред. И. И. Рябцева. №..
Изд-во МКХ РСФСР. 1959, 149 с.
4. Коррозия и защита сооружений на элек-
трифицированных железных дорогах / А. В. К о-
тельников, В. И. Иванова, Э. П. С ел ед-
цов, А. В. Наумов. М., Транспорт, 1974, 15!) с
5. Указания по проектированию защиты от
искрообразования на сооружениях с легковоспла-
меняющимися и горючими жидкостями, располо-
женных вблизи электрифицированных железных
дорог. М., 1974, 30 с. (Инструктивно-методические
указания Трансэлектропроекта).
Условные обозначения величии
в главе 13
а — ширина сближения смежной под-
верженной влиянию и влияющей линий;
Ос — расстояние между проводами
двухпроводной воздушной цепи связи, м;
Ьа — неснмметрия фазных напряже-
ний питающей ЛЭП (отношение макси-
мального к минимальному);
С — модуль гиперболического косину-
са комплексного аргумента;
с — средняя высота подвеса провода
смежной линии, м;
Fg — коэффициент экранирования тран-
зитной составляющей в системе 2X25 кВ
для (/-того пути;
f — частота гармонической влияюще-
го тока, Гц;
1В — влияющий ток, А; •
/д — ток двигателей электровоза, про-
текающий в одной фазе импульсного пре-
образователя, А;
/кз — ток короткого замыкания во
влияющей линии;
Урез — результирующий нагрузочный
ток тяговой подстанции для расчетного
плеча питания, А;
/экв — эквивалентный длительный ток
во влияющей линии, А;
A'fe’ i’k — токи (комплексные зна-
чения) соответственно в начале и в конце
г-того однородного участка тяговой сети
при A-той гармонике, А;
Ijh — ток /-того генератора A-той гар-
моники, А;
/fe. In k — ток A-той гармоники соот-
ветственно одной фазы и всего импульс-
ного преобразователя. А;
k — номер гармонической составля-
ющей тока или напряжения;
Ар, Арм, Арт — коэффициенты, харак-
теризующие нагрузку электровозов в пре-
делах рассматриваемых влияющих участ-
ков, соответственно общее обозначение, при
расчете местной и транзитной составляю-
щих влияния в системе 2X25 кВ;
Ат> Атн. Атт — коэффициенты, харак-
теризующие уменьшение эквивалентного
тока во влияющей линии по сравнению с
результирующим током нагрузки подстан-
ции и зависящие от числа электровозов и
расположения участка сближения, соответ-
ственно общее обозначение для системы
25 кВ, при расчете некомпенсированной и
транзитной составляющих влияния в си-
стеме 2X25 кВ;
LM, LH, LTq — эквивалентные значения
длины, характеризующие условия влия-
ния в системе 2X25 кВ при расчете соот-
ветственно местной, некомпенсированной
и транзитной (для (/-того пути) состав-
ляющих, км;
I — общее обозначение длины и длина
расчетного гальванически неразделенного
участка смежной подверженной влиянию
линии, км;
/А — длина зоны между соседними авто-
трансформаторами в системе 2X25 кВ,
км;
/ан ~ Длина зоны между отключенной
(в вынужденном режиме) подстанцией н
ближайшим автотрансформатором в си-
стеме 2X25 кВ, определяющая некомпен-
сированную составляющую влияния, км;
In — расстояние от подстанции до на-
чала расчетного участка смежной подвер-
женной влиянию линии, км;
Zo — длина зоны отсасывающего транс-
форматора между соседними перемычками
от обратного провода к рельсам по обе сто-
роны от трансформатора, км;
Zc> Zc i — расстояние от конца (противо-
положного тому, для которого определяется
наведенное напряжение) расчетного участ-
ка смежной линии до середины, соответ-
ственно, всего участка сближения и одно-
родного Z-того участка тяговой сети, км;
/т — длина влияющей линии, для тя-
говой сети—длина плеча питания, т. е.
межподстанционной зоны, км;
/то — расстояние между соседними от-
сасывающими трансформаторами при чере-
дующейся системе их установки, км;
1Э, i — длина сближения, соответ-
ственно общее обозначение и на (-том уча-
стке сложной трассы сближения, км;
/эм, 1st — длина сближения на уча-
стках, определяющих соответственно ме-
стную, некомпенсированную и транзит-
ную составляющие влияния, км;
It, kq — длина (-того однородного уча-
стка соответственно влияющей линии (тя-
говой сети) между соседними генераторами
гармонических, составляющих влияющей и
смежной линий при изменяющемся поло-
жении проводов для (/-того пути, км;
т — количество электровозов и элек-
тропоездов, одновременно находящихся на
межподстанционной зоне;
тг — число генераторов гармонических
составляющих токов и напряжений, под-
ключенных к влияющей линии, на всей
длине сближения с расчетным участком
смежной линии;
Л’ — число электрифицированных пу-
тей;
п — число участков на длине сближе-
ния;
pk — коэффициент акустического воз-
действия;
q — номер электрифицированного пути
на многопутном участке;
г0, гот — активное сопротивление тя-
говой сети, соответственно обычной и с от-
сасывающими трансформаторами, Ом/км;
S — модуль гиперболического синуса
комплексного аргумента;
S,(3 — мощность трехфазного коротко-
го замыкания питающей системы на вход-
ных шинах тяговой подстанции, МВ-А;
Sn, — мощность соответственно по-
нижающего и тягового трансформаторов
подстанции, МВ-А или кВ-А;
s, Sj, sK, sT —результирующий коэффи-
циент экранирующего защитного (к. з. д.)
действия, соответственно: общее обозна-
чение, для (-того участка сближения, для
A-той гармонической влияющего тока, для
системы с отсасывающими трансформато-
рами;
141
So6, soB ft, so£i T, s0 об — коэффициент
экранирующего (защитного) действия ме-
таллических покровов (оболочки) кабеля,
соответственно: общее обозначение, для
ft-той гармоники, для системы с отсасываю-
щими трансформаторами, идеальное зна-
чение;
sn — коэффициент экранирующего дей-
ствия обратного (экранирующего) провода
на участке между трансформаторными зо-
нами при чередующейся системе отсасываю-
щих трансформаторов;
Sp — коэффициент экранирующего дей-
ствия рельсов;
U, UD, UR, ил — напряжение соот-
ветственно на выходе выпрямителя под-
станции, во влияющей линии, на двигате-
лях электровоза, в трехфазной ЛЭП (ли-
нейное), В;
UB k, l)B jh — напряжение ft-той гар-
моники выпрямительной тяговой подстан-
ции, соответственно общее обозначение
и для /-той подстанции, В;
[7Г, /7М, UB — напряжение в смежной
линии соответственно при гальваническом,
магнитном и электрическом опасных вли-
яниях, В;
t/Mr, В'ыэ — результирующее напря-
жение в смежной линии при одновремен-
ном магнитном н соответственно гальвани-
ческом или электрическом опасных влия-
ниях, В;
/7об, П0б г — наведенное напряжение
в металлических покровах (оболочке) ка-
беля связи, соответственно при отсутствии
и наличии отсасывающих трансформаторов
в тяговой сети, В/км;
{7Ш, Unia — мешающее напряжение шу-
ма (псофометрическое, приведенное к ча-
стоте 800 Гп) в линии связи, соответственно
расчетное и нормативное значения, мВ;
— наведенное в смежной линии на-
пряжение ft-той гармоники, мВ;
х0, Хот •— реактивное (индуктивное) со-
противление тяговой сети, соответственно
обычной и с отсасывающими трансформа-
торами, Ом/км;
Z, Z — соответственно комплексное зна-
чение и модуль полного продольного со-
противления электрической цепи или ее
элемента, Ом;
Zo, Zo — соответственно комплексное
значение и модуль полного сопротивления
линии, отнесенного к единице ее длины,
Ом/км;
ZEX i — входное сопротивление /-то-
го участка тяговой сети, Ом;
ZH i — полное сопротивление нагрузки
г-того участка тяговой сети, Ом;
ZC1 Zc об, ZB — волновые сопротивле-
ния соответственно подверженной влия-
нию цепи смежной линнн, металлических
покровов (оболочки) смежной линнн, вли-
яющей (тяговой) сети, Ом;
Zq (4). Z(JT, (ZOT), Z^t -— сопротив-
ление тяговой сети, соответственно: обыч-
ной, с отсасывающими трансформаторами,
приведенное значение (для расчета потери
напряжения), Ом/км;
Zoc — составное сопротивление тяю-
вой сети, Ом/км;
и, ас, ав — коэффициент затухания
цепи, соответственно: общее обозначение,
смежной линнн, влияющей (тяговой) сети,
Нп/км;
Р, Рс. Рв — коэффициент фазы цепи,
соответственно: общее обозначение, смеж-
ной линии, влияющей (тяговой) сети,
рад/км:
у — угол коммутации выпрямителя,
град;
у, Тс- Тв, Vo б — постоянная распро-
странения цепи, соответственно: общее обо-
значение, смежной линии, влияющей (тя-
говой) сети, металлических покровов (обо-
лочки) кабеля, 1/км;
т)ь — коэффициент чувствительности
двухпроводной телефонной цепи к поме-
хам на частоте ft-той гармонической;
vc, '’с ft — коэффициент, характеризую-
щий волновые процессы в цепи смежной
линии связи при расчете соответственно
опасных влияний для основной частоты и
мешающих влияний для ft-той гармониче-
ской;
। а — проводимость земли, См/м;
<рь — фазовый угол ft-той гармонической
составляющей тока или напряжения,
град.
Глава 13
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ
§ 13.1. Основные понятия и определения
Электрическая железная дорога вклю-
гает следующие влияющие линии [1]:
тяговая сеть, полностью несимметрич-
ная по параметрам и передающая энергию
: несинусоидальными переменными или
гульсирующими постоянными токами и на-
гряжениями;
распределительные линии переменного
гока для продольного электроснабжения
автоблокировки и нетяговых потребителей
: несколько несимметричными несинусои-
альными (из-за устройств электрической
гяги) напряжениями и токами, а также ли-
чин ДПР с несимметричными парамет-
рами.
Повышенное влияние оказывают и трех-
фазные линии, питающие тяговые подстан-
ции, в том числе продольные линии, вслед-
ствие того, что в них действуют несиммет-
ричные и несинусоидальные напряжения
и токи.
Подвержены влиянию практически лю-
эые электрические линии с меньшим уров-
нем передачи энергии, проложенные вбли-
зи ст электрической железной дороги, как
зоздушные, так и кабельные — линии теле-
фонной и телеграфной связи, радиовеща-
ния, телеуправления и телесигнализации,
рельсовые цепи автоблокировки, силовые
и осветительные электрические сети, ли-
нии электропередачи, отключенная кон-
тактная сеть соседних путей и т. п., а также
неэлектрические, но проводящие линии —
металлические сооружения, эстакады, тру-
бопроводы. оболочки кабелей и др.
Принято электромагнитные влияния раз-
делять на электрические и магнитные.
Электрическое влияние обусловливается на-
личием во влияющей линии переменного
электрического напряжения, создающего
электрическое поле. Этому влиянию под-
вержены воздушные линии и подвесные ли-
нии, выполненные кабелем без металличе-
ской оболочки. Жилы с заземленной метал-
лической оболочкой электрическому влия-
нию ие подвержены. Магнитное влияние
обусловлено протеканием во влияющей
линии переменного электрического тока,
создающего магнитное поле. Этому влия-
нию подвержены как воздушные, так и ка-
бельные линии. Кроме того, в линиях,
использующих землю в качестве одного из
рабочих проводов, а также в заземленных
металлических сооружениях и коммуника-
циях имеет место гальваническое влияние.
Оно обусловлено протеканием в земле рабо-
чих токов, в особенности тяговых (имею-
щих большую величину), и проявляется в
протекании в этих линиях посторонних
токов
Влияние называют опасным, если на-
пряжения и токи, возникающие в подвер-
женной влиянию цепи, создают опасность
для здоровья и жизни людей, обслуживаю-
щих эту цепь или пользующихся ею, а так-
же для целости аппаратов, приборов, ли-
ний. В том случае когда индуктированные
в цепи напряжения и токи нарушают нор-
мальную ее работу, влияние называют
мешающим.
Взаимное расположение линий, при ко-
тором в их цепях могут возникнуть опас-
ные или мешающие напряжения и токи,
называют сближением линий влияющей
и подверженной влиянию, причем вторая
из них находится в зоне влияния первой.
Длина сближения 1Э — это длина части
линии, находящейся в зоне влияния; ши-
рина сближения а — кратчайшее расстоя-
ние между влияющей линией и подвержен-
ной влиянию. Под шириной сближения мож-
но понимать расстояние между осью же-
лезной дороги и проводами подвержен-
ной влиянию линии, если оно превышает
10 м.
Сближение считают параллельным в
том случае, когда величина а по длине уча-
стка неизменна или отличается от среднего
значения не более чем на 10%. В против-
ном случае сближение называют косым,
при этом величина /э равна длине проекции
на влияющую линию. Ширина косого сбли-
жения определяется как среднее геомет-
рическое значение расстояний, измеренных
в начале аа и конце ак участка косого сбли-
жения.
Деление трассы линии на участки ко-
сых сближений производится с соблюде-
нием условия <зн -Д 3 ак.
Сложной называют трассу сближения,
состоящую из участков параллельного и
косого сближения.
При определении опасного и мешающего
влияний в цепях проводной связи и радио-
вещания их линии разбивают на расчет-
ные участки. Расчетными являются галь-
ванически неразделенные участки, ие со-
держащие трансформаторов, усилителей
и фильтров (усилительный участок между
двумя усилительными пунктами, участок
между двумя оконечными пунктами, круг
избирательной связи), или участки, огра-
146
ничейные заземленными резонансными кон-
турами, настроенными на частоту 50 Гц
। в цепях дистанционного питания устройств
связи).
Теория и методы расчета влияний изло-
жены в учебной литературе и монографиях
[1—5], допустимые значения опасных и
мешающих напряжений и токов, практи-
ческие расчетные методики и данные при-
ведены в нормативных документах [6—9].
§ 13.2. Нормированные величины
Нормы опасных напряжений. Допу-
стимые наведенные напряжения в проводе
(жиле кабеля) по отношению к земле при
условии заземления противоположного его
конца не должны превышать значений
[6, 7], указанных в табл. 13.1.
Если наведенное напряжение превы-
шает значения, указанные в табл. 13.1,
и осуществляются специальные меры по
защите и технике безопасности, то допусти-
мое напряжение принимают равным:
при вынужденном режиме работы тя-
говой сети—действующему' значению ра-
бочего напряжения дистанционного пита-
ния устройств связи;
при коротком замыкании тяговой сети—
60% испытательного напряжения изоля-
ции жил кабеля и вводного оборудования
аппаратуры связи.
Нормы мешающих напряжений и токов.
Псофометрическое (приведенное к частоте
800 Гц) мешающее напряжение (7Ш (напря-
жение шума) в цепях телефонной связи
тональной частоты не должно превышать
значений [6, 8, 9], указанных в табл. 13.2.
В табл. 13.2 указаны суммарные зна-
чения мешающего напряжения от влияния
линий сильного тока. При наличии одно-
временного сближения линии связи с ли-
Таблица 13.1
Допустимые напряжения по отношению к земле
в проводах линий связи и проводного вещания
Вид ЛИНИИ СВЯЗИ Допустимые напряжения L’H, В
Вынужден- ный режим Режим короткого замыкания
Воздушная с деревянными опорами, в том чис- •е с железобетонными приставками Воздушная с железобетонными п металличе- скими опорами Кабельная магистральной и проводной связи, проводного вещания и местной связи 60 2000 при t„<0,15; 1500 при t0 < 0,3; 1000 при to <0,6
36 320 при /о <0,15; 240 при to <0,3; 160 при to<0,6
примечание. Здесь io — время отключения тяговой сети при коротком замыкании, с.
Таблица 13.2
Нормы мешающего напряжения t/mH
Цепь связи мБ Длина сближения, к которой отнесена норма Точка цепи, к которой отнесена норма
'Леждугород- -зя (МС) и эрожная МПС) 1,5 Усилительный участок Вход усилителя или междугород- него коммутатора при относи- тельном уровне полезного сигна- ла — 6,95 дБ (—0,8 Нп)
г’знал служеб- :й связи 3,5 1200 км То же
’ Избирательная 1,0 Длина круга избирательной связи Вход усилителя или коммутатора при относительном уровне полез- ного сигнала — 13,9 дБ (—1,6 Нп)
"’еэегонпая 1,0 Вся цепь —
4 ‘-зжетаннион- 2,25 То же Линейные зажимы телефонного аппарата
..:станционная 1.5 Длина круга Вход усилителя пли коммутатора ппи относительном уровне полез- ного сигнала —6,95 дБ (—0,8 Нп)
"заская и 1,5 От абонента до абонента Линейные зажимы телефонного
". щирайонная при местном соединении или от абонента до МТС при междугородном соединении аппарата
нией электропередачи и тяговой сетью
электрифицированной железной дороги
следует применять закон квадратичного
сложения. При этом норма (/шн распреде-
ляется между влияющими линиями сле-
дующим образом: линия электропередачи
0,6(/шн; тяговая сеть электрифицированной
железной дороги, высоковольтные линии
автоблокировки и продольного электро-
снабжения 0,8 С;шн.
Норма напряжения //шн (см. табл. 13.2)
откосится к линейным зажимам цепей с
волновым сопротивлением Zc = 600 Ом,
замкнутым на концах на согласованную
нагрузку. В тех случаях, когда Zc отли-
чается от 600 Ом и цепь замкнута на согла-
сованную нагрузку, норму напряжения
шума, мВ, следует пересчитать по фор-
муле
^шн = ^шн l/Zc/600 ,
где Zc — модуль волнового сопротивления
цепи, Ом, при частоте 800 Гц
Мешающие напряжения в каналах вы-
сокой частоты на воздушных и кабельных
линиях не должны превышать 0,5 мВ.
Результирующее действующее значение
мешающего напряжения на зажимах репро-
дукторов абонентной сети проводного ве-
щания, индуктированного гармоническими
составляющими тока тяговой сети, должно
быть не более 15 мВ при рабочем напряже-
нии абонентской цепи 15 В и 30 мВ при ра-
бочем напряжении 30 В. Мешающий ток
в канале однопроводного телеграфирова-
ния не должен превышать при однополюс-
ной работе 0,1/рС, при двухполюсной —
0,15 /рс, где /рС — рабочий ток телегра-
фирования в смежной линии, А.
§ 13.3. Расчет опасных влияний
Опасные напряжения при магнитном
влиянии. Опасные напряжения, обуслов-
ленные магнитным влиянием, определяют
на каждом из концов провода расчетного
участка цепи связи при заземленном про-
тивоположном конце для расчетных ре-
жимов работы влияющей линии. Большее
из полученных значений опасного напря-
жения сравнивают с нормами.
Расчетными режимами работы тяговой
сети при определении опасного напряжения
являются [6]:
вынужденный режим, при котором одна
из тяговых подстанций временно (как пра-
вило, не более чем 2 ч) отключена и все ло-
комотивы, расположенные на межподстан-
ционной зоне, получают питание от одной
подстанции;
режим короткого замыкания в тяговой
сети.
Для каждого из этих режимов проводят
два расчета влияющих токов при питании
от одной и другой подстанций и по боль-
шему значению тока определяют опасное
напряжение на конце смежной линии.
Опасные влияния на линии проводной
связи могут возникать в следующих режи-
мах работы ЛЭП [7]:
Рис. 13.1. Эпюра тока к. з. (а), расчетный участок
влияющей линии (б), варианты сближения линии
связи и влияющей линии (г) и схема расчетного
участка переменного тока 2X25 кВ (г):
.47" — линейные автотрансформаторы: ТП — тяго-
вый трансформатор; Р — рельсы; к. с. — контакт-
ная сеть; п — питающий провод
заземление фазного провода трехфаз-
ной ЛЭП с заземленной нейтралью;
заземление одного или двух фазных про-
водов симметричных ЛЭП с изолированной
нейтралью;
нормальный режим работы несимметрич-
ных ЛЭП и заземление фазного провода.
Опасное напряжение (а также продоль-
ную э. д. с.) в подверженных влиянию
коммуникациях определяют применительно
к схемам сближения, представленным на
рис. 13.1, б, в, по формулам, В:
при параллельном сближении
Дм =^0 соА/злсф/в/э; (13.1)
при сложной трассе сближения
гг
== Vc ояСф/в , М^з;/Э;. (13.2)
1=1
148
В этих формулах vc—коэффициент, ха-
рактеризующий волновые процессы в цепи
связи. Для воздушной линии связи любой
длины, для участка кабельной цепи связи
длиной менее 40 км и для других комму-
никаций принимают vc = 1; для участка
кабельной цепи связи длиной более 40 км
его определяют по формуле
vc = chyc/c : chyc/, (13.3)
где ус = ас + j₽c — постоянная рас-
пространения однопроводной цепи, под-
верженной влиянию, 1/км; ctc, Рс — соот-
ветственно коэффициент ослабления (за-
тухания) (Нп/км) и коэффициент фазы
(рад/км) цепи связи, которые можно найти
по формулам (13.85)—(13.87), принимая
/< = 1, и по табл. 13.11, а гиперболиче-
ский косинус—по формуле (13.89) и по
кривым рис. 13.27.
В формулах (13.1) и (13.2): щ=2л/=
= 100л — угловая частота влияюще-
го тока (при расчете опасных влияний
I / = 50 Гц); М — взаимная индуктивность
между двумя однопроводными цепями,
Гн/км [см. формулу (13.64) или рис. 13.9
при f = 50 Гц или k = 1]; соЛ4 = ZOm —
сопротивление взаимной индукции, Ом/км;
кф — коэффициент формы кривой влияю-
щего тока (при расчете влияния тяговой
сети в вынужденном режиме работы на
провода воздушных линий и на оболочки
кабелей принимают кф = 1,15, а на ка-
бельные жилы—Кф = 1; в режиме корот-
кого замыкания тяговой сети и для трех-
фазных ЛЭП при Любых ЛИНИЯХ СВЯЗИ Кф =
= 1); /в — влияющий ток в соответствую-
щем расчетном режиме, А; /э — длина
сближения, км; s — результирующий ко-
эффициент экранирующего (защитного) дей-
ствия
s—SpSoosT> (13-4)
где sp — коэффициент экранирующего дей-
ствия рельсов [см. формулу (13.65),
табл. 13.8 и рис. 13.10]; s06 — то же метал-
лических покровов кабеля [см. формулу
(13.66) — (13.69), рис. 13.11 — 13.21]; sT —
то же системы с отсасывающими трансфор-
маторами [см. формулы (13.70)—(13.83)].
Для тяговой сети без отсасывающих транс-
форматоров sT = 1.
В формуле (13.2) i, п — соответственно
номер и число участков сложного сбли-
жения; величины с индексом i в формуле
относятся к i-тому участку сложного сбли-
жения.
В формуле (13.3) и на рис. 13.1 (с —
расстояние от конца расчетного участка
цепи связи (противоположного тому, для
которого определяется наведенное напря-
жение) до середины участка сближения,
км; / — длина расчетного участка цепи
связи, км; /т — длина влияющей линии,
для тяговой сети—плеча питания, т. е.
межподстанционной зоны, км.
Опасные напряжения при электрическом
влиянии. Опасное напряжение, обуслов-
ленное электрическим влиянием, опре-
деляется только для воздушных (подвес-
ных) линий связи и коммуникаций. При
сложном сближении его рассчитывают i о
формуле:
. п
I
1st Pi Qi_
aJ+b-^-c2
(13.5)
/7 8 — UB кэ
i= 1
Здесь — напряжение влияющей ли-
нии, В (при расчете влияния от тяговой
сети переменного тока (7В == 27 500 В;
от ЛЭП с изолированной нейтралью при
замыкании фазного провода на землю
t/B = ил — линейное напряжение ЛЭП);
кэ — коэффициент емкостных соотноше-
ний, учитывает электрическое влияние до-
полнительных проводов, расположенных
на опорах контактной сети (табл. 13.3).
При расчете влияния ЛЭП кэ = 0,25;
b — средняя высота подвеса проводов
влияющей линии, м (для тяговой сети b —
это расстояние от головки рельса до экви-
валентного контактного провода, при су-
ществующей конструкции контактной сети
b = 6,93 м); с — средняя высота подвеса
провода смежной линии над поверхностью
земли, м; а, — ширина сближения между
влияющей линией и линией связи на 1-
том участке сближения; рг, qt — коэф-
фициенты экранирования соответственно
заземленными воздушными проводами и
сплошным рядом деревьев (при наличии
такого экранирования влияния ЛЭП на
i-том участке сближения каждый из этих
коэффициентов принимают равным 0,7;
при отсутствии экранирования, а также
для тяговой сети р(- = qt = 1).
Таблица 13.3
Значения коэффициента, учитывающего
дополнительные влияющие провода
Число дополни- тельных проводов Значения кэ при числе путей
1 1 2
0 0,4 ! о,б
1 0,5 ; о,7
2 0,6 I 0,8
Опасные напряжения при гальваниче-
ском влиянии. Гальваническое влияние
рассчитывается для однопроводных смеж-
ных коммуникаций, использующих в ка-
честве обратного провода землю, при вы-
нужденном режиме и при коротком замы-
кании тяговой сети. Опасное напряжение
при гальваническом влиянии U,. определяет-
ся разностью потенциалов между точками
заземления оконечных пунктов цепи свя-
зи, которую находят по методике, приве-
денной в [6,10].
При наличии в тяговой сети отсасыва-
ющих трансформаторов, а также, если про-
водимость земли о > 100 10—3 См/м, с
гальваническими влияниями можно не
считаться. Практически при токах нагруз-
ки до 1000 А уже для о > 10 • 10~3См/м
потенциал заземления не превышает 36 В.
Результирующее опасное напряжение.
При вынужденном режиме работы тяговой
149
сети в изолированных проводах смежной
воздушной линии наводятся соизмеримые
опасные напряжения как от магнитного,
так и от электрического влияний. Резуль-
тирующее напряжение, В:
^ыэ=]Л^м /с (13.6)
Первый член этой формулы определяют
для обоих концов расчетного участка цепи
и наибольшее результирующее значение
сравнивают с нормами. Если расчетный
участок цепи смежной линии находится
в пределах влияющего плеча, то 1с/1 =
= 0,5.
Для однопроводных заземленных це-
пей, подверженных магнитному и гальва-
ническому влиянию, результирующее на-
пряжение для вынужденного режима и
для короткого замыкания тяговой сети, В:
(13.7)
Полученные по формулам (13.6) и
(13.7) напряжения сравнивают с допусти-
мыми их значениями (см. табл. 13.1).
§ 13.4. Определение влияющих токов
при вынужденном режиме
Тяговая сеть переменного тока 25 кВ»
В качестве влияющего тока /в в формулах
(13.1) и (13.2) принимают эквивалентный
длительный ток /экв, который одинаков
по всей длине сближения и индуктирует
в проводе такое же опасное напряжение,
какое возникает при действительном (сту-
пенчатом) распределении токов электро-
возов вдоль тяговой сети:
7в = 7экв = ктп^рез- (13.8)
Здесь кт — коэффициент, характеризую-
щий уменьшение эквивалентного тока
/экв по сравнению с результирующим
нагрузочным током /реэ;
1 Г I +
l + (m-l) 1- э- ,
tn [ \ 2ZT
(13.9)
где т—количество электровозов (и электро-
поездов), одновременно находящихся в
пределах длины ZT плеча питания тяговой
сети при вынужденном режиме; ZH — рас-
стояние от тяговой подстанции до начала
расчетного участка линии, подвержен-
ной влиянию, км (см. рис. 13.1, в).
Результирующий нагрузочный ток тя-
говой подстанции для расчетного плеча
питания при вынужденном режиме работы
тяговой сети, А:
, 2m Аб'тшах
'рез— . , ’ '
m 1 Zoc It
(13.10)
где At/Tmax — максимальная потеря на-
пряжения в тяговой сети между подстан-
цией и наиболее удаленным от нее электро-
возом; Д t/T ГГ1ЯХ = 8500 В при ZT > 30 км;
А^ттах = 5500 В при 15 км < ZT <
< 30 км; при ZT < 15 км следует при-
нимать m = 1 и /рев = /вкв = 300 А.
Если уровень напряжения на токоприем-
нике наиоолее удаленного от подстанции
электровоза при вынужденном режиме
выше 19 кВ, то значение A t/T шах следует
брать из расчетов системы электроснаб-
жения.
Составное сопротивление Zoc обычной
тчговой сети, Ом/км:
izoc = rocos<p+x0sin(p, (13.11)
где cos ф — коэффициент мощности элек-
тровозов (у большинства отечественных
электровозов он составляет 0.8); г0, х0 —
соответственно активное и реактивное со-
противления тяговой сети, Ом/км (см.
табл. 13.5). При включении в тяговую
сеть батарей емкостной продольной ком-
пенсации с общим сопротивлением Хс на
длине ZT реактивное сопротивление тяго-
вой сети х0 в формуле (13.11) следует умень-
шить на величину Хс : /т, Ом/км; для
тяговой сети с отсасывающими трансфор-
маторами в формулу (13.11) вместо г0
и х0 подставляют соответственно значения
гот и хот (см. табл. 13.6).
Тяговая сеть переменного тока 2х
Х25 кВ (см. рис. 13.1, г). В такой тяговой
сети токораспределение между питающими
проводами, контактной сетью и рельсами
создает более сложную картину влияний,
которые принято [11] разделять на тран-
зитную, местную и некомпенсированную
составляющие.
Напряжение, индуктированное в смеж-
ной линии, в этом случае можно оценивать
по формуле (13.1), но при ином представ-
лении момента влияющего тока, А • км:
/в /э = /рез^м+^-н+ • (13.12)
Общий результирующий нагрузочный
ток /рез участка с числом путей N (q —
номер пути) и с односторонним питанием
при вынужденном режиме определяют по
формуле (13.10), в которой AZ7Tmax нахо-
дят так же, но с приведением к 25 кВ и
отнесением к А'-путному участку, а состав-
ное сопротивление на всей длине плеча
питания — по формуле, Ом:
1
Zoc /т = — (г о, к.п cos ф + х0. к.п sin ф) X
х (/т —/Ан) + (''оС05ф + х051пф) ZAh.
(13.13)
Здесь г0 к.п, xD к_п — соответственно ак-
тивная и индуктивная составляющие со-
противления Zg системы контактная
сеть — питающий провод ZV-путного уча-
стка, Ом/км, причем
?о, к-п —
i (?Ог/г?оп
-<7=1
1 — 1
~2?0, кп,9)
(13.14)
где Z0K, Zon, Z0Kn q — полные сопротив-
ления соответственно контактной сети,
питающего провода и сопротивление вза-
150
Iимной индукции между ними, Ом/км (по-
следнее относится к пути q, поскольку
расположение питающего провода может
быть различным); /Ан — расстояние между
отключенной подстанцией и ближайшим
к ней автотрансформатором (АТЗ на
рис. 13.1, г), км. На участке /Ан возникает
некомпенсированная составляющая влия-
ния.
Величины £м, LE, и LT q представляют
собой эквивалентные значения длины (км),
характеризующие условия влияния при
расчете соответственно местной, неком-
пенсированной и транзитной составляю-
щих.
Коэффициент /_т(?, учитывающий также
особенности экранирования в системе 2Х
?<25 кВ, может различаться для разных
путей и является комплексной величиной.
Для местной составляющей, км:
Дм=(-0,0665 + 0,023 /А)+[к;м2 X
> /эмг((д— ^эмг) ^-рм! Ami ({д /ам1)]'-2/д-
(13.15)
Длиной сближения при определении
первой местной составляющей является сум-
ма длин 1А всех пА полных межтрансфор-
маторных зон, находящихся в пределах
ебшей длины сближения /8, т. е. S/A, а
при равных расстояниях между автотранс-
форматорами — Пд/д. Поэтому
*рм=«Л^т. (13Л6)
Для второй местной составляющей сбли-
жение происходит на неполных участках
длиной 1ЭМ1 (в сторону питающей подстан-
.ии) и /ЭМ2 (в другую сторону), при этом
К;М=ЛМ:'Т- (13-17)
Коэффициент Z, = 1 при одном электро-
возе и X = 0,6 при двух и более электро-
возах на длине Пд1д.
Для некомпенсированной составляю-
_ей
7-н = к,(11 j/зн, (13.18)
где
ктн=—р + (щ— 1) 1 —
2 (1т — ^AH)“blaH
—------------- ; (1з-19)
— длина сближения для определения
.-скомпенсированной составляющей, км
:м. рис. 13. 1, г).
Для транзитной составляющей
L =0,5 (к I —0,5к s .
-T9 V шт эт ’ рт А/ _д р
(13.20)
о десь
(13.21)
Крт---/дт • /т> (13.22)
/эт — длина сближения для определения
транзитной составляющей, км (см
рис. 13.1, г); значение sD находят по'
табл. 13.8.
Если значение коэффициента к'м, к"м
или крт получается меньше 1/zn, то его
принимают равным l/m.
Коэффициент экранирования транзит-
ной составляющей для пути q
ZonpZopc / Zone а
^-op -^OKcg у £оксд
Zonpg Zope
Zop Zokcq
(13.23)
Коэффициент, учитывающий соотно-
шение транзитных токов питающего про-
вода и контактной сети пути q,
Zok4~2ZOp—3Z0Kp —Zonpg -f-ZoKnij
Zon + 2ZOp —-3Z(inp q — Z0Kp + Zornq
(13.24)
В этих формулах Zo — полные сопро-
тивления, Ом/км; при одном индексе
(кроме 0 и о) — собственные, при двух —
взаимные; индексы к, и, р, с— означают
соответственно контактную сеть, питаю-
щий провод, рельсы, смежную подвержен-
ную влиянию линию.
§ 13.5. Определение влияющих токов
в режиме короткого замыкания
Тяговая сеть переменного тока 25 кВ.
При коротком замыкании на однопутном
участке, а также на двухпутном при замы-
кании на землю одновременно контактной
сети обоих путей аварийный ток одинаков
по всей длине сближения линии связи с тя-
говой сетью. В этом случае влияющим /в
является ток короткого замыкания, А:
,____________Ином__________
К3^ |Zn+Zn + Zo(/H + U| ' (13‘25)
где 17Ном — номинальное напряжение на
шинах питающей тяговой подстанции, рав-
ное 27 500 В; Za и Zn — полное сопротив-
ление соответственно питающей подстан-
цию линии электропередачи, отнесенное
к шинам 27,5 кВ, и трансформаторов тя-
говой подстанции, Ом; Zo — полное со-
противление тяговой сети, Ом/км.
Сопротивление ЛЭП, питающей под-
станцию, Ом,
Zn = 2^OM:(SK310^), (13.26)
где SK3 — мощность трехфазного корот-
кого замыкания на шинах 110 кВ (220 кВ)
подстанции, МВ-А.
При одном работающем трансформа-
торе, Ом,
Zn=160:ST, (13.27)
где ST — мощность тягового трансформа-
тора подстанции, МВ-А.
151
Расчетные точки короткого замыкания
выбирают в конце длины сближения и оп-
ределяют для них токи к. з. (/ка1 — /кз4
на рис. 13.1, а).
При наличии отсасывающих трансфор-
маторов в формулу (13.25) подставляют
вместо Zo значения Z0T (см. табл. 13.6).
Тяговая сеть переменного тока 2X25 кВ.
При коротком замыкании контактной
сети или питающего провода на рельсы
(или на землю) расчетные точки к. з. вы-
бирают так, как указано выше, а расчет
проводят по тем же формулам, что и для
вынужденного режима. При этом принима-
ют /рез = ZK3 для TV-путного участка
на напряжении 25 кВ; кт = кр = 1.
Для случая к. з. между контактной сетью
и питающим проводом расчет проводят по
формуле (13.1), принимая в ней vc = Кф =
== 1 и
’в 1 (Лшд lissFql- sp)> J(13.28)
<7=1 "Й
где /,,п q — ток к. з. в системе контакт-
ная сеть — питающий провод пути q, А;
lKS — расстояние от подстанции до места
к. з., км.
Трехфазиая ЛЭП. Влияющий ток при
однофазном к. з. принимают [7] равным
70% действующего значения переменной
составляющей тока к. з., протекающего
в земле на участке сближения в начальный
момент, а при нормальной работе несиммет-
ричных ЛЭП — току частоты 50 Гц, про-
текающему в земле на участке сближения.
§ 13.6. Расчет мешающих влияний
Расчет мешающих влияний тяговой
сети. Нормирование допустимых мешаю-
щих напряжений производится на длине
усилительного участка линии связи I.
Поэтому необходимо рассматривать в ка-
честве расчетного влияющий участок си-
стемы электроснабжения иа всей длине
сближения с усилительным участком линии
связи.
Такой участок содержит пп межпод-
станционных зон с подключенными к ним
Рис. 13.2. Общая схема замещения для расчета
мешающих напряжений:
УП1 и УП2 — усилительные пункты участка линии
связи; It (—1 i пт) — участки однофазной тяго-
вой сети; К.1 — расчетный конец усилительного
участка линии связи; let — расстояние от противо-
положного расчетному концу усилительного участ-
ка до середины i-того влияющего
тг генераторами Г;(1 j тг) гар-
монических составляющих токов и напря-
жений (рис. 13.2). При этом на длине сбли-
жения получается п.г однородных участков
тяговой сети между генераторами.
Для i-того участка тяговой сети со срав-
нительно небольшой длиной /г наведенное
напряжение Uik в смежной линии связи
(тональной частоты) на частоте fe-той гар-
моники влияющего тока можно определить
по формуле, мВ:
Йгд= vchwhMih phi]kSh li Ю3. (13.29)
Здесь ръ — коэффициент акустического воз-
действия (см. табл. 13.9); Цд — коэффи-
циент чувствительности двухпроводной те-
лефонной цепи к помехам (см. табл. 13.10);
/в ib — влияющий ток fe-той гармоники
на i-том участке тяговой сети, А. Коэффи-
циент, характеризующий волновые про-
цессы в линии связи:
vcft = (sh ус lci): (sh ус /), (13 .30)
где Ус — постоянная распространения од-
нопроводной цепи, подверженной влия-
нию, при частоте fe-той гармоники влияю-
щего тока, 1/км (см. формулы (13.85)—
(13.87), (13.88—13.93), табл. 13.11, рис.
13.27). Если цепь, подверженная влия-
нию, короткая и ее длина I < то
vc h = 0,5. Круговая частота fe-той гар-
моники влияющего тока сод = lOOirfe =
= cofe. Взаимную индуктивность М,ь меж-
ду двумя однопроводными цепями на i-
том участке влияющей тяговой сети
[см. формулу (13.64) или рис. 13.91 при
сложной трассе сближения следует опре-
делять как среднюю величину АГ/ь ср.
т. е. как отношение суммы произведений
Ml по участкам I сложного сближения
(на длине i-того участка тяговой сети)
к длине Ц.
Результирующий коэффициент экра-
нирующего действия зд для fe-той гармо-
ники определяется по формуле (13.4).
Для подвесной линии связи без металли-
ческих покровов зоб h = 1- При отсут-
ствии отсасывающих трансформаторов
ST = 1.
Все величины с индексом fe определяются
при частоте fe-той гармоники влияющего
тока:
fe-f:50, (13.31)
где f — частота гармоники влияющего то-
ка, Гц. Для гармоник влияющего тока им-
пульсных преобразователей электровозов
постоянного тока, не связанных по режиму
управления с частотой 50 Гц, значение fe
может получаться дробным.
Гармоники влияющего тока определяют
в соответствии с действующими правилами
[6, 9]. Определение гармоник влияющего
тока по участкам тяговой сети целесообраз-
но проводить с учетом ее волновых парамет-
ров по методике, разработанной в МИИТе
[12], которой удобно пользоваться с при-
менением вычислительной техники.
Определение влияющих токов для расчет-
ной схемы рис. 13.2 может быть выполнено
методом наложения, так как рассматри-
ваемая система линейна. Из общей схемы
[юследовательно выделяют частные с од-
1им источником влияния. На рис. 13.3 это
доказано для генератора гармоник тока с
номером /, остальные источники заменены
Ьопротнвлением 2г.Для выделенной расчет-
,юй схемы определяются токи в начале Г1к
г конце I'-k каждого однородного участка
Тяговой сети.
Влияющий ток i-того участка, А:
7Bjfc=o,5(/;fe+/^). (13.32)
От любого генератора тока / гармоника
fjjj распределяется по тяговой сети в обе
стороны. Ток в начале 7-того участка,
А (при i = J):
^вх 1—1: (2вх 14"2вх i—1)> (13.33)
|а в начале i — 1-го участка ток k оп-
ределится по той же формуле, но с заменой
7 числителе 2ВХi на 2вхг-. Ток в начале
любого i-того участка при i =)= j
kZr : (2r /=1- -’2BX ,.). (13.34)
Ток в конце i-того участка связан с током
в его начале соотношением
— Л'/е [(Zni • ?в) sh Тк Ат ch Ук А]
(13.35)
Аналогично определяют ток по
току /7—1, k> заменяя соответствующие
[величины на 2И, i и A—г
Входное сопротивление л i-того участка
тяговой сети, Ом:
/ — \
2вх i —2В1 ~ ch ув if — sh ув А j :
/ 2нг \
: ——shTBZ(- ;-chyBA . (13.36)
\ 2в ~ /
Аналогично определяют 2ВХ г_] с заменой
соответствующих величин на 2Н г_! и
А—1- Сопротивление нагрузки i-того уча-
стка, Ом:
2и/+1 — (2г1+1-г2вх г+1) •’ (2г1+1"г2вх j-f-i) .
(13.37)
Аналогично определяют 2Н ;-1, за-
меняя соответствующие величины на
2_г J—1 и_2вх I— 2-
В случае если 2Н t 0 (при большой
емкости, включенной параллельно тяговой
сети и достаточно высокой частоте), т. е.
е режиме короткого замыкания по гармо-
нике, входное сопротивление соответствую-
щею i-того участка, Ом:
2ЕХ ; =ZB th YjJ Z; . (13.38)
zc.in же 2Н i —оо (при отсутствии в кон-
це участка локомотива и продолжения тя-
с вой сети), т. е. в режиме холостого хода
7 гармонике
2ВХ i — 2В cth ув li. (13.39)
Рис. 13.3. Схема замещения для определения влия-
ющих токов по участкам тяговой сети от расчет-
г/ого генератора Гj гармонических тока или напря-
жения
В этих формулах: 2В — волновое сопро-
тивление тяговой сети, Ом; ув = аБ +
+ /Рв — постоянная распространения тя-
говой сети, 1/км.
Для выделенной расчетной схемы с
генератором гармоник j (см. рис. 13.3)
при частоте о>д каждой Атой влияющей
гармоники тока общее наведенное напря-
жение в смежной линии определится как
геометрическая сумма напряжений от каж-
дого участка, рассчитанных по формуле
(13.29), с учетом различного направления
в пространстве влияющих токов по обе сто-
роны от расчетного генератора, мВ:
/—1 ’’т?
r=l i=j
(13.40)
где пт — число однородных участков тя-
говой сети на длине сближения с расчет-
ным участком смежной линии. Наведенное
напряжение от всех генераторов на частоте
Атой гармоники, мВ:
•
(13.41)
i=i
Суммарное наведенное напряжение шу-
ма в смежной линии, мВ:
1 /Г
' *= 1
(13.42)
где и/, — количество гармонических в рас-
четном диапазоне частот.
Если в схеме имеется генератор гармо-
ник напряжения OBjk, В (тяговая под-
станция постоянного тока), то гармоника
влияющего тока генератора, А;
2ВХ i -г 2ВХ j—1
= ------ (13.43)
^вх г ^вх i—1
Далее расчет ведется по формулам
(13.33)—(13.35).
Если пренебречь изменением гармо-
ники тока по длине межподстанционной
зоны и принять одинаковым се входное
сопротивление от обеих подстанций
ZBX j, то по напряжениям гармоник смеж-
ных генераторов (подстанций) можно сра-
зу определить влияющий ток (с учетом
противоположного направления в про-
странстве токов в тяговой сети этой зоны
от смежных генераторов), А:
I-Bih — hk
— V-B, j+1, h
i
Z .
-BXl
(13.44)
Здесь — векторная разность на-
пряжений генераторов (подстанций) / и
/ + 1 на частоте /г-той гармоники, В.
Наведенное напряжение от этого влия-
ющего тока определяют по формуле
(13.29), а на всей длине сближения для k-
той гармоники, мВ:
плитуды напряжения гармонических со-
ставляющих (рис. 13.4) вычисляют [9] по
формуле, В:
Ub>1 л (A2—i) 11 + 2 -*н -Н X
X cos А’«н (__1)*/2] X
xV(- &sin Ay sin у — cosAy cosy—1)2+
'*+ (k cos Aysiny sin у—sin k у cos у)2, (13.48)
где U — напряжение на выходе выпрями-
теля, работающего по схеме звезда — две
обратные звезды с уравнительным реакто-
Uk = У< Uik.
1= 1
(13.45)
где «п — число межподстанционных зон
на длине сближения. Напряжение шума
определяют по формуле (13.42).
Мешающее влияние линий продольного
электроснабжения. Напряжение шума
в приемнике двухпроводной телефонной
цепи от влияния продольных ЛЭП перемен-
ного тока можно определить методом нало-
жения влияний отдельных фаз. По формуле
(13.29) по влияющим фазным токам
lBk, ICk рассчитывают значения наве-
денных напряжений для влияющего уча-
стка на частотах расчетного диапазона
UAk> ^Bk’ ^Ck-
Затем производится их геометрическое
суммирование с учетом фазового сдвига
токов в трехфазной линии:
Uh=UM,+UBk+Uck- (13-46)
По формуле (13.42) определяют суммар-
ное наведенное напряжение. При расчетах
мешающих влияний продольной ЛЭП, в
том случае, если спектры фазных токов
неизвестны, следует пользоваться наибо-
лее вероятными спектрами (см., например,
рис. 13.6).
§ 13.7. Спектральный состав токов
и напряжений различных влияющих
источников гармонических составляющих
Спектральный состав выпрямленного на-
пряжения тяговой подстанции постоянного
тока. Источниками гармонических состав-
ляющих в системе электроснабжения до-
роги постоянного тока являются преобра-
зовательные агрегаты тяговых подстанций
и вольтодобавочных устройств. Вектор-
ная величина напряжения A-той гармоники
тяговой подстанции, В:
ljBh=UBh^-.kch. (13.47)
Здесь kck — коэффициент сглаживания
фильтра тяговой подстанции, определяется
по формуле (13.95).
На тяговых подстанциях Советского
Союза устанавливаются, как правило, ше-
стифазные выпрямители, для которых ам-
154
Ри». /3.4. Амплитуды гармонических составляющих
выпрямленного напряжения на выходе шестифаз-
ного выпрямителя в зависимости от угла коммута-
ции у и номера гармонической составляющей k
для гармонических кратных 6 (а) и остальных,
кратных 2 (б)
ром, равное 2620 В; fe — номер гармони-
ческой составляющей выпрямленного на-
пряжения; Ьн — неснмметрия фазных на-
пряжений питающей ЛЭП, определяемая
отношением максимального значения фаз-
ного напряжения на вторичной обмотке
тягового трансформатора к минимальному;
ан — угол, являющийся функцией несим-
метрии, град:
2&н—1
ан = arctg---^3- (13.49)
рз '
При bH С 1,03 напряжения гармоник мож-
но определить по кривым рис. 13.4, а уг-
ловой несимметрией пренебречь, т. е. при-
нять ан = 0. Угол коммутации у является
функцией нагрузочных токов Id, приходя-
щихся на один агрегат, и определяется по
формуле, град:
_ 1 и о 1 /" г ( 1 ! е,;п ект \
Т- ,8 у 7d(j0SK3-r Sn + St j.
(13.50)
где Id — выпрямленный ток, A; S,-3 —
мощность к з. питающей линии на шинах
тяговой подстанции, MB-A; Sn—мощность
понижающего трансформатора, кВ-A; ST—
мощность тягового трансформатора, кВ-А;
13.5. Начальная фаза гармонических со-
ставляющих в зависимости от т и fe
Таблица 13.4
Токи //'в удаленном от тяговой
подстанции конце тягового плеча питания
Номер гар- моники k Частота тока f, Гц Значение , А, для участков
одно- путного двух- путного
1 50 147 147
3 150 36,75 36,75
5 250 13,08 12,24
7 350 5,00 4,46
9 450 3,50 3,04
11 550 2,26 1,93
13 650 1,62 1,34
15 750 1,17 0,96
17 850 0,90 0,73
19 950 0,71 0,57
21 1050 0,54 0,43
23 1150 0,40 0,32
25 1250 0,34 0,26
27 1350 0,28 0,22
29 1450 0,25 0,20
31 1550 0,23 0,17
33 1650 0,21 0,16
35 1750 0,19 0,14
37 1850 0,18 0,13
39 1950 0,16 0,12
41 2050 0,15 0,11
Примечание. Для э. п. с. с рекуперативным
торможением значения токов гармоник повыша-
ются иа 20%.
ственно понижающего и тягового трансфор-
матора в процентах от номинального напря-
жения.
Начальная фаза <р гармонической со-
ставляющей, град:
<Рд =
—fe sin ky sin у —• cos ky cos у—1
= arctg -------------!!.
fe cos fey sin у—sin fey cos у
(13.51)
Значение можно определить также по
кривым рис. 13.5.
Спектральный состав сетевого тока вы-
прямительного электровоза. Источником
гармонических составляющих тока в си-
стеме электроснабжения переменного тока
является преобразовательный агрегат элек-
тровоза. Гармонический спектр сетевого
(потребляемого из тяговой сети) тока пре-
образователя электровоза переменного тока
зависит от ходовой позиции, скорости дви-
жения, уровня напряжения на токоприем-
нике, места расположения электровоза на
фидерной зоне, наличия других электро-
возов на фидерной зоне. Рекомендуется (6]
в расчетах принимать спектр в удаленном
от тяговой подстанции конце тягового пле-
ча питания (табл. 13.4). Получить уточнен-
ный спектр сетевого тока электровоза при
любом его расположении можно, разложив
в ряд Фурье кривую этого тока, матема-
тическое описание которого приведено в
[13]. При оценочных расчетах возможно
155
Рис. 13.6. Спектр токов продольных ЛЭП, прок- пт-
щих вдоль неэлектрифицированных железных до-
рог (а) и электрифицированных по системе nocio-
янного тока (б):
а, в и с — соответствуют токам I f ” lCk
заменять реальную кривую сетевого тока
кривой прямоугольной формы с тем же дей-
ствующим значением с последующим раз-
ложением в ряд Фурье.
Спектральный состав фазных токов
продольных ЛЭП, По данным математи-
ческого анализа спектров продольных .:ЭП
[14] определены наиболее вероятные гар-
монические спектры токов в фазах ЛЭП
10 кВ, проходящих вдоль неэлектрифи-
цированных железных дорог (рис. 13.6, а)
и электрифицированных (рис. 13.6, б).
Спектральный состав тягового тока им-
пульсного преобразователя. Кривая тока,
потребляемого из тяговой сети одной фа-
зой импульсного тиристорного преобра-
зователя (рис. 13.7), имеет сложную фор-
му и аналитически описывается совокуп-
ностью уравнений по отдельным интервалам
периода [15, 16].
Разложение такой кривой в ряд Фурье
представляет сложную задачу. Для оценоч-
ных (приближенных) расчетов кривую то-
ка, потребляемого фазой импульсного пре-
образователя из тяговой сети, можно пред-
ставить в виде равновеликого треуголь-
ного импульса со следующими парамет-
рами:
Апах = 2/д. (13.52)
Здесь /тах — максимальное значение тока
фазы преобразователя в замещающем дей-
ствительную кривую треугольнике, Aj
/д — средний ток двигателей, протекающий
по одной фазе преобразователя, А.
Коэффициент заполнения графика
(13.53)
где /ц — ширина импульса тока, с; Т —
период повторяемости, с; t/д — среднее на-
пряжение на двигателях, В; Ud— выпрям-
ленное напряжение в тяговой сети, В.
Кривая тока будет описываться выра-
жениями:
Рис. 13.7, К расчету гармонических составляющих
тока импульсного преобразователя
i(t) = г ПР" 0<Г'Ги’ (13.54)
0 при ta<t<T.
Коэффициенты ряда Фурье для такой
кривой:
4/д Гcos(2nKsfe)—1
Qfe=-------- -----—-------+кз sin (2лк3й) 1
2лк3£ 2л/г
4/д Г sin(2jtK3/?)
------ ----—-------—K3cos(2nK3fe) .
2лк3я zsik
(13.55)
Модуль тока гармоники в фазе преоб-
разователя
(13.56)
а фазовый угол
<pft = arctg(afe : bh). (13.57)
156
Комплексное значение тока k-той гар-
монической
7д=/де/ф*. (13.58)
Частота гармонических составляющих
[тока всего преобразователя определяется
по известной частоте управления одной
фазы /у, Гц:
f=fym^k. (13.59)
Ток гармоники многофазного преобра-
зователя
Лш = ‘ктф, (13.60)
|где Шф — число фаз преобразователя.
§ 13.8. Данные для расчета опасных
и мешающих напряжений
Параметры тяговой сети. В таблицах
13.5 и 13.6 приведены первичные парамет-
ры тяговой сети переменного тока для расче-
та опасных влияний.
Вторичные параметры тяговой сети —
волновое сопротивление и постоянную
распространения уЕ = ав + /₽в можно
определить из следующих выражений, пред-
ставляющих собой аналитическую аппрок-
симацию соответствующих данных [6, 9]
в виде, удобном для использования вычис-
лительной техники (табл. 13.7):
ZB=Akz~Bk+C; (13.61)
aB = (Ak-A-Bk+C) Ю-з; (13.62)
₽в = ВЛ10-з. (13.63)
В зависимости от расчетной частоты и
длины участка входное сопротивление тя-
говой сети одного типа можно определить
по кривым рис. 13.8.
Взаимная индуктивность между одно-
проводными цепями. Определение значений
Т а б л и ц а 13.5
Сопротивление тяговой сети
без отсасывающих трансформаторов
(частота 50 Гц), Ом/км
Тип контактной Однопутный участок Двухпутный участок
подвески г0 Хо 20
С-50+МФ-100 0,22 0,55 0,59 0,12 0,31 0.33
ПБСМ-70+ 0.22 0,47 0,52 0,12 0,28 0.30
+ МФ-100 ПБСМ-95-4- 0,20 0,45 0,49 0,11 0,26 0,28
+ МФ-100 М-95+МФ-100 0,14 0,40 0,42 0,08 0,25 0.26
М-120+МФ-100 0,11 0,38 0,40 0,07 0,25 0,26
ПБСМ-95+ +МФ-100+ +А-150 0,14 0,29 0,35 0,09 0,19 0.21
взаимной индуктивности Л1^ в широком
диапазоне изменения ширины сближения,
проводимости земли и частоты можно про-
вести по номограммам и графикам [1,6—10].
При расчетах с помощью вычислительной
техники взаимную индуктивность целесо-
образно вычислять (с достаточной для
практики точностью) по формуле, Гн'км:
/
Мд = 10-4 In [1
= 10-4 In !1 -
\
6-Ю5 \
с2 of /
1 ,2-IC4 \
a2 ok ./
(13.64)
Коэффициент взаимной индукции мо-
жет быть определен также по кривым рис.
13.9 в зависимости от функции
X =- а\/1Ос/ -1 Оаф/ 5с/г-
Таблица 13.6
Сопротивление тяговой сети одного пути с отсасывающими трансформаторами
(ОТ) и обратным проводом (частота 50 Гц), Ом/км
Тип контактной подвески Обратный провод Коэффициент трансформа- ции ОТ Гот Мот 2от 2ОТ
1,о 0,35 0,78 0,86 0,73
Г1БСМ-70+МФ-100 А-185 (0,28) (0,66) (0,71) (0,61)
0,8 0,29 0,64 0,70 0,60
1,0 0,34 0,77 0,85 0,72
"БСМ-95+МФ-100 А-185 (0,27) (0,64) (0,70) (0,59)
0,8 0,28 0,63 0,69 0,55
1,0 0,31 0,59 0,66 0,57
ПБСМ-70+МФ-100 2А-120 (0,25) (0,49) (0,55) (0,47)
0,8 0,26 0,48 0,54 0,47
1,0 0,30 0,58 0,65 0,56
~ БС М-95+МФ-100 2А-120 (0,24) (0,48) (0,54) (0.46)
0,8 0,25 0.47 0,53 0,46
. тимечание. В скобках приведены значения сопротивлений при чередующейся установке
“тзнсформаторов; значения без скобок соответствуют сплошной установке трансформаторов. При
- тылующейся установке зоны трансформаторов равны 60% длины участка.
15/
Т а б л и ца 13./
Значения коэффициентов полиномов для определении ZB и у,,
Параметр Тип подвески Число путей А в С
Zb, М-120 + 2МФ-100 1 0,0219 —1,37 244,7
М-120 + 2МФ-100 2 0,0285 —1,79 150,9
Ом ПБСМ1-95 + МФ-100 1 0,0309 —2,09 294,1
ПБСМ1-95 + МФ-100 2 0,0276 —1,75 175,2
ОСв, М-120 + 2МФ-100 1 —0,000198 0,0796 0,642
Нп/км М-120 + 2МФ-100 2 —0,000451 0,147 0,738
ПБ СМ 1-95 + МФ-100 1 —0,000810 0,0912 0,375
ПБСМ1-95 + МФ-100 2 —0,000253 0,0681 0,248
М-120 + 2МФ-100 1 0 1,44 0
Рв, М-120 + 2МФ-100 2 0 1,48 0
рад/км ПБСМ1-95 + МФ-100 1 0 1,24 0
ПБСМ1-95 + МФ-100 2 0 1,44 0
Здесь и в формуле (13.64) k — номер гар-
моники, определяемый в соответствии с
формулой (13.31).
Проводимость земли о определяется из-
мерениями или приближенно может быть
получена по специальной карте проводи-
мости земли [7,17].
Коэффициенты экранирующего действия
рельсов. Коэффициент экранирования рель-
сов (табл. 13.8) определяется измерения-
ми или оценивается [1] по формуле
2окр Zope
Jp = 1 — 7 7
f-op ^окс
(13.65)
где ZOItp — сопротивление взаимной индук-
ции контактная сеть—эквивалентный рельс;
Zope — сопротивление взаимной индук-
ции эквивалентный рельс—смежная ли-
ния, Z0KC — сопротивление взаимной ин-
дукции контактная сеть — смежная ли-
ния, Zop — сопротивление рельсового пути
(эквивалентного рельса), Ом/км.
Коэффициент Sp следует определять [6]
из табл. 13.8 при ширине сближения а >
> 30 м, а в случае а 30 м — по кривым
рис. 13.10.
Для коротких участков воздушных и ка-
бельных смежных линий, начало и конец
Рис. 13.8. Зависимость входного сопротивления тяговой сети однопутного (а) и двухпутного (б)
участка с контактной подвеской М-120+2МФ-100 от его длины и расчетной частоты
158
М, мкГч/км
Рис. 13.9. Коэффициент взаимной индукции между однопроводными цепями в зависимости от ши-
рины сближения а, частоты тока f и проводимости земли о
которых укладываются по одну сторону от
тяговой подстанции в пределах трехкило-
метровой зоны, следует принимать коэф-
фициент экранирования, равный 0,5 зр,
где sp — значение коэффициента, получен-
ное из табл. 13.8 или рис. 13.10.
Коэффициент экранирующего (защитно-
го) действия металлических покровов ка-
беля. Защитное действие металлических
покровов кабеля зависит от электрических
характеристик цепи «металлические по-
кровы-—земля» и от значения наведенной
э. д. с. U0(j в этих покровах, отнесенного
к 1 км сближения кабеля связи с тяговой
сетью, причем 00б=Ом : /э, где </м оп-
ределяется по формулам (13.1) и (13.2)
при условии Зоб = 1-
Защитное действие металлических по-
кровов характеризуется идеальным з0 og и
реальным зор коэффициентами защитного
действия. Значения s0 об приводятся в тех-
нических условиях на кабель; для кабелей
Рис. 13.10. Коэффициент экранирующего действия
рельсов sp (участок двухпутный; 1=50 Гц,
<7=40 • 10-3 См/м; а<30 м)
с различными оболочками их можно опре-
делить [6] по кривым рис. 13.11 —13.21.
Реальный коэффициент защитного дей-
ствия оболочки, который следует исполь-
Таблица 13.8
Значения коэффициента экранирующего действия рельсов
Проводимость земли СТ, См/м Значение $р для участков
однопутного двухпутного миогопутного
1 -10-3—10-10-3 0,45—0,50 0,40—0,45 0,30—0,35
10-10-3—50-Ю-3 0,50-0,55 0,45—0,50 0,35—0,40
50-10-3—100-10-3 0,55—0,60 0,50-0,55 0,40—0,45
Рис. 13.11. Коэффициент защитного действия кабе-
ля МКПАБ 7X4X1,05+5X2X0,7+1X0,7 (две броне-
лепты НУ 0.5)
5оо5
0,1ч
Рис. 13.14. Коэффициент защитного действия кабе-
ля МКБАБ 7X4X1,2+6Х0.9 (защитные покровы:
алюминиевая оболочка, две бронеленты НУ 0,5)
Рис. 13.12. Коэффициент защитное > действия обо-
лочки кабеля МКБАБ при f = 50 Гц (защитные по-
кровы: алюминиевая оболочка, две бронеленты
НУ 0,5)
Рис. 13 *3. Коэффициент защитного действия кабе-
ля МКБАБ 14X4X1,2+5X0,9 (защитные покровы:
алюминиевая оболочка, две бронеленты НУ 0,5)
Рис. 13.15. Коэффициент защитного действия кабе-
ля МКС АПБ 4Х4Х1.2 (защитные покрова: алю-
миниевая оболочка, две бронеленты НУ 0.5)
160
I.C. 13. ,6. Коэффициент защ.тгн-го действия о'’п-
лечхи кабеля ТЗА ВБ при f—50 Гн
где ZH — сопротивление нагрузки оболочки
кабеля по концам расчетного участка сбли-
жения, Ом; ZcoC — волновое сопротив-
ление цепи металлические покровы — зем-
ля:
^соб~У ^ооб/^опб» (13.68)
Тоб — коэффициент распространения це-
пи металлические покровы — земля, 1/км:
Тоб = ]-' /о об Ъ>об! (13.69)
Zo об—полное сопротивление цепи метал-
лические покровы—земля, Ом/км; К0Ор —
полная проводимость металлических по-
кровов по отношению к земле, См/км.
Коэффициент экранирующего (защит-
ного) действия отсасывающих трансфор-
маторов 16.18]. В общем случае при системе
с отсасывающими трансформаторами и об-
ратным проводом.
овать при расчетах опэсясго и мешающего
лияння, вычисляют го й'юрмгле
Snc = 1 —(1 —Soog) Ф С’мб , О). (13 3)
!десь Ф ГД.б, А») — функция. УЧ..ТЫГ.£Ч ЩйЯ
'аспрсстрг’-епие тсю-.г р р'гч '.'т.г;.д-т.>-
кие .-оарезу— земля:
Ф (у,тб , <r.l = i — (13.67|
S
fo6 (ctb 1-),5Уоб Zg-pn /->н)
Зак. 1425 161
Рис. 13,18. Коэффициент защитного действия ка-
белей со свинцовой оболочкой и броней из двух
лен г толщиной 0,5 и 0,8 мм из стали НУ при f =
=30 Гц:
। Ьсв — толщина свинцовой оболочки, мм
Эта формула справедлива для чередую-
щейся системы отсасывающих трансфор-
маторов (рис. 13.22, б и в). Выбор наиболь-
шего расстояния между отсасывающими
трансформаторами, при котором может
быть получена требуемая степень снижения
индуктированного напряжения, производят
путем подстановки в расчетные формулы
возможных значений Zo и ZT0. При сплошн; й
установке трансформаторов (рис. 13.22, -.)
следует принимать Zc = ZT0. В формуле
(13.70): Л' — количество электрифициро-
ванных путей железной дороги; v0,j—коэф-
фициент, учитывающий изменение экра-
нирующего действия оболочки кабеля при
снижении индуктированной в ней э. д. с.
отсасывающими трансформаторами.
vo6 ~ so6t/soo > (13.71)
где s06t — коэффициент экранирующего
действия оболочки кабеля при установке
отсасывающих трансформаторов; «об — то
же, без них.
Рис. 13.19. Коэффициент защитного действия меж-
дугородных бронированных кабелей при 1 = 50 Гц
емкостью 1X4 (кривая 1), 4X4 (2) и 7X4 (3)
Используя кривую «об = ф Щоб).
строят зависимость Uoo s06 = Ф (Йоб) Для
кабеля рассматриваемого типа.
Напряжение в жиле кабеля при нали-
чии отсасывающих трансформаторов
т = Доб 5об ^э/^-ф• (13.72)
При условии Z7MT = Uh
Побт ®обт=Кф Uni Zg, (13.73)
где Uu — допустимое опасное напряжение
Рис. 18.29, Зйзиси'’'г'гь коэффициента защитного
действия обе л .’ ээдсхих телефонных кабе-
ле.. (без бр лг: • т . .::етр= .Л кабеля под свин-
це. П'-i ДЛЯ f = 30 Гц
По формуле (13.73) рассчитывают
иг,йт «обт- Используя зависимость рис. 13.23,
по найденному значению 6’обт so6t опреде-
ляют Побт, а затем соответствующее ему
значение «обт-
Для воздушной линии связи следует
принимать v06 = 1.
Коэффициент v2 показывает изменение
влияющего тока при установке отсасываю-
щих трансформаторов:
Vz = /gKB т/Цкв» (13.74)
где /экв т — эквивалентный влияющий ток
при отсасывающих трансформаторах, оп-
ределяемый по формуле (13.8) (сопротив-
ление тяговой сети с отсасывающими транс-
форматорами приведено в табл. 13.6);
/эьв —' то же без них, А.
В режиме к. з. этот коэффициент
vz = 7k3 т/7кз> (13.75)
где /кз т — расчетньш ток к. з. в тяговой
сети при установке отсасывающих транс-
форматоров, А.
2.21. Зависимость коэфициента защитного действия оболочек кабеля ТГ от диаметра d? под
свинцовой оболочкой при различном число fi кабелей в канализации для f=800 Гц
2 22. Схемы тяговой сети при сплошной (а) и чередующейся (б и е) установке отсасываю-
щих трансформаторов:
щвля подстанция; 2— отсасывающий трансформатор; 3 — контактная сеть; 4 — обратный
гз'всд: 5 — электровоз: 6 — рельсовая сеть; 7 — перемычка; 8 — экранирующий провод
163
Рис. 13.23. Зависимость
606S06 = ф(t/об) для ка-
беля связи СО СВИНЦОВОЙ
оболочкой, бронированно-
го двумя стальными лен-
тами
Коэффициент экранирующего действия
проводов sn между зонами соседних отса-
сывающих трансформаторов для схем на
рис. 13.22, а и б, равен 1 (такие провода
отсутствуют) и 0,6 для схемы рис. 13.22, в.
Для g-того пути железной дороги ве-
личины, входящие в формулу (13.70),
определяются по выражениям:
Ъ:с. 13.2-1. Зависимость величин ад и /'<? для одно-
yiiijro участка gt ширины сближения пн: рас-
,лэженки линии связи со стороны конта :тной
сети
-- 1 Т Cg Сд Ьд dg‘t
vm Vp /0/4/э;
Dq = Cq 3q~\~bq Cq.
(13.76)
(13.77)
(13.78)
Значения Cq 11 bq определяются шири-
ной сближения коммуникации и располо-
жением ее относительно контактней сети
и обратного провода g-того пути. Их
следует определять по кривым рис. 13.24
ц 13.25. В режиме плавки гололеда, а так-
же для фидерных линий Вд = 0. В тем
случае когда обратный провод или комму-
никация на длине сближения несколько
раз меняет расположение, определяют эк-
ви з а л еитн ь е в елч и н ь::
Dlq'iq
(13.79)
(13.80)
сть ьеТЙтгЛ: aq И Од для
;-'ас'лл.а от сближения при ;
ллнии связи сл стороны обратно*.
вида
Рис. 13.26. Зависимости величин с и d от пере-
грузки отсасывающих трансформа горок
где п — общее число участков с разными
положениями деевс-дов на длине сближения
; А:д, — значения величин, со-
щтвующйе .-тому положению дли-
Вслч’-пл'ы с. .: <Ф. характеризуют изме-
г.е.’ще cov'.",. лщ.шя толов контактной сети
li U(.^ 1*Д- ----- С» 3.1.1 . С Ji. TOv. 1 it Cx
.'P\ 31.и отс ас -• _.Ui.< 7 рJiсфор*.атсрс 2.
Г? их * загрузке (ьйрмальаыа х»
.. работ: i тягсьой сети;
с.-езр.т зрикимать с(, — — nq и dq t,
причем яд — коэффициент трансформа-
ции отсасывающих трансформаторов (пс.
току).
В режиме к. з. значения сд и dq выби-
рают по кривым рис. 13.26 в зависимости ст
перегрузки ciq отсасывающих трансфор-
маторов, причем
;зтд/^ртд> (13.81)
где /к5Тд — расчетный ток при к. з. для
одного о-того пути, А; /рт g — наиболь-
ший рабочий тох отсасывающего трансфор-
матора, А.
Коэффициент v- д зависит от располс-
жеяия электровозов' в зонах отсасываю-
щих трансформаторов. При влиянии си-
стемы контактная сеть — рельсы vTK g =
= 1, а при влиянии системы обратный про-
вод— рельсы vTO g = 1,1 сд.
Коэффициент vn. характеризует зави-
симость к. з. д. отсасывающих трансфор-
маторов от длины сближения коммуни-
кации /э, ее расположения относительно тя-
говой подстанции и от количества электрс-
164
розов tn на длине межподстанционной зоны
/т. Для рабочего режима при /э 1Т : т
_______________2/т_____________
Vm~ 2LI + (m — 1) [2(/т-/н)-/э]
(13.82)
При /э > /т/т
2т1Т
2lT + (m- 1) [2(/т-/п)-/э] '
(13.83)
В режиме к. з. следует принимать vm = 2.
Коэффициент vp характеризует зависи-
мость экранирующего действия рельсов от
числа путей; для однопутного участка ои
равен 1,0, для двухпутного—1,1, для мно-
гопутного—1,4.
В качестве расчетного значения sT сле-
дует принимать оптимальное значение, по-
лученное при условии варьирования Zo и
‘ т И VT q — VTI; q ИЛИ VT q = VTO g.
Для определения к. з. д. отсасывающих
трансформаторов при расчете мешающих
влияний пользуются формулой (13.70),
тончимая vog = vz = vn, , . I и d„ =
0.
Коэффициент акустического воздействия.
Значения этого коэффициента в агвиси-
г.ости от частоты приведены в табл. 13.9.
Коэффициент чувствительности к по-
мехам двухпроводной цепи связи. Этот
коэффициент характеризует ст нс тонне по-
ле речной э. д. с. к экЕИьалент ней г.родсль-
определяющей напряжение между
: аждым из проведен т.-.пп и землей. Ко-
;сф1:; исрт чуытегтс г* *ыт" ; еделясгся
;"-•, еениямг или Г> .--.ся "3 т;.Г тип деп-
’.'уксих впарил НО 9; Дщ стт-'. ~ас-
•- -л: в, особенно •' i;ci’>v:'н •лиге:: еычис-
. и-. f. тон ri.!’. ьиг. :.оэф„ : i
> утствителч'тсти, пркчгдектгее в ";А,'и-
- дсй^гукс'их • ранил аппроксиычро-
чы полиномом :T'.i.oi'o г: 'Гпдка, дающим
д.-етаточиую для пра’.тпхи расчетов тсч-
сть,
Tift = (ЛчАЧ-Вч &+Сч) 10—3, (13.84)
где Лч, Вч, Сч — коэффициенты из табл.
13.10, соответствующие рассматриваемой
линии связи.
Коэффициент распространения одно-
г ров одних цепей кабельных и воздушных
линий. Для удобства применения вычис-
лительной техники зависимости постоян-
ных распространения от частоты для ли-
:-1Й связи различных типов аппроксими-
::г.аны полиномами 2-го порядка.
Тс = «с—/Рс;
ас = (Ас 7'4Вс k-1 Сс)• IO-®;
?.c = (Dck2+Ec fe+fJHO-s.
(13.85)
(13.86)
(13.87)
У- эффвциенты полиномов для опре-
- - «с и рс представлены в табл. 13.11.
."имения справедлива в диапазоне
' ' 0.С5 до 5 кГц.
Таблица 13.9
Значения коэффициента
акустического воздействия рк
-С
Коэффи- о Коэффи-
k Ь циент Pk циент
Я Е1 Fu « tzf
1/3 16,66 0,000056 40 2000 0,709
1 50 0,00071 41 2050 0,698
2 100 0,00891 42 2100 0,688
3 150 0,0355 43 2150 0,679
44 2200 0,670
4 200 0,0891 45 2250 0,661
5 250 0,178 46 2300 0,652
6 300 0,295 47 2350 0 6ДЗ
7 350 0,376 48 2400 0,634
8 400 0,484 49 2450 0,625
9 450 0.582 50 2500 0,616
К) ооО 0,661 51 2550 0,607
11 Г).'< 0,733 52 2600 0,598
12 600 0,794 53 2650 0,590
13 659 0.851 54 2700 0,580
14 7С0 0.902 55 0,571
15 750 0,955 35 2’3’ )3 0.562
16 800 1,0'.Ч 57 2850 0,553
17 850 1,035 58 2900 0,543
18 900 1,072 59 2950 0,534
19 950 1,109 60 3000 0,525
20 1000 1,122 62 3100 0,501
2] 1050 1,109 64 3200 0,473
22 11(0 1,072 66 3300 0,444
23 1 1 1,035 68 й‘1'- 0,414
24 12UC 1,009 70 0,376
./ 1250 0,977 72 0.335
с-г 13- > 0. ^55 74 р. OG9
Г: • '-з 26 с'юС п 95’
Ci с Ь2О Л р Гй зо.-о :(.?!?
-- ' \
0 i ’ b, 1 iQ
- • г:оо 4 п ’ • [, Д-1
S ! 1550 0 8V ’ ° 1 с И66
32 160и и <52 “ С-3 Д _• *' 1 I И’-
33 165G • 0,807 SB 4- V } V . J1 2.-1
34 1705 I 0,791 Уб А
' j 1 1»с(> j 0,775 0,9437
об 1&0 0,760 94 *1769 9,0333
?? | 1850 0,7’45 Ь’и . 480’0 , 0,0263
38 1 1900 0,733 i 98 1 4900 । 0.020'
39 । 1950 0,720 , 100 | 5000 1 0,0159
При меча и е. При '7DC!UW^ « 3731 ?ЕИЯ k L'l-
=фф} циент г* г определяй 5СЯ ПИТ срполе „пел.
Гиперболические функции от комплекс-
ного аргумента. Они могут быть выражены
через функции действительного аргумента:
sh у/ = sh (а/ ± /р/) = sh c.l cos f:Z А
±7 ch а/sin PZ; (13.8Si
ch yl = ch (al + jp/) = ch al cos BZ A
± j sh v.l sin pZ. (13. 0
Эти формулы удобны для массовых рас-
четов при использовании вычислите/*’ ней
техники, имеющей подпрограммы тригоно-
метрических и гиперболических фук:;.:-.! 5
При сравнительно немногочасл-.-нн:-: v к
ночных расчетах целесообразно опрс;ел г.гь
функции shy/ п chyZ по помог р.•.'•••£
рис. 13.27.
16э
Рис. 13.27. Номограмма для определения shyl и с!тр/
166
Таблица 13.10
Значения коэффициентов для определения тр.
Тип линии связи С,
Воздушная из цветно- го металла На траверсах На крюках: 0 0,067 0,913
Ос =40 см 0 0,136 1,828
Ос =60 см 0 0,2 2,8
Воздушная из стали На траверсах На крюках: 0 0,165 2,37
ас =40 см 0 0,236 3,28
Ос =60 см О' 0,33 4,69
Цепи магистрального Непупинизироваиные —0.00072 0,0574 —0,022
кабеля связи Пупинизиров энные 0,00376 —0,0049 0,036
Цепи, выполненные Непупинизироваиные 0,00048 0,033 0,457
кабелем ПРВПМ 1X2X12 Пупинизиров энные 0,00069 0,0089 1,820
Примечание. Величина ас — расстояние между проводами двухпроводной воздушной линии
связи.
Результат получается в показательной
£орме
shyZ=sh (aZ+/₽Z)=Se/if,s; (13.90)
ch yZ==ch (aZ+/pZ) = Ce/<Pc. (13.91)
Для значений аргумента al — 1 и
₽Z — 1 (или |3Z 57°18') значения ги-
перболических функций, полученные по
номограмме, равны: shyZ = 1,45 е/63°
(точка St на рис. 13.27) и chyZ == 1,28е/50’
(точка Ci).
По номограмме определяют значения
shyZ и chyZ для изменения [3Z в пределах
О С р/ С л/2. Для значений [Ц в других
диапазонах определение функций по номо-
грамме производится с учетом пересчетных
фюрмул. приведенных в табл. 13.12.
При [JZ > 2 л в эти формулы следует
подстд-’лг.ть вместо р/ значения (pZ —
2 Ал). Умножение на j функций, пайден-
Таблица 13.11
Значения коэффициентов полиномов для определения у,-
Тип линии СВЯЗИ I Лс ' Вс Сс ! 1 Вс
. Кабель с изоляцией 1\орделыю-сти- рофлексной. с?ж=1,05 мм Бумэжно-кор- дельной dHi = 1,2 мм То же dK! = 1,4 мм Непуппнпзпровап- ныи Пупинизировэн- ный, 7п=140 мГн То же. Lu — = 140/83 мГн Непупинизировэн- ный Пупшшзировэн- ный, £п=140 мГн То же, Ап = = 140/83 мГн Непупинизпровэн- ный Пупинизировэп- ный, Z.n=140 мГн То же, Ап = = 140/83 мГн —0,029 —0,029 —0,030 —0,027 —0,026 =0,030 —0,033 —0,029 —0,0314 2,465 2,520 2,605 2,014 2,080 2,275 2,415 2,300 2,480 8,662 9,007 9,323 7,239 7,665 7,862 8,117 8,818 9,200 —0,022 —0,025 —0,026 —0,016 —0,020 —0,021 —0,018 —0,027 —0,026 2,910 3,015 3,110 2,440 2,635 2,670 2,705 3,080 3,085 8,413 8,711 8,918 7,075 7,326 7,711 8,012 8,226 8,770
К И11111Л 1/1 1 | Стэль Медь 4=4 мм d— 5 мм 4=4 мм d = 3 мм —0,0046 —0,0033 —0,00037 —0,00022 0,590 0,505 0,065 0,094 3,412 2,640 1,286 1,767 —0,0096 —0.0096 —0,00077 —0,00051 2,075 1,980 1,205 1,190 1,075 0,829 0,196 0,381
.: г и ч еч аяпе. Б таблице d-ж — диаметр жилы; d — диаметр провода; in — индуктивность
-д тушки пупинизации; шаг пупинизации кабеля связи принят равным 1,7 км.
167
ных по номограмме для диапазонов 0,5л <
< ₽Z < я к 1,5 л < ₽/ < 2 л, можно про-
извести г о (] врмулам:
±/5е^ = =5е-/(0-Бя“^;!
3 (13.92)
± /СеЛс^ Т Се (°’5л-<М]
По ном ограмме функции определяются
для знг.>ы::»:и а/ С 2,4. При и/ > 2,4
1 с; .< 11 1 и. i.i
Днагк.'' -л с л V z >11 У L
0 < Р ... ч; 0,5л sn (•::/-;-/?/) ch (c:l /f',>
G, од i ch —0,5л'.] J sh [al-- j (3Z — --0.5л)]
г - [3Z -sh [«/-^/(0/- -ch [al- - — i (f’l—
без большой прогрешности можно поль-
зоваться формулой
sh yZ я» chyZ = 0,5 eal 2'Г’1 2. (13. уЗ,
Формула (13.93) дает требуемую в ин -
женерных расчетах точность, увеличиваю-
щуюся с ростом аргумента.
Сглаживающие фильтры тяговых под-
станций постоянного тока. При проектиро-
вании электрифицируемых участков на тя-
говых подстанциях следует применять сгла-
живающие фильтры [9, 1S], ралгчитац.чы* -а
возможную нзсиммстрито питающего тд-
говьтт подстанции напряжения (рис. 13.2.3
и 13.23).
Коэффициенты сглачсивания для каж-
дого грена фильтра
‘ А'-д T-pZ-rlifc > (13.а-11
где £р — ипдук-п.-знзсть реа;..т?ра, Гн;
Zij. h — сопротивление сараллг: 1ьчо.’0 л, ,ечг.
сглаживающего Фильтра (всех резонансных
шунтов ла частоте гармоники А), От.
Для многсзленкого фильтра
ад- П ад;. (13.951
1=1
где I, п —сы.’-в тел.-ciiiio н'.-мгр ; хзл»;г.е-
ствс зоспгез фильтра.
Рис 13 29. Схема фильтра тя-
говой подстанции постоянно-
го тока с преобразователь-
ным агрегатом ПА (вариант
21 при С = 10 мкФ; Сг -
=200 мкФ; /ли=23,15 мГ»
при £рг=5 мГн; Сш=10 мкФ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Марквардт К. Г. Энергоснабжение
электрических железных дорог. М., Транспорт,
1965. с. 425—156.
2. Проектирование систем энергоснабжения
электрически.--; желе>пых дорог. М., Транспорт,
195. НН с Акт; Бесков Б. А., Героин-
м\е ?. 5* . Дзв« хсб В. И, Крестья-
н о в М. Е.. Марквардт Г. Г., Минин
3. М и х а й лов М. И. Влияние в чешки1
электромагнитных полей на цепи проводной свя?1
и защитные мероприятия. М., Связью дат, 195?
583 с.
1. Михайлов М И.. Разумов Л. Д
Защита кабельных линий связи от влияния вне я
них электромагнитных полей. М.., Связь. I9C-'
3-13 с.
5. Т р е й в а с М Д. Высшие гармонически
выпрямленного напряжения и их снижение на тя
говых подстанциях постоянного тока. М., Транс
порт, 1964, 100 с.
168
6. Правила защиты устройств проводной свя- y...vfrrii?^f рэзо? а тел ей на подвижном сс
зи и прободного вещания от члпплкы тяд.хОй сети ч- —Л :7Л у пи ,у Г. Л.. Б =1 5 г е ' В. ЭД
^дспгрических железные дор >г п ’рея2ч.к»г0 тиха. с'е Генч/к 3. П .. Об ; и я Л А. — =рудъ!
.•»*., 1 с экспорт, 1973. 90 с. (ЭДнн-во путей сооб- ?'<-сч и1’-; г. и: трвхсп , Зи7. J\!b ,у—. е
Глава 14
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ СТАЦИОНАРНЫХ (НЕТЯГОВЫХ)
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
§ 14.1. Основные потребители
электрической энергии
К стационарным (нетяговым) потре-
бителям электрической энергии относятся
электроустановки всех служб железнодо-
рожного транспорта, кроме объектов элек-
тротяги.
Приемники электрической энергии де-
лят на следующие группы:
особо ответственные электроприемннки,
нарушение электроснабжения которых мо-
жет повлечь за собой опасность для жизни
людей, нанести значительный ущерб на-
родному хозяйству, вызвать повреждения
оборудования, массовый брак продукции;
ответственные электроприемники, пе-
рерыв в электроснабжении которых свя-
зан со значительным уменьшением произ-
водимой продукции, простоем рабочих и
механизмов;
все остальные электроприемники, пе-
рерыв питания которых допустим на время,
необходимое для ремонта или замены по-
врежденного элемента, но не более чем на
одни сутки.
§ 14.2. Структура установленной мощности
электроприемников.
Нагрузка основных потребителей
Стационарные потребители оснащены
как общепромышленным оборудованием,
так и устройствами, имеющими транспорт-
ную специфику. Установленная мощность
электропривода достигает 65% суммарной
мощности всех электроприемников потреби-
теля (табл. 14.1). Для привода используются
в основном асинхронные электродвигатели
Расход электроэнергии
Месяц
Рис. 14.1 Изменение суммарного (Г) и удельного
(5) расходов электроэнергии объектов отделения
дороги
серий А, А2 и АО, АО2 и 4А [1, 2, 3].
Синхронные электродвигатели применяют-
ся для привода компрессоров, вентиляторов
и насосов. Для зарядки аккумуляторных
батарей, гальванической и электрохими-
ческой обработки металлов применяются
электромашинные и полупроводниковые
[3, 4] выпрямительные устройства.
В депо и на заводах применяют электро-
печи и установки для конвективной сушки
изоляции тяговых и вспомогательных элек-
трических машин, тяговых трансформато-
ров и других технологических процессов.
По отделению дороги установленная
мощность электроприемников изменяется
в широком диапазоне и достигает несколь-
ких десятков тысяч киловатт. К трансфор-
маторным подстанциям подключены рай-
онные и сельскохозяйственные потребители,
установленная мощность которых соизме-
рима, а иногда и превосходит мощность
железнодорожных потребителей электро-
сетевого района.
Электросетевые районы энергоучастков
реализуют более 35% электроэнергии, пе-
реработанной всеми подстанциями желез-
нодорожного транспорта. Расход электро-
энергии на железнодорожном узле изме-
няется от 14 до 40 млн. кВт • ч/год
(табл. 14.2) и составляет 40—45% реа-
лизуемой электроэнергии. В среднем 35—
40% энергии передается промышленным
предприятиям и 15—20% — сельскохо-
зяйственным организациям.
Суммарный и удельный расходы элек-
троэнергии всех объектов отделения до-
роги зависят от периода года (рис. 14.1),
летом они снижаются на 40—55% вслед-
ствие уменьшения потребления электро-
энергии на освещение и отопление.
Суточный график нагрузки локомотив-
ного депо характеризуется неравномер-
ностью: в течение 10 ч в сутки нагрузка не
достигает 50% наибольшего значения. Не-
равномерность характерна и для годового
графика нагрузки депо. Среднее значение
коэффициента формы Кф суточного графика
нагрузки электромашинного цеха равно
1,25—1,28. Этот коэффициент для меха-
нического цеха изменяется от 1,0 до 2,8
в зависимости от мощности, потребляемой
одновременно работающими станками.
Для режима работы компрессорных
станций характерен коэффициент Кф =
= 1,504-1,52. Продолжительность работы
всех компрессоров одной станции не пре-
вышает 14 ч в сутки. Мгновенная мощность
170
Таблица 14.1
Установленная мощность электроприемников по отношению
к суммарной мощности потребителя, %
Электропривод га g _ S О. Установки
Наименование потребителя к га о га н о =я 6 га га о R 5 о с О га га.& Е к кни- е и :очас- , га к 3
Й О о Ц о га «3 о = га га g Ч
о а S8 га га о га н ф S S о g ° С н
Депо: 5,2 28,8
электровозное 29 15 3,7 10 2,6 5,7
тепловозное 32,5 8 15 8 17,5 10 4 5
моторвагонное по ремонту вагонов 28,1 12 7,1 6,9 21,5 15,7 15 13,3 2,9 6
пассажирских 35,8 15 2,5 6,9 0,4 10,2
Грузовых 34,8 28,5 7,6 4,3 18,4 2,9 0.4 3
рефрижераторных 31,7 9,6 14 1,6 24,4 6,2 0,4 6,7
контейнеров 33,7 28,8 1.4 8,6 19,9 0,5 —— 6,1
Объекты узла, относящиеся к службе: 18.3
грузовой 70,4 2,1 —- 1,2 6,7 —- 1,3
пути 39 41,5 —- 4,6 11,7 1,7 — 1,5
движения — —• -— —• 0,6 7,3 — 92,1
гражданских сооружений, водоснабжения и санитарно- технических устройств 8 — 82,7 2,7 3,8 1 — 1,8
пассажирской 19,6 — 3,2 14,5 12 11,2 — 38,5
сигнализации в связи 10,4 60 2,7 4,1 15 4,3 — 3,5
электрификации и энергети- 29,6 3,7 — 6,4 31,5 5,5 — 23,3
ческого хозяйства
Пункт технического обслужи- 3,8 — 6 — 78 3,2 -— 9
вания вагонов
Контрольный пункт автотор- 3 90 — 1,8 — 3,1 — 2,1
МОЗОВ
Промывочно-пропарочная стан- ция 9,1 0,6 33,8 45,5 3,2 — — 7,7
Таблица 14.2
Баланс расхода электроэнергии железнодорожного узла
Наименование потребителя Расход электроэнер- гии, % В том числе на:
'технологиче- ские нужды освещение
помещений территории
Объекты служб:
ЛОКОМОТИВНОЙ 20,5 78,8 18,2 3
вагонной 15,3 88,2 8 3,8
водоснабжения и санитарно-техни- 6,3 98,9 0,3 0,8
ческих устройств
гражданских сооружений 3,8 73 24,2 2,8
движения 15,1 0,4 3,9 95,7
сигнализации и связи 8,7 99,3 0,6 0,1
пассажирской 5,1 33,6 64,2 2,2
грузовой 4,8 92,7 2,3 5
пути 4,2 78,5 16,5 5
электрификации и энергетического 1,7 84 15,2 0,8
хозяйства
Предприятия МПС, не входящие в 3,9 82 14,1 3,9
систему железных дорог
Ээъекты коммунально-бытового сек- 10,6 18 75 7
Tipa
крана КД-05 площадок тяжеловесных и
навалочных грузов может в три раза пре-
вышать среднее значение.
§ 14.3. Эксплуатационные
энергетические характерна Timt
отопление г . ггтшягн.о), р.'-стут потер:,
во всех s- ' гитах п удельный расход.
Оптимальным будет режим работы цехов
при объеме работ 0,6—0,8 и белее условных
локомотивов в сутки. Аналогичны энерге-
тические характеристики цехов текущего
ремонта пассажирских (кривая 1 рис.
14.3, с) и грузовых вагонов (кривая 2)
Рис. 14.2, Энергетическая характеристика цехов
(а) и локомотивного депо (б):
1 — текущего ремонта локомотивов в объеме ТРЗ;
2 — те л щего ремонта локомотивов в объемс ТР2
Рис. 14.3. Энергетическая характеристика цехов те-
кущего ремонта (а) и вагонного депо (б)
и вагонного депо (рис. 14.3, б). Влияние
производительности на удельный расход
электроэнергии определено также для объ-
ектов пассажирской службы (рис. 14.4, а)
и службы движения (рис. 14,4, б).
На основании многочисленных измере-
ний установлен диапазон изменения удель-
ных расходов электроэнергии и электро-
вооруженности труда для технологических
процессов, объектов и служб в целом
(табл. 14.4, 14 5, 14.6).
Средний уровень э.тептровооружен-
ности труда в отделении дороги равен 1,5—
1,6 кВт • ч'чел-ч. Уровень электровоору-
женности труда для объектов служб
отделения дороги, кВт • ч.'чел-ч:
Локомотивного хозяйства 0.6—0,8
Вагонного хозяйства 0,7—0,9
Пассажирской 0.8—1,6
Движения 1,6—2,4
Сигнализации и связи 1,6—1,9
Грузовой 0,2—0,3
Пути 0,2—0,4
Отдела водоснабжения и -га- 5,0—7,8
нитарно-технических уст-
ройств
Гражданских сооружений 0,2—0,3
Электрификации и энергети- 5,2—9,4
ческого хозяйства
172
।.iмощность u ко )t|ii|)niiii<'iui.i использоваили jCTaiiiiiiiKlfflO'i
мощности к,,, мощности cos <р, одновременности спроса кс, использования
оборудования кйг, п использования элекгроэнер» ш: и..
Наименование объектов к В г ГОЧ Ф г, 'Ии
Депо: электровозное 2100-3370 0,56- 0.60' 0,68- 0,72 0 И--Щ.Т/ '.'.20 -0,24 0,30-0,34 !), KI 0,52
моторвагонное 1860-2280' 0,51 -0,60 0,66 —0,70 О ) ) !С 0,20 0,36- 0,4(1 (1,17 0,53
тепловозное 1680 2240 0,56 -O.6I 0,67 0,7'1 !) ' 1 , 1} (г ' J О.-'З 0,2/ 0,45 0,52
гео ремонту вагонов: пассажирских 1200 1'100 0 56 0.62 0,60 (),{: 1 ) • - '1 ’/ 0,20 -(гк; 0, !6 0 50
грузовых 1120 1400 0,66 0,72 О.(о -0,70 i ) I 1 у . \ " ' 9 28 В 31 0,2-8 0,41 0,48
псфрнжеп а торных 1150-.. 1460 0.62 • 0,66 0.66 0,70 0 * 1 О' г <) .,: 0,25 0':9 0,4'7 0,52
ко ремонту цистерн 1010-1260 0,68 -0,74 0.68- 0,72 .1- : 1 0 2.9 0,311 0 ’ ' -0,46
» » контейнеров 710-900 0,08-- 0,7-1 0,66- 0,73 0,1’ 0,7'1 о! ()," 0/;’ 0,42 0,13-0,'’8
Промывочно-пропарочная стащнг: 400--550 0.61- -0,08 0,72- -0.7о о I о о ; i .).><! -9.28 0,23 0,22 0,46 0,50
Дезпромстанция 200 280 (162- 0,60 0,7-1—0.8(1 6, О О ’? ОД'» .0,32 0,26 0,30 0.17-0,51
Пункт технического обслужиаашс. 80- 90 0,52 -О,;.1 0,70 0,82 и .» .1 . • 1,1.) 0,1! 0.06 0,0,' 0,16- 0,1)0
вагонов Контрольный пункт автотормоз^:: с компрессорным отделением 150 -240 0.88- 0, '2 0,8'’ 0,84 0,5'1 .1! Гг""1 .'Н’Л 0.6 0,6 1 0,46 -0,52
без компрессорного отделения 4 - 8 0,48--0,56 0.43 9,-17 0,43 0 I ’. 0.22 0,52- С'.ВЗ 0,46 -0,5.2
Пункт обмывки вагонов 100-115 0,68 0,/’) 0,8 - 0,31 0/7 0,7.: 0, 1 0.W 0,17 0,51
Объекты железнодорожного узла относящиеся к службе: движения 180 660 0,82- 0,88 0.83 0,92 0,8'1 0;, 0,32 -0 88 0,42 0,44 0,48 -0,52
грузовой 490- 640 0,34--0,35 0,48-0,52 0 63 й : ". 0,30 0,32 0.10 -0,44 0.-10 0,41
пу 1И 140--370 0,60—0.64 0,68 .-0,72 0,3'- 0 ’ 0,-'3- 0,32 0.14- 0,10> 0,42--0,45
сигнализации и связи 290- 530 0,48 0,52 0,60' 0.04 0 1 1 0, ,8 0,25- 0,40 0,68—0,72 0,52 -0,62
пассажирской 3-10 720 0,54—0,58 0.81 0.88 О,":. 0.-1 0.0,62 0,34-0.38 0,5'1 -0,63
водоснабжения 240- 560 0,77 -0,82 0,82- 0,84 6/ ' 0 68 () I-' -0,16 0.41—0,48
j р а яс л a 11 с к и х со о р у ж е ни й 139- 3.30 0,6! -0,68 0,50 0,55 О.:1'! 9 0.1 0,19 0,26- 0,29 0,45- 0,50
Электрификации и энергетического хозяйства: элсктпосстсной район 55 -90 0,48- 0,52 0,68 090 О..'1' 0 ".(> 0,12 6,23 0.1 0 ' 0,50 0,57
бт л масляного хозяйства 180-210 0,71- 0,73 0,78 0.82 0,65 '!.,'1 0,55 0,62 0 26 .!,22 0,46-0,48
мае горские 'жергоучистка 120-190 0,74—0,81 0,76--0,78 o,w; плз 0.1.’ 1;,26 0,2-2 - 0,24 0,51 -0,56
Прочие обi<‘ <s'i ы: к от-? льна я большой мощное гп 210-210 0,48- 0.52 0,58 -0.G2 О/К 0.52 9 0,30 0,76 - 0.8 1 0,48—0,52
— котельная малой мощности 28 -34 0,67 0,72 0,72 -0,76 0 !” -0/?2 р ' 0,17 0,19 0,48—0,50
со фильтровальная станция 1600 -1900 0,88 -0,92 0,80- 0,84 0,52 0.55 6 .8 ').; J 0,40 0, И 0,41 0,48
Таблица 14.4 Удельный расход электроэнергии ш и электровооруженность труда Э
Наименование производства, ш, кВт-ч/ед. Э, кВт-ч/чел-ч
единицы продукции и ремонтных работ
Объекты службы локомотивного хозяйства Пропиточный ремонт условного тягового электродвига- теля:
электровоза 580—6G0 20—24
электропоезда 360—520 24—28
тепловоза 320—360 22—26
вспомогательного электродвигателя электровоза 180—320 20—24
Ремонт силового трансформатора электровоза 1200— 1GC0 22—27
Ремонт условного дизельного агрегата тепловоза 85—170 0,4—0,6
Ремонт комплектов топливной аппаратуры и фильтров 130—170 0,3—0,5
тепловоза
Ремонт комплекта секций холодильников тепловоза 60—100 0,8—1,2
Ремонт и зарядка комплекта аккумуляторной батареи 200—300 6—8
локомотива
Ремонт колесной пары 50—95 4—6
Ремонт комплекта измерительных приборов локомотива 20-28 0.2—0,4
Производство 1000 м3 сжатого воздуха 110—130 54—58
Полезное расходование 1 кг условных электродов 7—15 1,8—2,2
Расплавление и заливка 1 кг баббита 2—4 6—8
Производство разборочно-сборочных работ в цехе:
ремонта электровоза в объеме ТРЗ 500—620 0,4—0,6
то же электропоезда 340—400 0,4—0,6
» тепловоза 640—860 0,4—0,6
ремонта электровоза в объеме ТР2 200—240 1—1,4
то же электропоезда 60—70 0,6—1
» тепловоза 140—220 1—1,4
ремонта электровоза в объеме ТР1 105—130 0,6—0,8
то же электропоезда 30—40 0,5—0,7
» тепловоза 100—130 0,6—0,8
технического обслуживания ТОЗ электровоза 44—46 0,5—0,7
то же электропоезда 8—12 0.5—0,7
» тепловоза 22—30 0,5—0,7
технического обслуживания ТО1 локомотива 9—18 0,4—0,6
Экипировка электровоза 3—7 —
» тепловоза 6—12 —
Обработка 1 м3 древесины в деревообрабатывающем 40—50 0,3—0,5
цехе Один час работы условного станка или агрегата цехов:
механического 3.5—5,5 1,4—1,8
кузнечного 14—15 4—5
термического 14—15 4—6
гальванического 7—8 7—9
Выработка 106 кДж тепла в котельной 0,5—0,8 0,5—0,7
Объекты службы вагонного хозяйства
Цеповской ремонт условного генератора пассажирского 120—140 1,8—2,2
вагона
Го же вспомогательного электродвигателя пассажир- 30—36 1,8—2,2
ского вагона
Ремонт колесной пары 15—25 0,8—1
Обработка 1 м3 древесины для грузового вагона 14—16 0,7—0,9
То же для пассажирского вагона 38—44 1—1,4
ропзводство разборочно-сборочных и других работ в цехе деповского ремонта:
пассажирского вагона 80—120 0,7—0,9
грузового четырехосного с увеличением объема работ 160—180 0,7—0.9
грузового четырехосного крытого вагона 100—120 0,7—0,9
вагона с машинным и дизельным отделениями 120—200 0,7—0,9
74
Продолжение
Наименование производства, единицы продукции и ремонтных работ w, кВт-ч/ед. 5, кВт-ч^чел-ч
Ччонт автосцепки 12—16 2,8—3,2
Ттэизводство покраски вагона 26—30 20—22
-т’:очг и зарядка комплекта аккумуляторов для вагона 160—180 17—20
г::?: час работы условного агрегата: 10—15
'тльванического цеха 8—9
механического 4—8 2,8—3,2
кузнечного 28—32 16—18
:изводство разборочно-сборочных и других работ в .е текущего отцепочного ремонта:
тассажирского вагона 16—18 0,7—0,9
тузового четырехосного вагона 8—12 0,7—0,9
:мывка цистерны перед ремонтом 10—14 9—11
- ::-:т комплекта дизелыю-холодпльной аппаратуры 60—70 0,1—0,2
:.:ззодство разборочно-сборочных и других работ 10—14 —
капитальном ремонте контейнера
: изгодство работ в цехе текущего ремонта контей- 6—10 —
~ :-:г воздухораспределителя 3—5 0,1—0,2
’ цывка четырехосного крытого грузового вагона пе- 8—12 2,4—2,6
-Z г. о грузкой
"• :галактический ремонт четырехосного полувагона 13—17 —
ггзтовка четырехосной цистерны под налив 8—10 —
:г.::ровка пассажирского вагона 2,6—4 —
" . -- :::ий безотцепочный ремонт вагона 0,10—0,14 —
• тальный ремонт
сейнера деревянного грузоподъемностью 3 т 38—47 —
ьгаллического грузоподъемностью 3 т 41—50 —
же 5 т 44—54 —
геэнпзация металлического контейнера грузоподъем- 45—55 —
.: тью 3 т
”: же 5 т 46—58 —
’т- ущий ремонт контейнера 4—5 —
Объекты пассажирской службы (по отношению к 1000 отправленных условных пассажиров) - тлуатация оборудования:
:: тоз ожидания вокзала 100—200 5,2—5,6
летных касс 40—75 0,04—0,06
1T3HOBOK приточной вентиляции 15—25 —
. жщчнстративпо-служебных помещений 30—50 —
ловок приточно-вытяжной вентиляционной си-
400—500 —
:тильдой станции 200—220 13—15
хранения 20—40' 2,2—2,6
' . южного отделения 7—15 1,4—1,8
- щзижпых машин и механизмов для уборки поме- 1-2 0,08—0,12
•щаты длительного отдыха 9—15 1-1,4
а ты матери и ребенка 6—15 1,4—1,8
•< 2 гаторов 20—25 —
* "рных и слесарных мастерских 4—8 0,8—1
т ГЬНОЙ 4—8 —
: дных тоннелей 3—5 —
5—8 —
— . :сие пассажиров в прямом и местном сообще- 200—700 —
- . . пригородном сообщении 10-30 —
г. зетие 1 т багажа 2—3 —
175
Продолжени;
J L j основе, пне лронз юдства. <1
С 1 лродуг.ини И р<:’ М. аГ J
Объекты ггусолой c.r< S 1
Перер: '• j 1 г :> гр;4" х:.чГ:.'’ <ол ,-до- J ) < .
;ца;ц:е пл-кд. г’л ..Дъ;е:л ь;?. г' *.:з\ло = '*>,
Тк-ПСс ' Г.«! ! .’} . Э.!8К- ;. п-,.р> С
Перг; | . ; на г.-да . । : . - -
ОбрзГчгг.л soi > .з j.? ,г: ° мп Об’пбсл л ‘030 записи *:а сгац* ли: э
е. '.юр. ’'Zix ^’ иемь-отпра.г.,^" О . —
В МсЛ» !>.\ » » , - “ —
1
Обр:.3с.нагона -г .зп ы.:реван:..-й сор: , эзо-._. . . ' ' . : ,—
I ОрКО.,1 •
Голое- а я ькенлуатацкя:
с”' р»ел/.р | ”'.Л—с'С0 ....
релпссвои цгш* —
.гл: ?'•? пвтомз";’. 'соп 7 ’ 1?сй J ’
.. . .....
..дг.кл .юге : киа?а. лп | -:ЙО—40 1 —
•гр«\еляЦ1ЮНиОго \с:\щ;г ь* З'Нго
падиостхивич I
линейного трапсфзрустора азтсблс-, нроьл .< 'Н'З кВ-л ....
пил\„ .омпгическэк С„;<л ,; свгл ста.- г» ’ “‘7 с •
устройства автомата -ч и телемехт лпг центрального
г* юта диспетчерской г.гнгрллпзаиги при обслуживай’!i 1
одного ко\га г
зспомагательных объектов при. бзлькой оценке л .- станц::;! в 100 технических единицах — мас.епгк..;- ; К) юг—’сееэ 1
СЦБ > !
контролвно-пспытательпмй пункт 1 С 500—3900 1
цех автостопа и радио -2^00 1 —
Часовая эксплуатация стьолоз радиорелейного пункта: j i
первг го
второго и всех исследующих ! Г 1,6 1 —
Объекты водоснабжения и санитарно-технических
устройств
(по отношению к 1000 тм поданной воды или жидкости)
Подача воды насосной станцией водоснабжения без 3,8—6.6 17—19
учета вспомогательных устройств
Подача жидкости станциями перекачки сточньк вод 5,2—8,4 6—8
Очистка воды на станциях водоснабжения 0,6—0,8 1,8—2,2
То же на фильтровальной станции 0,25—0,35 —
Обработка воды на станциях умягчения 0,5—0,7 0.5—0,7
Очистка сточных вод 0,010—0.012 0,08—0,12
Эксплуатация оборудования мастерских 0,05—0,07 0,3—0,5
Эксплуатация электроотопительных устройств при сред- 0,2—0,3 —
ней за отопительный период температуре воздуха +6° С То же — 14° С 1,5—1,8 —
Объекты службы гражданских сооружений
Обработка 1 м3 древесины 36—42 1.4—1,6
Часовая эксплуатация условного станка механического цеха 3,4—4,2 1,3—1,5-
176
Продолжение
Н йи; генов..нпе производства, е-ияш.ты продукция и релэнгных работ д If i й rJ Э. . Н-й-ч
1 1
т- -. . i ?: , - ; 2,6—;
2,4-2.6
i О -
1 • .
? условного агрегата ку г.ечпО-сга- ; 10—. 5—Т’
7.’.'" '..Ь»" КОТЛИК о 4 о п 3,4-
.-?-ин’; кстла.х ч ,2 г‘
!
<7о ; 7 .ч с ': . ы пула
inc Ci >;пцц->ц;ю к годовой ксплуатацшй
1 !-:v приа :;е;:зо‘! джшы пути)
лованпт р ватных мэстер : 320—406
. и с женэн 4 О J /Г•
э, .• .с.* у\и га при дита::-’и от токсотборчыл 4-1Э —
. i ....?•• помещений 200 2"Г
сжато о к. духа з компрессорных 300--550 —
a.?oe'.’rJ' _ э.;?..
и : нерги веского хозл чства
, »:о отношению к I М2т-ч раализоБашщй
электроэнергии при л’а* = 1 [14])
гания паспвглелгтел'л: л с-.ти и тртсформзтзр ::да.л иаип.женнсм 19 dC пси:
тс с медг.ымг жилали 6.0—'.2 2,8-4
» с алюминиевыми жилами 6,6—' '—
/’.иглой линии с алюминиевыми проводами 7.2— ! —
жз со сталгалюминпеьымп проводами 7.8- 9,! —
- .: напряжении 6 кВ г. кабеле с медными жилами Объекты службы движения -j отношению к годовой эксплуатации устройств для наружного освещения 1 м2 площади) .щ.театация: G,9— S.3
тбссажирского парка 3—6,5 —
-/эка отстоя подвижного состава 1—2,7 —
;частка расцепки вагонов и спускной части сортиро- sочной горки 6—13 —
“эанзитного парка 2—4 —
? тей горловины промежуточных станций 0,Ь—1,3 —
:ест льдоэкипировочных пунктов 11—26 .—
.топроезда п прохода в местах производства погру- :чно-разгрузочных работ Объекты службы движения (по отношению к укрупненным показателям работы станции) 5—11
'тзботка транзитного двухосного вагона с переработ- 0,3—0,7 —
же без переработки 0,04—0,09 —
'таботка местного двухосного вагона 2,7—6,3 —
//пуск поезда 0,015—0,035 —
Таблица 14.5 Удельный расход электроэнергии при ремонтах локомотивов и электропоездов, кВт-ч/ед
Серия локомотива или электропоезда Текущие ремонты Техническое обслу- живание ТОЗ
ТРЗ ТР2 ТР1
ТЭ1 3900—5100 Тепловозы 460—620 160—220 30—40
ТЭ2 7500—9700 920—1200 360—470 80—100
ТЭЗ и ТЭ7 9060—12 100 1190—1520 400—500 100—150
ТЭ10 5600—7400 650—8401 240—310 70—80
2ТЭ10Л 9000—11 700 1110—1500 340—430 110—140
ТЭП10 и ТЭП10Л 5420—7100 650—860 230—300 70-80
ТЭП60 5100—6700 620—820 210—270 55—65
ТЭМ1 2700—3500 290—320 80—100 15—25
ТГМ1 2000—2600 240—290 80—100 20—30
ВМЭ1 и ЧМЭ2 4000—5300 550—700 180—230 40—50
чмэз 4100—5400 600—800 200—260 60—70
ВЛ22” 8400—11 000 Электровозы 840—1150 330—420 100—120
ВЛ 23 8500—11 400 810—1070 320—410 70—80
ВЛ8 10 400—13 700 1000—1310 400—500 80—100
ВЛ 10 12 100—16 000 1200—1600 480—630 100—110'
ВЛ60 12 300—16 400 1700—2200 660—850 170—220
ЧС1 и ЧСЗ И 000—14 900 750-960 310—400 80—90
ЧС2 10 300—13 400 850—1180 350—450 90—100
ЧС4 10 900—13 900 1390—1800 570—7S0 90—110
ЭР1 и ЭР2 4800—6200 Электропоезда 710—910 160—220 30—50
ЭР22 5100—6700 760—970 170—220 40—60
ЭР9П 5800—7700 840—920 200—260 50—70
Таблица 14 Удельный расход электроэнергии при ремонтах вагонов, кВт-ч/ед
Наименование вагона Ремонт
деповской текущий отцепочный
Цельнометаллические пассажирские: 810—980 40—50
некупированный
купированный 830—1000 45—55
мягкий 80-0—960 30—40
м ежобл астной 770—930 30—40
почтовый и багажный 670—820 25—35
спальный вагон прямого сообщения 640—780 25—35
Полувагоны: 210—250 10—12
четырехосные с нормальным объемом работ
то же с увеличенным 260—320
восьмиосный 310—360 15—17
шестиосный 250—310 12—14
Грузовые крытые вагоны: 220—260
четырехосные с деревянным кузовом 10—14
то же с металлическим кузовом 205—245 8—10
Платформы:
четырехосная с деревянным кузовом 190—230 8—10
то же с металлическим кузовом 175—210 7—9
178
Продолжение
Наименование вагона Ремонт
деповской текущий отцепочный
Цистерны: четырехосная 210—250 14—16
двухосная 130—150 10—12
Специальный изотермический вагон 370—430 25—40
Изотермические вагоны с машинным охлаждением: грузовой 340—410 25—35
с дизельным отделением 950—1140 30—45
с машинным » 890—1040 30—45
со служебным » 500—600 25—35
Все приведенные выше данные могут
быть использованы для перспективного
планирования и анализа электропотреб-
ления железнодорожного узла или отде-
ления дороги.
Для определения технически обоснован-
ных норм расхода электроэнергии на экс-
плуатационные нужды различных служб и
объектов разработаны методические указа-
ния [5—14].
14.4. Энергетическая характеристика вокза-
ла (а) и станции (б)
§ 14.4. Электроснабжение
железнодорожного узла
и линейных потребителей
К особенностям системы электроснаб-
жения стационарных потребителей желез-
нодорожного транспорта относятся:
специфичность схем электроснабжения
вызванная развитием путей станций, уз-
лов и перегонов;
электроснабжение по системам «два
провода — рельс» (ДПР) и «провод —
рельс» (ПР);
применение индивидуальных высоко-
вольтных линий для автоблокировки;
влияние электрифицированных желез-
ных дорог на качество напряжения в си-
стеме электроснабжения;
резкопеременный режим нагрузки по-
требителей.
Объекты железнодорожного узла или
станции получают питание от понижа-
ющих трансформаторных подстанции
(ТП), которые связаны распределительной
сетью 10 или 6 кВ, получающей в свою
очередь питание от районных сетей или тя-
говой подстанции. Из-за наличия прием-
ников 1-й категории распределительные
сети в основном выполняются сложнозамк-
нутыми с узловыми точками, кольцевыми
и с двусторонним питанием.
Центральная распределительная под-
станция (ЦРП) получает электроэнергию
от районных сетей по двум независимым
линиям (рис. 14.5); ЦРП железнодорож-
ных распределительных сетей в большин-
стве случаев совмешена с одной из ТП.
Трансформаторные подстанции 2—7 и
8—12 соединены в два полукольца. От
узловой точки (ТП 10) отходит радиальная
линия (ТП 13—15, 21). Последняя транс-
форматорная подстанция получает питание
от тяговой подстанции (ввод 3).
Вводы ТП, от которых питаются прием-
ники 1-й категории, обязательно имеют
выключатели с аппаратурой зашиты от ко-
ротких замыканий. Вводы ТП, от которых
питаются приемники 2-й и 3-й категорий,
для удешевленияи упрощения обслужива-
ния подстанций выполняют без выключа-
телей. Характерным для железнодорож-
ных распределительных сетей является
наличие радиальных линий, питающих либо
179
bboo Lbouu J
P=:l ’i.5. Схема распределительной сети скелетьодоооя;него уг”'
тесчотькс ТП (7 . / : 16, 17} .гзбо одну (тсбл ’4.7), Общее гхтчзясг сгпр.отикле-
1, 22. 21 у. '~'4; Эт " И -релназначеяы ние ряспречгтптелв.ч-зй сг;ч п-.ннэ 5—9.
лет тгоснкСжиь я •. ч. vi.2-й п в и,- а ретктпипог— 4—7 0.1.
ювьсч’ З-f. хате on” . Б большинстве случаев л ппепче-
Длина распрещ.. тельклй гетч уз::;: делитг.-'ьчэй сети прчменяютгя кабели ?
оставляет 8—20 s-.-.i, доля вэздуш ,„lx лч- медлыги или алюминкев: ’ ч килами се-
тей тогда достиг.''-.-: 40% этей длины чения 50—185 мт.;2. Питание трансфор-
Г=:с. 14.6. Схема электроснабжения локомотивного депо:
/ — ::ех текущего ремолта (ТРЗ); П — цех текущего ремонта (ТР2): III — механический нсх;
7V — компрессорное отделение; Г — электромащиниы’) це.х; \1 — аппаратный 17/ — гальвани-
ческое отделение: VII! — то же контрольно-измерительное; IX — термическое; Л —медницкое;
XI — кузнечное; Л// — электросварочное: XIII — котельная; XIV — сушильно-пропигочное отделе-
ние; Л'Г — аккумуляторная; XVI — деревообрабатывающий цех
80
Таблица 14.7
Длина кабеля и провода
распределительной сети узла, %
’Ларка кабе- и пр с вода К зтегсояя железнодорожного узла
1 -Я * 2-я * Зя
СБ-50 2,3 | 4 6 5
СБ-79 1.4 ! 0.2 —.
С5-95 — 13,3
СБ-150 38.2
СБ 185 — -— 18,4
*.СБ-5Г 4 8 — —
? гч.70 '!
Г— '-J
I - 1 5.2 ’3,9
. — _
.0 3- lot- » I . к
[ f-S- ’ А —
1 X... 8
« с
-г • ' .4
с .. i 1 14
:: аторкы х подстыщий, обеспс-чизаюгап:;
электрс&г.сргией приемники 3-й катете"ги,
j х и.тся, кат; правп.т.. гс одной
кабелькей либо воздушной линии, выпол-
нясмсй в основном г-люмпкисБыми вросс.-
дами сечением 35—70 мм2.
Наибольшее распространение при элек-
стросиабжеяпи железнодорожных узлов
получили ТП с двумя трансформаторами
мощностью 160 кВА. В отдельных случаях
для питания энергоемких потребителей
(ремонтные заводы, локомотивные и вагон-
ные депо) установлены трансформаторы
мощностью 560 и 1000 кВА. На ТП, пред-
назначенных для электроснабжения жилых
массивов, коммунально-бытовых и посто-
ронних потребителей используются в ос-
новном трансформаторы мощностью 100—
160 (180) кВА. (табл. 14.8). Суммарная
мощность ТП одного сетевого района до-
стигает 12 —16 тыс. кЕА.
Приборы учета расхода активной и ре-
активной энергии, контроля качества на-
пряжения и значения нагрузки устанав-
ливаются па крупных и средних понизи-
тельных подстанппях в основном со сто-
роны высшего напряжения. Па мелких
ТП и КТП для контроля и учет- пасхода
электроэнергии попользуются .'роб Т1Ы,
установленные ей стороне пч ж: т-
жепкя либо на отдельных расг-р ’ тптг.ть-
гых нитах крупных цехов и '«лер.оеткпх
потребителей.
Элеитрсскдбжекие лоиомо' нкпых и в::-
гогных депо ссушсст.'.ляется от “ .г..
If!, р. ых на терр;’т.'-'’"I щпо
i Для надежности, этр’.тр-.ыпаи-
жсьи.ч бо.-ью:::;стг.о цехов питается i.r дчух
;и i пгена запой схеме В 'щхо-
торых при метется гольц-, .-ап схема
Г- XT J •J л L Я П СС С> < 1 > ~I и X J V? \ О Е ! ШёКТрЭ-
э нерп.’я го к "Сильны?? лжг* яо.-т-г-.ет к
дехешым распределительны! пииадч Так
как электроустанорки по цехам распре-
делены неравномерно, в основных цехах
устанавливают несколько распределитель-
ных шкафов, которые соединены с распре-
делительным щитом. Приемники некоторых
цехов могут получать электроэнергию от
распределительных шкафов других отде-
лений.
В цеховых сетях наиболее распростра-
нено напряжение 380/220 В. Двигатели
переменного тока подключены к линейному
напряжению 380 В, а осветительная на-
грузка— к фазному напряжению 220 В.
Таблица 14.8
Технические данные силовых трансформаторов
Тип К Верхний предел | номинального наир я- . ження обмоток, кВ 1 1 1 Потери, кВт 1 Напряже- Масса КГ
трансформа- оп । i 1 иие, коротко го ° - р.
с 2 холостого короткого ! замыкания. й с* -г
I -м S 1 1 хода I замыиеиия i 'О о ° 1 S
ТМ—100/6 100 6.3 0,4: 0,23 0.31: 0.365 1.97; 2,27 4,5; 4.7 2,6 610 160
ТА—100/10 100 10 0,4; 0,23 0,31; 0,365 1.97; 2,27 4,5; 4,7 2,6 715 220
..А—130/6; “А—169-10 (60 6,3; 10 0.4; 0.2.3; 0,69 0,46; 9,54 2,65; 3,1 4,5; 4,7 2,4 1100 335
Т .А—250'10 250 10 0,4; 0,23 1,05 3,7; 4,2 4,5; 4.7 2,3; 3,68 1300 340
ТА—400/10 4Э0 16 0,23; б,4; 0,69 0,92; 1,08 5,5; 5,9 4,5 2,1; 3 1850 о0м
Т.А—630/10 630 10 0,23; 0,4; 0.69; 3,15 1,42; 1,68 7,6; 8,5 5,5 2,3 2900 770
Т А—100016 1000 6.3 0.4; 0,69; 0,525; 3.15 2,3; 2,75 12,2 8 1,5 4980 i680
ТА—1000/10 1С00 10 0,4; 0.69; 0,525; 3,15 6,3 2,1; 2,45 12,2; 11,6 5,5 > . . 4420 1225
; :. е ч а н и е. ВН — обозначение обмоток высшего напряжения; НИ
низшего.
181
Освещение смотровых канав и внутренних
помещений ремонтируемых локомотивов
осуществляется от понижающих транс-
форматоров 380/36, 220/36, или 220/12 В.
Осветительные нагрузки получают питание
от специальных щитов. В некоторых депо
осветительные и силовые нагрузки присое-
диняют к одному и тому же щиту.
Для электроснабжения автоблокировки
на электрифицированном участке приме-
няют трехфазную трехпроводную линию
напряжением 6 или 10 кВ с изолированной
нейтралью. Различают четыре основные
схемы питания (рис. 14.7): консольная,
встречно-консольная, консольная с двумя
линейными трансформаторами и консоль-
ная с резервной линией. При консольной
схеме (рис. 14.7, о) напряжение в высоко-
вольтную линию автоблокировки подается
от тяговой подстанции или от ближайшей
ТП. Расстояние между смежными пунктами
обычно не более 50 км. Линия секциони-
руется с помощью разъединителей. Из двух
смежных пунктов питания основной вклю-
чен постоянно, а резервный—только при
отключении основного нли при ремонтных
работах на линии. При встречно-консоль-
ной схеме питания (рис. 14,7, б) преду-
смотрен нормально отключенный пост сек-
ционирования в середине фидерной зоны.
Для повышения надежности электроснаб-
жения и проведения плановых ремонтов
иногда устанавливают резервный трансфор-
матор возле каждого сигнального устрой-
ства. В качестве резервной применяют ли-
нию 6 или 10 кВ (рис. 14,7, в), подвеши-
ваемую на самостоятельных опорах или
на опорах контактной сети.
На участках с электротягой перемен-
ного тока и рельсовыми цепями 75 Гц
устройства автоблокировки питаются от
электромашинных преобразователей ча-
стоты АЧ-50/75, установленных на тяговых
подстанциях. При рельсовых цепях 25 Гц
питание осуществляется через пребразо-
ватель частоты 50/25 Гц, который располо-
жен в релейном шкафу сигнальной уста-
новки.
Воздушная линия автоблокировки вы-
полняется: стальными однопроволочнымн
проводами диаметром 5 мм (ПСО-5), биме-
таллическими проводами диаметром 4 и
6 мм (БМ-4, БМ-6), стальными много-
проволочными проводами ПС-25, ПС-35,
а также сталеалюминиевыми проводами
АС-25; АС-35 и АС-50. Провода крепят на
изоляторах ШФ-10В и ШС-10 прн деревян-
ных и на изоляторах ШД-20 — при желе-
зобетонных опорах.
Каждая сигнальная установка (свето-
фор с комплектом реле и других устройств)
питается от однофазного масляного транс-
форматора ОМ (табл. 14.9) напряжением
230 В. Вторичная обмотка трансформатора
ОМ имеет пять выводов. В зависимости
от напряжения в данной точке линии
нагрузку подключают к той или иной
паре выводов.
В качестве резерва в отдельных слу-
чаях используют линии ДПР н специаль-
ные комплектные трансформаторные под-
станции КТП с двумя трансформаторами
3HOM-35 мощностью 2 кВА. Трансформа-
торы защищены от перенапряжений труб-
чатыми разрядниками и присоединены к
высоковольтным проводам через разъеди-
нители.
Для объектов электрической централи-
зации (ЭЦ) применяются централизован-
ная и местная системы питания. При пер-
вой все устройства ЭЦ получают питание
от источников (преобразователей), уста-
новленных на центральном посту, которые
соединены кабельными линиями с разными
Таблица 14.9
Технические данные силовых однофазных трансформаторов
Тип трансформа- тора Номинальная мощность, кВ-А Номинальное напря- жение обмоток, кВ Потери, Вт Напряжение короткого замыкания, % Ток холосто- го хода, А Масса, кг
вн НН холостого хода короткого замыкания
ОМ-0,63/6 ОМ-0,63/10 ОМ-0,66/6 ОМ-0,66/10 ОМ-1,2/6 ОМ-1,2/10 ОМ-1,25/6 ОМ-1,25/10 ОМ-4/6 ОМ-4/10 ОМ-Ю/6 ОМ-10/10 ОМС-5/6 ОМС-5/Ю ОМС-10/6 ОМС-Ю/10 0,63 0,63 0,66 0,66 1,2 1,2 1,25 1,25 4 4 10 10 5 5 10 10 6,3 10 6,3 10 6,3 10 6,3 10 6,3 10 6,3 10 6,3 10 6,3 10 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,4; 0,23 0,4; 0,23 0,4; 0,23 0,4; 0,23 18 18 36 26 40 30 23 23 55 55 90 90 42 42 50 56 73 , 65 60 60 140 140 300 300 6,8 6,8 8 9 7 7 6 6 4 4 4 4 0,051 0,021 0,022 0,03 0,044 0,03 0,046 0,028 0,053 0,032 0,116 0,07 50 50 ' 44 63 .< 48 70 55 55 150 150 165 165
182
Рис. 14.7. Схемы питания устройств автоблокировки;
— сигнальные точки; 2 — трансформатор типа ОМ; 3 — высоковольтный предохранитель типа ПКЯ;
— разъединитель; 5 — высоковольтная линия; 6 — высоковольтный масляный выключатель: 7 —
овысительный трансформатор 0,23(0,4)/6,3( 10.5) кВ; 8 — измерительные трансформаторы тока;
— автоматический выключатель; 10 и 11 — шины собственных нужд тяговой подстанции; 12 —
штильный разрядник; 13 — кабельная вставка; 14 — пост секционирования; 15 — резервный
трансформатор; 16 — резервная высоковольтная линия
183
ТП ^е/хснсцорожгюго узла. Система ме-
стного г: к те ни я распространена на малых
станциях и характеризуется тем, что в
к а ж лей г с р л е е г I с стаi ьт и г J’ ц у г р у п и
стрелок 5 ста нс глень: и сто ж тк электро-
питания.
Н а I ? сст у ?; II г у у г г к х »? т а ц и й к у с юте г
трап е ф. ср г ат с р ы, • к i и к . ю пн? е к г г< > я ж l н и е
i ’ елл с РЬО ,\о 220 В, которое через выпри-
м ктели 11 »ст \ г зет г сыч <х’ с г а * •, у t л ьсо ? ыа,
j I с г, я м г „: l ь г: ь '! абл с С г' ел с ч н е • - ; < >.т р о -
г. р и вс л ы в р t л • р: i б ст к г v а г с т с > :, и r.^i
при в од (р не п с ст у центр к г _ ; < т а п оз-
лена рабочзн батарея, а для .’. реле—
контргл ;• ’-*ак б? та рея. Fla песту 311 i . еются
два q i.?f г а — <: сковной а [ о. pi дь й, гл?:
р ез е р е ’ ы й с сОст в с н г о it э л ci тр:: т с пак. и.
П итак и е ус j р ейст к в> ст н к. х с рл те фор с в
производится от лян»тЕ антеблег?^ онкя
через тря н cq срматоры СМ.
У с т р с г ст г а ци :тр а л й зацц к к ст у т п и -
таться тел! I о от Еыпрямг телек: не устанав-
ливается рабочая аккумулятор? г si батарея,
но обязателььо остается контрольная для
п ита I ’ и я р ел е и с гл о ж и г а» и я г у л к с а к и и
пер ем е н 1 ы х сс < та р л s ющи х вы i = р я ь л св ого
Наг ряЖСЕЕЯ Пр!: STO.V РрHi е? 5Н х >. я а мо-
матпз г р с в а н г ь й ста пи о и а р н ы й д к а ел ь -
генератор! ни агрегат, с асе читанный для
р а б ъты б с з г С с л у ж I: г а ю и; его персе н а л а
в течснис LСО ч Сл пер« бсйко (таб т. 1У10).
Пуск агрегата ссь.чьо осуществляется с
пергой попытки, zigstcmv перерыв в злег-
троегабженги не превышает ЗС—С5 с.
У ст г с kl 1 ь а 3 Ц пр емеж j тс ч ь ых ст г.н нк й
получи к.'? ссноЕНсе пптанве от линии авто-
блсЕирсЕНв. В каждой гор лори не станнин
и в ^смешении дежурного по станции уста-
новлены трапсформатсры СМ, от которых
переменный ток напряженней 220 В по-
ступает к пс-нижающнм трансформаторам
и затем к станционным светофорам, рель-
совым цепям и лампам табло.
Пост диспетчерской централизации по-
лучает питание по двум фидерам ст ТП се-
тевого района.
Для питания телефонных, телеграфных
устрсйотв, аппаратуры сслсктипной, из-
бирательной и дальней снял: применяют
в ш! р я и те„ - ь :* ы е у стр о ч сз1 в с, , к} -11 ул я
тс р ?т ыс б г Ti р ей ’. ? ди зе л и~гс' ; г сто р н ы е
установки (см. табл. 14. J0). В bi прямите л к
и Старен обг^днрены в комплексную элек-
? пог ктаюп'ую усг.. евк) с раз к ь ми выход-
ни \ 1 ? ь ап ] яIк сця >_::г п< оя г >;<>ги ч ?х<1:
60 В длз питания ЛТСдж 3 и Т:9 Е дл. :и-
Т'"'ТЯ 7с-ц.(П//\ . ь, 220 5 ПЗЯ..И-
т' г в я аг о;.* и .. \ ц. г: с । а п ’ а г ат у р ы д аль н е й
с в а г; 21 В д : я п i!: •. •г н:: м. си. д у г з р i д и о й
: *..! (роН 1*Р:? С К Ы1 НЛКаЛЛ ЛИ-
1ы й я с - а и л а р атз. о г о з а л а.
3 ' ж тросицб/ЛША ; ; i стрелок и
ОД ГН ал *' Г Д л : И гИс И Ц ОН .< с J •. ! < С ETi: .J и В 04 -
терев ТС мсшяспью >.
НЬЫ.Х l’a i1.’ j’Tt J.XbbC.'t i!C’“
сту. Компрессе; иые vcip.'c.;: и .open прв-
еолгтся r> депстглч еи.чх! - <лса ^ьигьте-
Л5:ми уггцностью до 200 кВт.
Гитдыч: а.елезпод&рожных линейных и
tf.iT.i-sibix нитргбитыкн на дорогь?: постоян-
ного теки ос> гтестилястся о; линии элек-
тропередач;! 10 ;.Е, раепслагаеиоЗ па
опора.; контактней сет;-.
дспускается стОер эиент: .’.SEepi ни в
люГлл: месте Л1;нви с пемоип.ю передвиж-
ке:! тли стсппонарных комвлектжых тран-
се ср.-гт< рны:> !Л .;иь (ЕйП7 модно-
ст;:;:: од!'(,Саз1ж:1- .и-2 до Ее кВА, а трех-
я-!!ь : от 25 "о 400 кВ.-'.
На дорога:; гсрс'енного о.,:.;', э.'е-.лро-
срабх.сгие т:о;и\ потребителей г.1.•
ляется ст ”и!;ии ДПР, два гроЕс.д.1 лото-
рей reject!’: гы на с; орах коктслтноп сети
н гедключег.ы к распределительноху уст-
ройству 27,5 кВ тяговой подсел ники, а
третьей фазой являются рельсы. Линия
ДПР (рве. 14.8) нормально питается от
смежных подстанций и имеет раздел пита-
ния (пост сскционирсъапня) в середине
мен;ду егуп. В случае необходимости всю
линию ДПР можно питать от одной иод-
Основные характеристики
Таблица
дизель-генераторных агрегатов
14.10
Тип дизель- генератора Мощность, кВт Напряже- ние, В Габариты, мм Масса, кг Частота вращения, об/мин Тип гене- ратора Мощность дизеля, л. с. Расход топлива, кг/ч
ДГА-2-12М; Д ГА-3-124 12 400 2120X720X1220 900 1500 ЕСС-62-4Щ 20 3,6
ДГМ-20 20 400 4410X1216X1635 3660 1450 МСА-73/4 40 6,3
ЦГА-2-24М; ДГА-3-24М 24 400 2800X710X1230 1400 1500 ЕСС-82-4Щ 40 7 2
Д ГА-25-9 25 230; 400 2150X750X1175 1250 1500 МСК-81-4 40 _—
ДГА-2-48М; ДГА-3-48М 48 230; 400| 3680X800X1510 2200 1500 ЕСС-91-4Щ 80 13,5
2Э4* 4 230 1300X640X1100 365 1500 ЕС-52-4С 7 1,17
1Э-8Р* 8 230; 400 1550Х620ХЮ80 530 1500 ЕСС-61-4М 12 2,3
2Э-8Р* 8 230; 133 1550X620X1080 530 1500 ЕСС-61-4М 12 2,3
ДГ-50-д* 50 230; 400 2390-865X1300 1950 1500 Д4СК-83-4 80 —
автоматизации по ГОСТ 10032—69 — дистанционное и
автоматическое
управле-
* Вторая степень . _________,_...
ьие с частичным обслуживанием без постоянного наблюдения.
184
В условиях горного профиля и труд-
ности строительства самостоятельной ли-
нии для питания автоблокировки исполь-
зуют систему ПР («провод — рельс»). Один
। воздушный провод подключают к dp-hsm
тяговой подстанции напряжением 27,5 кВ
и подвешивают на опорах контактной сети
совместно с проводами ДПР. В качестве
второго провода используют рельсы.
Б системе электроснабжения объектов
службы пути для питания электроинстру-
мента на перегонах и станциях используют
передвижные1 малогабаритные электро-
станции }КЭС-2, ЖЭС-4,5, АБ-2Т/230Ж,
I АБ-41 /230Ж, а также электросети нагюя-
жевнем 380/220 В, линии автоблокировки
на участках; с автономной тягой, ЛЭП 10 кВ
। ;. сг теУу ДПР на элект-.иЬиццров&нчых
участках.
Для питания путевого инструмента на
сташши переносные трансбст-мцтсэь’
I TC-l.5-C80'230, ТС-2,5-: 80/230 ‘ или
ТС-10-380.'230 присоединяют к линии на-
пряжэнчом 380 220 В. При иалпчки сетей
нагружением 220 127 В электпонпструугнт
"отключают к ним непссредственьэ.
Питание электроинструмента ;:г ре-
шено только от дзухнелной лгнгч г ~:-
'•локк;овки. Отбор элсктрстч- рг.чп
ществляется с помощью
ri-;.- 1. v устройств и тс : ::-.’:"... о!:пх
7гюЕес.,.русторо1з ТМ-2,5Ю_и Т С-2-10
Грисс течение к системе ДПР е.лпсл ;лг;т
• гомок’ью гдчо'Гзны;: ге-ен-'.гг :. тэ;..;е-
форм'торта Т!(-27р и выест; ..ольтноц
штанги. В комплект подключающего обо-
рудования гходкт также .-у об;.; зода -ель
\ ПФС-с Большая масс; a'lopyj-jra .,я
1 ьзс.7>хс..~кмоеть в ксзтифш'.г.рг.иаинсм
достатков .'FUicii спссео отбора ,л
анергии с ноуошыо станкогарпы; т.< и-
згтелъкь-х подстанций и линт; н; ;.тя;;с-
нвем 220 В, смонтированной на т>. п:е
опорах. Линия оборудуется спускай с точ-
ками подключения на опорах. Расстояние
.между понизительными подстанциями
3,5—4,5 км, а между точками подключе-
ния— 120—150 м. Питание устройств осве-
щения искусственных сооружений осугнс-
твляется от КТП продольной линии элек-
троснабжения.
Ремонтные мастерские дистанции пути
питаются от шин низкого напряжения 7'11
электросетевого района по кабельной илп
воздушной линии. Механизированные ма-
стерские участков получают питание ст
ТП или от КТП. Электроснабжение ком-
прессорных станций осуществляется в ос-
новном по низковольтным линиями от ТП
узла. При использовании электродвига-
телей высокого напряжения питание осу-
ществляется непосредственно от высоко-
з'льтной распределительной сети узла.
Электроснабжение объектов службы дв;;-
ения осуществляют ст двух независи-
- источников электросетевого района
Стоимость электроэнергии, вырабатываемой
.г. эдептростьи циями. ссствзляет 0,4—
б ьЗт • ч.
Рис. 14.8. Схема электроснабжекчя по системе
«два провоза — рельс» (ДПР):
! я .?— дополнительные провсд;:; 3— рельс; 4—
трансформатор тягуао:': подстанции: -5— трансфор-
матор трехфазной Kill: 6 — транс з .гматор одно-
fta -.nof; Ь .11
(рис. 14.9). Птггчие к наружи. гу < ге-
щектпо подведи гея и осочном гп-хж : >-
кым кабелем; прожекторы пил-сл.очают к
нему так, чтобы нагрузка ряг^ре {рл^тзсь
пежту Фазами равномерно. Элоктрпс ;аб-
жекис наружного освещения малых стан-
ций п электроустановок пасса хпгг'хой служ-
бы осуществляют чаще всс-ю ст одшг; и тех
же ТП (рис. К. 10). Учет ржюла электро-
энергии на с5ъскта\ г дсс а ж лаской служ-
бы ( платформы к др ) пос зющг
го лоигса‘:и5_м счгтзипсл. учаил’' з:.х
в и g? ?: щен: г х ' о кз ал а. а р г с х с j а . з -г ( с-
вещег.чя станциоп’ь’.х —>тп г ,-щ ,'тп
ю: азалий счетчиков.
Су.'.’марлая длина низкозольтп./у ха-
бельдых линий /щ-лезнсдорожного у: ла со-
Рис. 14.9. Схема электроснабжения наружного ос-
вещения
185
Рие. 1410 Схема
служб движения и
электроснабжения объектов
пассажирской на малой стан-
ции
ставляет 1200—1400 м. Доля воздушных
линий не превышает 50%. Общее активное
сопротивление сети составляет 3—4 Он,
а реактивное — 0,7—1 Ом.
Электроснабжение вокзалов первого
класса производится от одной и, в редких
случаях, от двух подстанций электросете-
вого района (рис. 14.11). Контроль пара-
метров тока, напряжения и учет расхода
электроэнергии осуществляют на стороне
__________ РЛ/0,13кВ
, I I I ‘ \ * 1*11 I Z
1алы оживания, кассы, багажное отведение, кало-
риферы, каперы хранения и Sp.
Рис. 14.11. Схема электроснабжения вокзала пер-
вого класса
низшего напряжения. Общая длина рас-
пределительных сетей (от ТП до группо-
вых сборок) составляет 000—800 м; сум-
марное активное сопротивление 2,5—3 Ом,
реактивное 0,4—0,6 Ом.
Объекты грузовой службы питаются от
шин с напряжением 0,4' кВ трансформа-
торных подстанций, расположенных на
территории грузового двора или станции.
Распределительные щиты площадок тя-
желовесных и навалочных грузов получают
питание по кабельным или воздушным
линиям соответствующего сечения. Длина
кабельных линий не превышает 300 м, если
ТП установлена на территории грузового
двора, в иных случаях она достигает 700 м.
От распределительных щитов к электродви-
гателям кранов проложены троллейные
линии или гибкий кабель. Троллейный
токопровод применяется при двусторонней
схеме питания. Для козловых кранов ис-
пользуют гибкий троллейный токопровод
со свободной или жесткой подвеской, вы-
полняемой из неизолированного медного
или сталеалюминиевого провода, а для пи-
тания мостовых кранов — в основном
жесткий токопровод, выполняемый из про-
фильной или полосовой стали.
Зарядные станции подключены к ТП,
которые питают электроустановки пло-
щадок тяжеловесных и навалочных гру-
зов. Для зарядки аккумуляторных батарей
применяют электромашинные или стати-
ческие преобразователи.
Контейнерные площадки, площадки тя-
желовесных и навалочных грузов, заряд-
ные станции и ремонтные мастерские про-
изводственного участка дистанции распо-
ложены в основном на территории грузо-
вого двора и питание всех этих приемников
осуществляется от одной ТП. Каждый из
перечисленных объектов может быть распо-
ложен обособленно, в таких случаях пи-
тание осуществляется от ближайшей ТП
электросетевого рай о 11 а.
Для электроснабжения объектов водо-
снабжения и санитарно-техиичесхих уст-
ройств характерны протяженные кабель-
ные линии. Станции перекачки сточных
вод располагают в отдельных помещениях
на расстоянии не менее 200 м от жилых зда-
ний и пищевых предприятий. Питание
электроустановок насосных станций осу-
ществляют кабельной линией (рис. 14.12)
напряжением 380 В. Длина кабеля распре-
делительной сети объектов отдела водо-
снабжения и санитарно-технических уст-
ройств железнодорожного узла составляет
800—1000 м. Питание насосных станций
предусмотрено от двух независимых источ-
ников. Из-за отдаленности объектов от
ТП в отдельных точках сети наблюдается
падение напряжения в пределах 2—6% но-
минального.
Электроснабжение объектов вычисли-
тельной техники осуществляется кабель-
ными линиями напряжением 380 В от ТП
электросетевого района или городской се-
ти. ЭВМ получают питание от мотор-гене-
раторных установок с электродвигателями
мощностью от 75 до 125 кВт. Для обеспе-
чения нормальных условий работы ЭВМ
186
Рис. 14.12. Схема электроснабжения объектов водоснабжения и санитарно-технических устройств
узла
|применяются кондиционеры мощностью
10—20 кВт. Электроприемники периферий-
ных пунктов системы «Экспресс» питаются
от ТП вокзалов.
§ 14.5. Трансформаторные
подстанции
Для приема и распределения энергии
на напряжении 6—10 кВ и питания силовых
и осветительных нагрузок промышленных
предприятий транспорта, поселков, же-
лезнодорожных станций и узлов приме-
няются распределительные пункты (РП),
закрытые трансформаторные (ТП) под-
станции и комплектные трансформаторные
подстанции (КТП) различных типов.
Распределительные пункты 6—10 кВ
табл. 14.11) сооружаются, как правиле.
:-а крупных железнодорожных станциях
узлах, а также на промышленных пред-
приятиях транспорта и служат для рас-
пределения энергии, получаемой от под-
танций энергосистем, тяговых подстан-
ций или электростанций на напряжении
т-10 кВ.
Типовые проекты РП предусматрива-
ют три основные схемы их питания: по
двум параллельно работающим линиям;
по двум линиям, из которых одна рабочая,
а вторая резервная с автоматическим вклю-
чением резерва (АВР); по двум раздельно
работающим линиям с АВР секционного
выключателя РП. В распределительном
пункте III РПК-2Т питание предусмотре-
но по трем линиям, из которых две рабо-
тают параллельно на две полусекции шин,
секционированных разъединителями, а
третья — отдельно на вторую секцию шин.
Между секциями шин предусмотрено уст-
ройство АВР.
Оборудование РП размещается в от-
дельно стоящем кирпичном здании. РУ
6—10 кВ комплектуются из камер завод-
ского изготовления КСО-272, щит 0,4 кВ —
из панелей одностороннего обслуживания
ЩО-70, Часть РП разработана совмещен-
ными с диспетчерскими пунктами электро-
сетей (с индексом «д») и может быть приме-
нена при телемеханизации сети 6—10 кВ.
Закрытые трансформаторные подстан-
ции 6—10 кВ (табл. 14.12) предназначе-
ны для питания силовых и осветительных
нагрузок, а также для приема и распре-
деления энергии на напряжении 6—10 кВ.
Такие подстанции сооружаются в горо-
Таблица 14.11
Основные характеристики РП 6— 10 кВ различных типов
Тип Число и мак- симальная мощность силовых трансформа- торов, кВА Характеристика 1 Габариты в плане (по осям), м Строитель- ный объем здания, м3 Площадь застрой- ки, м2
отходящих линий 6—10 кВ вводов 6—10 кВ
Г.РПК-1Т 1X630 12 X 8,76 522 117
ПРПК-2Т .1РПК-1Т-Д 2X630 1Хбзо • 8 кабелей 2 кабеля 12X11,2 24,38 X 8,76 659 1072 153 241
.".РЛК-2Т-Д 2X630 21,38X11,2 1166 262
ЧРПВ-1Т-Д 1X630 4 ВЛ 2 ВЛ 15,14 X 5,6 900 101
.’ПРПК-2Т 2X630 12 кабелей 3 кабеля 16,5 XI 1,2 894 201
187
Таблица 14.12
Основные характеристики трансформаторных подстанций
Тип Число и макси- мальная мощ- ность силовых трансформато- ров. кВА 1 Характери- стика отхо- дящих линий 6—10 кВ Габаритные размеры в плане (по осям), м Строитель- ный объем здания, м3 I Тлощадь застройки, м2
К-Т1-400 м3 1X400 1 1 кабель 5.75X2,5 67,1 18.8
\-Т 1-630 м3 1Хбзо / 6,65X2,5 82,8 22 4
Х-Т2-400 м3 2X400 I 5,75X5,25 128,7 35,9
\-T2-630 м3 2X630 J 6,75X5.25 165.6 43,6
\-31-400 м3 1X400 1 5,75X4,65 127,2 32,2
<-31-630 м3 1X630 / 6,75X4,7 150.8 37.7
<-42-400 м3 2X40(3 9.35X4.65 211.0 52,0
\-42-630 м3 2X630 - 4 кабеля 9,8X5.55 263.0 65.0
ССК-42-С30 м3 2X630 1 12.55Х5,-55 337.6 82,4
>-Ti-...! , 1X400 1 ВЛ 5 75X2,5 117 5 20.7
3-21-16(1 м3 1X160 о ВЛ 4 4V2 б 125,7 17,3
3-41-400 м3 1X400 J 4.2X3,14 149,0 I 3 °.
3-42-4С0 м3 2X400 4 ВЛ 4.4X5.! 232,0 39.0
примечание. В ТП типа КСК-42 м3 устанавливается гомпледтЕая
HuBF.a i л'у о—lu кВ для клиггусащш реактивней ысдд нести
хах, поселках, на крупных ткелезнодо-
южных станциях и узлах.
Оборудование ТП размещается в от-
дельно стоящем кирпичном здании. Си-
говые трансформаторы, распределитель-
гое устройство (РУ) 6—10 кВ и щит
),4 кВ располагают в отдельных помеще-
гиях. РУ 6—10 кВ комплектуется из ка-
. op КСО-366, а при необходимости осу-
ществления АВР ::а резервном вводе —
1з ib'.’cp KCO-26G и КСО-272. Распреде-
штелм'ь.й ипт 0,4 кВ од.чс.-горсянего
..бив >л»!»а;:!1Я •сщшлект' етсд из панелей
I1': .(.
1<О грзнсф -jTMETOpHUe под-
pi С ! >- Л 2. 11ЛД-?рОЖПС :L •-Tciil'. Т.П.
j <i S Ъ с 3 ,'i (j а, ОС Г <а I1C1LO *£ И ЫХ П V ii КТи Ь-, fl с Ь < с 3 -
;ов, льнс-йнолутсвых зданий на перегонах,
,,ля натагяя нагрузок СЦБ.
На нсэлектрифицированных дорогах
I на участка;;, электрифицированных на
.госте я ином токе, где, как правило, соору-
жаются воздушные продольные линии
10 кВ, применяют КТП 10 кВ различной
мощность (табл. 14.13). На станциях, где
имеются сети напряжением 6 кВ, применя-
ется KTII 6 кВ. На участках железных
lopor, электрифицированных на пере-
иенном токе, для продольного электро-
:набжения сооружаются, как правило,
пинии системы ДПР 25.кВ. Для отбора
нощности эт линии ДПР разработаны спе-
гиальные КТП напряжением 25 кВ (табл.
14.14).
КТП-1,25 (рис. 14.13) и 2,5 кВ-А —
открытого типа, устанавливаются на од-
гостосчной железобетонной опоре. На
заме КТП размещены: двухполюсный
разъединитель, силовые предохраните-
ли и трансформатор, шкаф низковольт-
ной аппаратуры. В комплекте с КТП по-
:т;.; л;. ются траверса с изоляторами вг.о-
Таблица 14.13
Основные технические данные КТП 6—10 кВ
Тип V * ‘1 Т.ТОПЩОЭД Напряженно нт вторичной crop он с. Г- 1 Maced КП I с трансфор- матор им
КТП-1,25.6 ИД j 23С 209
ТП-1Г/ Д •/ Л .64
254
Г ~ ; т _ ’ ’ ! J -108
- Щ- ЬщС) :о 23'® 422
Однофазные з„дъе,мно-опус:жь:с
КТП-П-К-1,25/6 ПС1 1,25 230 193
К'ГП-П-А-1,25/3 (10) 1,25 230 190
КТП-П-К-2,5/6 (' 1 О' 2,5 230 248
КТП-П-А-2,5/6(10) 2,5 230 245
Трехфазные
КТП-25,'6(10) 25 400/230 780
КТП-40/6Н0) 40 400/230 800
КТП-63/6(10) 63 400/230 1010
КТП-100/6 (10) 100 400/230 ИЗО
КТП-100/6(10) 160 400/230 1320
КТПНС-250.6(10) ’ 250 400/230 2981
КТПНС-400/6(10| 400 400/230 3510
КТ: 'ПС-630/6НО) 630 400/230 4480
Примечание. Конструкции подъем но-спуск-
ных КТП разработаны с хомутами для креплени*
на споре контактной сети (КТП-П-К) или и а с’.--
ре ВЛ СЦБ (КТП-П-А).
188
Таблица 14.14
Основные технические данные КТП.25 кВ
Тип Мощность кВ-А Напряжение на вторичной стороне, В Масса КТП с трансфор- матором, кг
КТП-П-2/25 2 230 250
КТП-2/25 2 230 170
КТП-4/25 4 230 250
КТП-10/25 10 230 475
КТП-25/25 25 , 1035
КТП-100/25 100 ! 400/230 1760
КТП-250/25 250 ? 2775
КТП-400/25 4С0 ) 3710
да и разрядниками и складная лестница
КТП устанавливают на железобетонной
стейке опоры контактной сети или опоры
автоблокировки. Подключение КТП-1,25
и 2,5 кВА к ВЛ 6—10 кВ производится
без установки дополнительных разъеди-
нителей.
КТП-4-4- 160 кВ-А — закрытого ти-
па, наружной установки. Подстанции сос-
тоят из металлического шкафа с отсека-
ми высокого и низкого напряжения и си-
лового трансформатора. На шкафу смон-
тированы проходные изоляторы ввода,
разрядники и траверсы для отходящих
воздушных линий низкого напряжения.
Габаритные размеры однофазных КТП-4
и 10 кВА (рис. 14.14) составляют 1,3 X
X 1,4.": м, а тредфазных (рис. Л.151 —
1,15 X 1,3 м.
КТП устанавливаются на • нтдмел-
те, состоящем из двух Т-сбразпих .:;еле-
зобегонных стоек. Предусматривает.!* ог-
раждение КТП размером 4 >; 4 ; (в кла-
не), состоящее из железобетонных стол-
бов и деревянной обрешетки высотой 2 м.
Заземление КТП выполняется на контур,
сооружаемый вокруг нее. Сопротивление
контура заземления принимается в соответ-
ствии с Правилами устройства электро-
установок.
Подключение КТП-4-У160 кВ.А к ВЛ
6—10 кВ выполняется через разъедини-
тель, устанавливаемый на отдельно стоя-
щей опоре или на опоре контактной сети.
Разъединитель с ручным приводом постав-
ляется заводом комплектно с трансформа-
торной подстанцией.
У однофазных КТП отходящие
фидеры выполнены двумя воздушными
линиями, у трехфазных — четырьмя, у
КТПНС-250/6 (10) — шестью воздушны-
ми или кабельными линиями, у
КТПНС-400/6 (10) и 630/6 (10) — восьмью
воздушными пли кабельными линиями.
КТП-2/25 (рис. 14.16, 14.17 и 14.18)
и КТП-4/25 — однофазные, столбовые
подстанции соответственно с одним и дву-
мя трансформаторами 3HOM-35-65. От-
ходящие линии выполнены двумя воздуш-
Рис. 14.13. Схема подключения КТП-1 25/6(10) к
ВЛ 6(10) кВ на опорах контактной сети:
/— стойка железоС-етснной опоры ВЛ СЦБ; 2 —
КТП; 3— провода АС; 4 — провода ВЛ 6<10) кВ
Рис. 14.14. Схема подключения КТП-4,6(10) в
10/0(10) к ВЛ 6(10) кВ на опорах контактной сети:
/ — фундамент; 2 —КТП; 5 — разъединитель двух-
полюсный РЛНдА-10.230 с приводом ПРН-10М;
4 — провода АС; 5 — провода ВЛ 6(10) кВ; о — про-
вода ВЛ до 1 кВ, 7 — железобетонная стойка
споры 2.1 СЦБ
189
ff
5
Рис. 14.15. Схемы подключения КТП 25-4-160/6(10) к ВЛ 6(10) кВ при установке разъединителя на
опоре контактной сети (о) и на самостоятельной опоре (б):
/ — фундамент; 2 — КТП; 3 — разъединитель трехполюсный РЛНДА-10/250 с приводом ПР1-1-10М;
4 — провода АС; 5 — провода ВЛ 6(10) кВ; 6 — железобетонная стойка опоры ВЛ СЦБ; 7 — прово-
да ВЛ до 1 кВ
ними или кабельными линиями. КТП
имеет раму с хомутами для крепления на
стойке железобетонной опоры контактной
сети.
На раме крепят силовой трансформа-
тор, шкаф фидеров 220 В, изоляторы вы-
водов низкого напряжения, складную лест-
ницу для подъема на опору.
Комплектно с трансформаторной под-
станцией поставляется траверса с изоля-
тором ввода VKL-60/7, а также однопо-
люсный разъединитель, предохранитель
и разрядник, устанавливаемые на опоре
контактной сети или на отдельно стоящей
эпоре.
Предусматривается блокировка лест-
ницы КТП с приводом разъединителя с
омбщью механических блок-замков 31-0,
оставляемых комплектно с трансформа-
торной подстанцией.
Трансформаторная подстанция КТП-10/25—
однофазная, с трансформатором ОМ-Ю/27,5,
трансформаторные подстанции КТП-25/25,
КТП-100/25, КТП-250/25, КТП-400/25 —
трехфазные с трансформаторами соответ-
ственно ТМ-25/25-ТМ-400/25 представляют
собой открытую металлическую конструк-
цию с установленным на ней оборудо-
ванием. Отходящие от них фидеры выпол-
нены воздушными или кабельными линия-
ми. Габаритные размеры КТП-10/25 со-
ставляют 1,7 X 1,3 м, габаритные размеры
остальных КТП на 25 кВ — 2,64 X 2,4 м.
На металлической конструкции в
КТП-10/25 и КТП-25 25 устанавливаются:
силовой трансформатор, шкаф фидеров
и изоляторы воздушных выводов низкого
напряжения. Разъединитель с приводом,
предохранители и разрядники поставляют-
ся комплектно с трансформаторной подстан-
цией и устанавливаются на опоре контакт-
ной сети или отдельно стоящей опоре.
КТП-100/25 (рис. 14.19, 14.20 и 14.21)
и КТП-400/25 состоят из силового транс-
форматора, шкафа фидеров и изоляторов
воздушных выводов низкого напряжения,
предохранителей и разрядников 25 кВ.
Разъединитель с приводом поставляется
комплектно и размещается на опоре кон-
тактной сети или на отдельно стоящей
опоре.
КТП-10-9400/25 устанавливают на фун-
даменте, состоящем из двух Т-образных
железобетонных стоек. Предусматрива-
ется ограждение КТП, выполняемое из
железобетонных столбов и деревянной
обрешетки высотой 2 м.
Все работы на КТП, в том числе любые
в распределительном шкафу низкого на-
пряжения, производят только при снятии
напряжения, т. е. при отключении разъе-
динителя со стороны ДПР 25 кВ. Преду.
190
Рис. 14.17. Принципиальная схема КТП-2/25:
Р — разъединитель однополюсный РНД-ЗЗОООО с
приводом ПРН-110 м; РТ — разрядник трубчатый
рТ-35/0,8-5; Пр1 — предохранитель ПКШ-35; Тр —
трансформатор 3HOM-35-65; ПП — искровой про-
межуток (7пр = 400 4-809 В; В1 — выключатель ка
вводе 0,23 кВ ПВ М-2-10; В2, ВЗ — выключатели
фидеров 0,23 кВ ПВМ.-2-iO: Пр2— предохранители
ПР-2 фидеров 0,23 кВ
Рис. 14.16. Установка КТП-2/25:
1 — железобетонная стойка опоры контактной се-
ти; 2—траверса с изолятором ввода; 3 — транс-
форматор 3HOM-35-65; 4— рама КТП; 5 — шкаф
фидеров 0,23 кВ; 6 — складная лестница; 7—-за-
земляющий спуск
Рис. 14.18. Схема подключения КТП-2/25 и
КТП-4/25 к линии ДПР:
1 — железобетонная стойка опоры контактной сети
СКЦ’4,5/10,8; 2 — КТП; 3 — провода АС; 4—кон-
струкция с однополюсным разъединителем, пре-
дохранителем и разрядником 25 кВ; 5 — запираю-
щий контур СК-6
191
’--разъединитель \в\ хполюсный РЯД-55/1000 с
отводом ПРИ-НОм; ВТ— разрядник трубчатый
I 35/0,8-5; Пр1— предохранитель ПСИ-35; Tpl -—
1 ансформатор трехфалный 25/0.4 кВ ТМ-100/25;
"’25: 400/25; Тр'2, ТрЗ. 7’94 — трансформаторы
: i'K-20; Wh, vurh — счеинжи активней и роак
зной энергии; В1— рубильник пли автоматяче-
:ий выключатель на вводе 0,4 кВ; В2, ВЗ, В4 —
.бильники фидеров 0.1 кВ: Пр?— предохраните-
: ПР-2 фидеров 0,4 кВ; П11 — искровой промежу-
\ В?пр = Юй— 800 В. 31-0 — блок-замок аппара-
туры МБ Г
•атривается блокировка калитки ограж-
т.;:ия КТП с приводом разъединителя с
' эу.ощью блок-замка, входящего в ком-
-тект КТП.
Кроме указанных типов КТП, Симфе-
: польским электротехническим заводом
спускаются комплектные подъемно-опус-
-. ь:е подстанции КТП-П-2/25 (рис. 14.22
14.23) мощностью 2 кВ-А (с одним
,реформатором 3HOM-35-65), предна-
-аченные для питания сигнальных точек
ТБ от линии ДПР. КТП-П-2/25 уста-
_=ливается на несущей опоре контактной
z*;i. При этом обеспечивается высокий
: : зень безопасности обслуживания, так
все ревизионные работы выполняют
земли, опуская подвижную тележку с
' г.дованием вниз.
Рис 14.21 Схема подключения КТП
} ч- 14к» 25 к линии ДПР при установке рагь-
единии’.тя на опоре кс-нтакгпой сети
/ — фундамент: 2 — КТП. 3 — разъединитель
двухполюсный РНД-35/1000; 4— провод Марии АС:
5 — запирающий контур С К-6
Рис. 14.22. Принципиальная схема КТП-П-2/25:
ш/, ш2, шЗ — штепсельные разъемы; Пр1 — предо-
хранитель ПКТН-35; Тр — трансформатор
3HOM-35-65; В — выключатель ПВМ-2-10; Пр2 —
предохранители ПР-2 фндеров 0г23 кВ
те-,. 1426
193
Рис. i4.23. Установка комплектной подъемно-опускной КТП-П-2/25 (а) и схема подключения ее
к линии ДПР (б):
1 — изоляторы ОНС-35-500; 2 — предохранитель ПКТН-35; 3 — трансформатор однофазный
3HOM-35-65; 4 — разрядник трубчатый РТ-35/0,8-5; 5 — шкаф фидеров 0,23 кВ; 6 — лебедка; 7 —
заземляющие спуски; 8 — КТП-П-2/25; 9 — провод марки AC; 10 — запирающий контур СК-6
94
§ 14.6. Учет расхода электроэнергии
. .'треоители электроэнергии имеют
;-.:ТЧИКИ активной энергии для учета элек-
77 .энергии, получаемой от электроснаб-
орагаиизаций, и расчета за нее;
-:с-тс электроэнергии, отпускаемой суб-
•'снентал, хозяйственно-бытовым и дру-
7.<у “отребнтелям и расчета с ними; уче-
та электроэнергии, потребляемой цехами
стл-пьцыми агрегатами, контроля за
- б.т:?.д-:гием удельных норм расхода элек-
троэнергии и других целей технического
учета по усмотрению потребителя.
Потребители с присоединенной мощно-
;ть:-? 100 кВ-А и более имеют также счет-
’-п-'и реактивной энергии для: определе-
ния фактической реактивной нагрузки
потребителей, на которые распростра-
няется шкала скидок и надбавок к тари-
фу на электроэнергию за компенсацию
реактивной мощности; учета реактивной
энергии, отдаваемой или потребляемой
компенсирующими устройствами потре-
бителя, если это оговорено условиями рас-
чета; технического учета по усмотрению
потребителя.
Расчетные счетчики электроэнергии,
как правило, устанавливают иа границе
между электросетевыми районами или
электроснабжающей организацией энер-
госистемы и потребителем (депо, вокзал,
дистанция и др.). Они должны соответст-
вовать стандартам, иметь на винтах, кре-
пящих кожух, пломбу с клеймом госу-
дарственной поверки и пломбу электро-
снабжающей организации на крышке. Класс
точности расчетных счетчиков непосред-
ственного включения (без измерительных
трансформаторов) должен быть для актив-
ной энергии не ниже 2.5, а включенных
через измерительные трансформаторы для
активной и реактивной энергии — не ни-
же 2. Для присоединений с мощностью
Таблица 14.15
Технические характеристики счетчиков
Предельное значение из'ле-
Тип пр'сдг.дьние значение измеряемого тика. А, при включении ряемого напряжения, В, при включении
непосред-
j через ТТ через TH и через ТТ через TH
2АЗ-И670М : Азу-летом 2АЗ-И670Д : -И670Д : Ч1672М ". А4У • -372М Т А4-П672Д 2 54У-И672Д 7";-П673М ' ' 1167354 :"'4-И373Д :?-А‘-П673Д "‘."-116'4 " ;;у-::674 '"4-11675 ’ --‘(675 3?4-'. !676 :.~у <1676 : А-Д677 : "8 : • :-:.‘бзо ‘ 1680 . ' 20-11470) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 ) 1 I 3 0 0 2 2 2 lOiO iC IQ Ю LQ 5; 10 5; 10 5; 10 5; 10 5: 10 5; 10 5: 10 5; 10 5; 10 20. 30. 50 ' 20;30; 50 - 5; 10 о; 19 5; 10 (104-2 000)/5 (10-1-2 000).’5 (204-2 000)/5 (204-2 000)/5 (204-2 000)/5 — (204-2 000)/5 (104-2 000)/5 <204-2 000)/5 ,204-2 000) /5 (104-10 000)1,5 (204-10 00011.с - (54-2 000)/5 1; 5 (54-2 000)/5 1; 5 5 5 (54-2 000)75 I; 5 <54-2 000)2 1; ." (54-20 000)/5 1; 5 (54-20 000)/5 1. 5 1; 5 1; 5 127: 220: 380 127; 220; 380 220; 380 220: 380 12": 220; 380 127: 220; 380 127; 220; 380 220: 380 220: 380 127: 220; 380 127: 220; 380 380; 500; 600 380; 500; 600 127; 220 ’ 10; 127: 220- 38(1 127; 220 (3804-35 000)7100 100; 12": 220; 380 (3804-35 000)/100 100. 127; 380 220: 380 200: 380 (3804-35 000)7100 100; 127: 220: 380 (3804-35 000)7100 100; 127: 220. 380 (3804-35 0001/100 100; 127; 220; 380 200: 380 (3804-35 000/100 100; 220; 3S0 100: 2-20: 380 106: 220: 380
195
более 10 мВт рекомендуется применять
счетчики активной энергии классов 1
и 0,5. Наибольшее распространение по-
лучили трехфазные двухэлементные и
'трехэлементные счетчики (табл. 14.15).
В осветительных системах и в силовых се-
|тях в порядке исключения применяются
однофазные счетчики.
Трансформаторы тока (ТТ) и напря-
жения (TH), через которые включают счет-
чики, должны быть класса 0,5. Допуска-
ется использовать одни и те же трансфор-
маторы для приборов учета, измеритель-
ных приборов и устройств защиты при ус-
ловии, что нагрузка вторичной обмотки не
превысит номинальную. При техническом
учете расхода электроэнергии допускает-
ся применять трансформаторы тока клас-
са 1.
Счетчики, предназначенные для вклю-
чения через измерительные трансфор-
маторы с определенными коэффициентами
трансформации, показывают расход элек-
троэнергии в кВт-ч (квар-ч) непосредст-
венно или его можно определить, умно-
жив показания на коэффициент, простав-
ленный на счетчике справа от последнего
знака шкалы. Если коэффициенты транс-
формации измерительных трансформато-
ров не соответствуют указанным в таблич-
ке счетчика, необходимо рассчитать ко-
эффициент трансформации
к = (ктт ктн) . (к^ ктн) (
где кч'т и к'н— коэффициенты трансфор-
мации трансформаторов то-
ка и напряжения, к кото-
рым присоединен счетчик;
к".. и к"в — коэффициенты измеритель-
ных трансформаторов, ука-
занные на табличке счетчика.
Учитывают расход электроэнергии
раздельно по силовым и осветительным
электроустановкам. При организации
учета расхода электроэнергии необхо-
димо: устанавливать счетчики на конст-
рукциях, не подвергающихся сотрясени-
ям и вибрации; располагать счетчики на
высоте 1,4—1,7 м над уровнем пола; со-
гласовывать с электроснабжающей ор-
ганизацией вынужденное нарушение уче-
та при работах в распределительных уст-
ройствах; согласовывать сроки снятия
показаний расчетных счетчиков; изве-
щать электроснабжающие организации
о неисправностях приборов учета; до-
пускать работников энергосистемы для
проверки или замены расчетных счетчи-
ков.
Число счетчиков для технического
учета определяют на основании технико-
экономического расчета исходя из тех-
нически обоснованных норм расхода
электроэнергии. В качестве критерия ис-
пользуется [15] наименьший годовой рас-
ход электроэнергии U''rnin в кВт-ч/год (при
расходе ниже U''lnin затраты на приборы
и нормирование не окупаются в заданный
нормативный срок):
mln ДГД(1— /7Д)
где A IF — среднегодовая экономия элек-
троэнергии по цеху, мастерской, депо или
дистанции в целом, полученная в ре-
зультате применения учета и нормирова-
ния в относительных единицах; A IF —
= 0,014-0,04; Ц — расчетная цена еди-
ницы электроэнергии 0,02—0,09 руб/кВт-ч;
Лд = 0,6 — максимальная доля общей
экономии электроэнергии, стоимость ко-
торой выделяется для премирования пер-
сонала; рп — нормативный коэффициент
эффективности капитальных вложений;
Ку — единовременные затраты на приоб-
ретение и установку счетчиков, руб/год;
Иу — ежегодные расходы на обслужи-
вание счетчиков, руб/год; Ии — текущие
расходы, связанные с разработкой я со-
вершенствованием норм расхода электро-
энергии, руб/год.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Асинхронные электродвигатели единой серии
А2 и АО2 мощностью от 0,6 до 100 кВт. Каталог-
справочник. М„ Информэлектро, 1969. 46 с
2. К а р в о в с к и й Г. А., Окороков
С. П. Справочник по асинхронным двигателям и
пускорегулнрующей аппаратуре. М., Энергия, 1969.
255 с.
3. Электротехнический справочник. Тома 1—3.
Под ред. П. Г. Грузинского и др. М_, Энергия,
1974. 776, 752, 568 с.
4. Силовые преобразователи (сводный ката-
лог) 05.03,31—71 М., Информэлектро.
5. Потребление и экономия электроэнергии в
стационарной энергетике железнодорожного транс-
порта. Под общ. ред. А. Н. Поплавского М.,
Транспорт. 1976. 216 с.
6. Методика определения норм расхода элек-
троэнергии на эксплуатационные нужды электро-
возных и тепловозных депо. М., Транспорт 1970
<80 с. (Мин-во путей сообщения).
7. Методика определения норм расхода элек-
троэнергии на эксплуатационные нужды д-.-по мо*
торваынного подвижного состава. М... 1ранспорт,
1972. 32 с (Мин-во путей сообщения).
8. Методика определения норм расхода элек-
троэнергии на эксплуатационные нужды вагонно-
го хо'-лшепза М.. Транспорт. 1973 54 с. (Мин во
путей сообщения).
9. Методика определения норм расхода элек-
троэнергии для объектов пассажирской службы.
М„ Транспорт, 1975 32 с.
10. .Методика определения норм расхода элек-
троэнергии для объектов грузовой службы М.,
Транспорт. 1976. 32 с.
11. Методика определения норм расхода элек-
троэнергии для объектов служб гражданских со-
оружений и отделов и саиитарно-технических уст-
ройств. М., Транспорт, 1975. 31 с. (-Мин-во путев
сообщения).
12. Временная методика определения норм рас-
хода электроэнергии на эксплуатационные нужды
объектов службы движения. М., Транспорт, 1976.
16 с. (Мин-во путей сообщения).
13. Методика определения норм расхода элек-
троэнергии на эксплуатационные нужды объектов
службы пути. М., Транспорт, 1976. 32 с. (Мин-во
путей сообщения).
14. Методические указания по определению
норм расхода электроэнергии для стационарных
потребителей отделения дороги. М., Транспорт
1978. 45 с. (Мин-во путей сообщения).
15. Организация учета расхода энергии на
промышленном предприятии. М.» Информэлектро
1969. 55 с.
196
Глава 15
ОСВЕЩЕНИЕ СТАНЦИЙ
§ 15.1. Назначение и нормы освещения
Продолжение
Основным назначением осветительных
.становок железнодорожных станций
-зляется обеспечение безопасности дви-
-ения поездов и маневровых передвиже-
-;:й, безопасности пассажиров при по-
;дке в вагоны и высадке из вагонов, бес-
ггебойной и безопасной работы обслу-
- икающего персонала и охраны грузов.
Чд станциях освещают сооружения для
сглуживания пассажиров, междупутья
соков приема и отправления поездов,
г .изводства погрузочно-разгрузочной
маневровой работы, экипировки, тех-
веского обслуживания и ремонта иод-
»:?.ного состава, а также места встречи.
' зздов дежурными по станциям, склады,
• езды, а при необходимости также дру-
кути и пункты. Освещение не должно
дшать видимость и различимость сиг-
: л оных огней.
Искусственное освещение, кроме того,
ыляется одним из факторов, обеспечпваю-
улучшение условии труда и снижаю-
опасность производственного трав-
гизма в темное время.
Освещение станций выполняется в
. тветствпи с «Отраслевыми нормами
. к;, сственного освещения объектов жс-
- Задорожного транспорта» (1973 г.). Об-
..союзные нормы освещения приведены в
-дП П-4—79 «Естественное и искусствен-
. освещение». Нормы (табл. 15.1) явля-
Наименование станций,
парков, путей, территорий
tf =
я <и
ф g
CQ й
О х
Таблица 15.1
Нормы освещения открытых территорий
" .именование станций,
эч^в. путей, территорий
гтировочные и крупные
-стковые станции:
-ути и горловины парков
“эиема и отправления
-ути надвига составов на
. ?ку
-час то к расцепки
зегпшна и спускная часть
г: эки
тормозные позиции на
“одгорочных путях на
гасстоянии 250—300 м
5
10
10
10
Вз, Г
от первой разделительной
стрелки
хвостовая горловина
сортировочные, вытяж-
ные пути, пути транзит-
ных парков
Остальные участковые стан-
ции:
пути и горловины парков
приема и отправления
горловины сортировочных
парков
пути сортировочных пар-
ков, маневровые, вытяж-
ные- пути
Пути и юрловниы:
опорных промежуточных
станций с большой мест-
ной работой
ост альпых промежуточных
станций, разъездов п об-
гонных пунктов
Пути пассажирских техни-
ческих станций
Пути отстоя моторвагонных
секций, локомотивов, ваго-
нов п прочего подвижного
состава
Пассажирские платформы:
внеклассных станций
с интенсивным размером
пассажиропотока
со средним размером пас-
сажиропотока
с малым размером пасса-
жиропотока
Переезды:
категории 1
» II
» III
» IV
10
10
5
3
10
5
1
1
5
2
10
5
4
2
5
3
2
1
Г
Г
Г
Г
Г
Г
г
г
г
г
Гп.!
Г„л
Г пп
Гп.т
Гпер
Гпер
Гпер
Гпер
Примечание. Обозначение поверхностей, на
которых нормируется освещенность: Г, Гпл,
Гпер — горизонтальная на уровне соответственно
земли, поверхности платформы, полотна переез-
да; В! и Вз — вертикальная вдоль оси пути на
уровне соответственно I н 3 м от поверхности
земли.
197
клея осязательными при проектировании
искусственного освещения строящихся и
реконструируемых объектов.
Освещение пассажирских платформ за-
висит от размера пассажиропотока (табл.
15.2).
Таблица 15.2
Характеристика пассажиропотока
Пассажиропоток Годовое число пассажиров, тыс. чел.
Отправление дальних и местных пассажиров Прибытие и отправление на участках пригородно- го движения
Малым Средний Интенсивный Особо интен- сивный до 200 200-600 600—2000 более 2000 до 100 100—300 300—1000 более 1000
§ 15.2. Источники света
Основными электрическими и световы-
ми характеристиками источников света
являются следующие: номинальное на-
пряжение, а для газоразрядных ламп,
работающих с балластным резистором,
напряжение на лампе, В; электрическая
мощность Р, Вт; номинальный световой
поток Ф, лм; световая отдача Ф/Р, лм/Вт;
средняя продолжительность горения, ч;
цветность излучения, характеризуемая
цветовой температурой, К.
Для освещения открытых территорий
станций применяются лампы накалива-
ния общего назначения, лампы накачи-
вания с иодным циклом (кварцевые гало-
генные), люминесцентные, ртутные дуго-
вые высокого давления с исправленной
цветностью ДРЛ и дуговые ксенонозью
ДКсТ. Перспективными являются ртут-
ные металлогалогенные лампы ДРИ и
дуговые натриевые высокого давления
ДНаТ (табл. 15 3).
Выбор типа и мощности источника све-
та зависит от типа осветительных прибо-
ров и способа их размещения, которые в
свою очередь определяются характером
освещаемой территории и нормируемой
освещенностью. Основными факторами при
этом являются снижение расхода элек-
троэнергии и трудоемкости эксплуатации
осветительной установки. Источники све-
та с большими световой отдачей и сроком
службы применяются в крупных освети-
тельных установках, в установках с<>
сложными условиями эксплуатации, свя-
занными с трудностью доступа к освети-
тельным прибор а.".
§ 15.3. Осветительные приборы
Осветительный прибор — устройства,
состоящее из лампы или ламп и освети-
тельной арматуры, предназначенной в ос-
новном для перераспределения светового
потока и защиты глаз от слепящего дей-
ствия, и содержащее необходимые дета-
ли для крепления и защиты ламп, а так-
же для их присоединения к питающей се-
ти. Осветительные приборы принято де-
лить на две группы: ближнего действия —
светильники, осуществляющие перерас-
пределение светового потока лампы внут-
ри значительных телесных углов, и даль-
него действия — прожекторы, концентри-
рующие световой поток в относительно
малых телесных углах.
Основными светотехническими харак-
теристиками осветительных приборов яв-
ляются:
кривая силы света 1а («) (рис. 15.1),
коэффициент усиления ку — отноше-
ние максимальной силы света ’ осветитель-
ного прибора /иах (или силы света в дан-
ном направлении) к среднесферической
силе света источника /Ср.сф = Фл/4я; для
трубчатых светильников коэффициент уси-
ления определяется отношением силы све-
та светильника в данном направлении к
силе света трубчатой лампы в том же на-
правлении;
защитный угол (для светильников) —
угол, характеризующий зону, в пределах
которой глаз наблюдателя защищен от
прямого слепящего действия лампы;
угол рассеяния (для прожекторов);
различают номинальный и полезный углы
рассеяния. Под номинальным углом рас-
сеяния принято понимать ширину свето-
вого пучка, в пределах которого сила све-
та снижается до 0,1/тах. Полезным углом
рассеяния называют угловую ширину
пучка прожектора, в пределах которой
обеспечивается необходимая освещенность
для заданных условий примгнения про-
жекторов;
к п. д. — коэффициент, показываю-
щий. какую долю составляет световой
поток осветительного прибора, работаю-
щего в тайных условиях среды, от свето-
вого потока установленной в нем лампы.
В зависимости от распределения силы
света в пространстве (формы фотометри-
ческого тела) осветительные приборы, в
Рис. Зависимости силы света or угла
между осью симметрии светильника и заданным
направлением силы света в различных мерк.тар-
ных плоскостях (|5 — угол между ЭТИМИ ПЛОСКО-
сп.ми) для светильников (а) и прожекторов (о г
1 — в вертикальной плоскости вверх: 2 — в вер-
тикальной плоскости вниз; 3 — в горизонтальной
плоскости
198
Таблица 15.3
Основные данные источников света
Наименование Тип Мощность, Вт Напряжение иа лампе, В *s t о * и - О tai 5g Я О О Е Световая отдача, лм/Вт Средняя продол- жительность горения, ч Цветовая температура, К Тип цоколя Размеры, мм
сх о S сЗ S длина
"змгты накали- Г220-150 150 220 2000 13,3 1 Р27/25-1 81 170
освети- Г220-200 200 220 2800 14 Р27/27-1 81 170
е.-._:-:ые общего Г220-300 300 220 4500 15 Р27/32-2 112 232
•л значения 1 1000 2750— Р40/45-1
Г220-500 500 220 8 200 i 16,4! 2900 Р40/45-1 112 232
Г220-750 750 220 13 100 ! 17,5! Р40/55-2 152 335
Г220-1С00 10001 1 220 18 500 i 18,51 i Р40/55-2 । 152 335
7-уды накали- КГ220-1000-5 1 000 220 22 000 22 2000 3200 189
кварце- КГ220-1500 1 500 33 000 Специ- 10,5 254
- - галогенные КГ220-2000-4 2 000 44 000 альный 335
КГ220-5000 5 000 110 000 —- —
КГ220-10000 10 000 220 000 — —
:”ы люми- ЛБ40 4 10 104 3000 ! 7 с 10 000 3-100 Ц2Ш13/35 38 1214.4
: дентные ЛБ80-4 80 102 5220 1 65 1515
~утные J i
izibi птутные ДРЛ 80 «0 1 1 о 2 800 35 3000 73 167
_:?ые высо- ДРЛ-125 125 125 4 800 1 ,58,5 3000: Р27/32-2 77 187
давления ДРЛ 250 250 140 10 500 42 5000 Р40/55-2 91 227
глрапленной 3500—
“ -‘.ОСТЬЮ ДРЛ 400 400 135 19000 ! 48,5 6000 5000 Р40/55-2 122 292
ДРЛ 700 700 1-±0 33 000 ! 47 3000 Р40/55-2 152 368
ДРЛ 1060-2 1000 140 50 000 ! 50 । i 3000 Р40/55-2 181 410
" гулы ртут- ДРИ-250 250 120* 18 700 1
г= металлога- ДРИ-500 500 135* 35 500 3000 5500 Р40/55-2 — ——
генные ДРИ-700 700 140* 45 500 122 292
~1’гпы дуговые ДКсТ-10000 10000 220 230 000 23 750** 6500 Специ- 35 1260
:т -эновые альный - *
" гчатые ДКсТ-20000 20000 380 580 000 29 35 1990
". “ъ: дуговые ДНаТ400 ч00 190 36 000* 90* 2500 2800 Р40/55-2 i 1 62 255
—. :-зь:е вы-
: давления 1
' риочтировочпи?
Фактический срок службы значительно больше
199
Основные данные светильников наружного освещения
Таблица 15.4
Способ установки Тип светильника Тип лампы Коэффициент усиления Габаритные размеры, мм Масса, кг Рисунок
Размещение на Г-об- разных опорах на трубе 0 50 мм СКЗР-125 СКЗР-250 ДРЛ 125 ДРЛ 250 2,9 2,9 860X292X148 860X292X148 8,5 8,5
СКЗР-2Х250 ДРЛ 250 3,5 1282X292X163 20,0
СКЗПР-400 ДРЛ 400 2,8 1100X450X330 25,0 "" 1 *~~Д' Л' f) учХ . i, “ “ ~ц •
РКУО1Х125/Б03-05 РКУО1Х250/Б03-04 РКУО1Х400/Б03-03 РКУО1Х700/Б03-02 РКУО1ХЮ00/Б03-01 ДРЛ 125 ДРЛ 250 ДРЛ 400 ДРЛ 700 ДРЛ 1000 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 650X283X135 855X423X205 855X423X205 1213X573X250 1213X573X250 10,5 14,5 14,5 30,0 32,0
СКЗЛ ЗХ40М СКЗЛ 2Х80М СКЗЛ ЗХ80М ЛБ -10 Л Б Ч) Л Б .30 1,8 2,0 1,8 1470X260X255 1770X260X195 1470X260X255 20,3 26,3 28,3
Подвеска па тросе 0 10 мм РСУ02Х250/Ц03-01 РСУ02Х400/Ц03-03 ДРЛ 250 ДРЛ 100 3,5 3,5 925X420X280 925X420X280 16,0 18,0' W ' VJ ' 1 i W|/ j
1 II 1 1 Hl fl ) HI ' НК 1рс | ПЛИ ГрОГс 111.1 М<• i р« >XI до К) мм ' < ; 111>Л\ (Hili’ 250цМ С.31 IP 250пМ СЗПР-250 сМ. IP. 1 ’..о ДРЛ 250 ДРЛ 250 ДРЛ 250 •> ’ 2,(» 2 Л)
СЗП-5006М СЗП-500цМ СЗП-500иМ СЗП-500 сМ Г220-500 Г220-500 Г220-500 Г220-500 4,5 5,0 4,8 3.4
С1ТП-200М СППР-125М 1Ю-300 Г220-200 ДРЛ 125 Г220-300 3,5 2,3 1,6
Подвеска на тросе диаметром до 10 мм СПЗЛ 3X40 СПЗЛ 2X80 СПЗЛ 3X80 ЛБ 40 ЛБ 80 ЛБ 80 1,8 2,0 1.8
Установка вертикаль- но на опоре 0 80 мм СВР-125 СВР-250 СВ-300 СВ-500 ДРЛ-125 ДРЛ-250 Г220-300 Г220-500 0,7 0,7 0,8
to
о
►-* Примечание. Светильники серии СКЗР, Г.КЗПР, СКЗЛ и СПЗЛ сняты с произволе!ва
!,3(> 400X530 400X530 13.3 13,5 13,5 13,5
250X506 350X505 350X505 350X505 7,0 7,0 7,0 7,0
450X320 450X380 335X300 6,0 10,0
1444X260X360 1744X260X302 1744X260X360 20,0 26,0 28,0
600X675 600X675 600X675 600X675 12,7 13,0 8,0 8,0 г
ll!i iilill ИН
202
Т а блица 15.
Основные характеристики прожекторов
Типы 'осветительного прибора — 1 — : Я . £ Е- я Ч С 7 гс U - Я 2 о s « ю ® к н £ х 1 ,.б 1|И! ’ 1 ММ rj Рисунок
Тип лампы Максимальная сила света, кд Коэффициент усиления Угол рассеяния, град, в плоскости Pt
горизон- тальной верти- кальной
ПЗС-45 Г220-1000 ДРЛ 700 ДРЛ 400 130 000 40 000 15 000 88 15,2 10 26 100 100 24 100 100 27 20,8 11,5 7,1 730x600x380 21
ПЗС-35 Г220-500 Г220-300 ДРЛ 250-2 ДРИ 500 ДРИ 250 50 000 27 600 11 700* 286 000 140000* 76 76 14* 94 94* 21 21 100* 15 15* 19 19 100* 25 25* 27 27 —— 12,9 9,5 6,3 30,9 21,6 580x460x290 10
ПЗС-25 Г220 -200 ДРЛ 125 16 000 5 400* 72 14 16 15 12 25 27 7 п> 480x363x250 8 f
। к м ; Ai i Г220-1000 100 0011 68,0
ДРЛ 700 1>‘: О'Ю 19,7
ДРЛ 400 20 000 13,2
ПСМ-40-1 Г220-500 65 000 100,0
ПСМ-30-1 НГ220-200 25 000 112,0
ДРЛ 125 5 400 14,0
ПКИ-100-1 КИ220-1000-5 75 000 43,0
пкн-1500-1 КИ220-1500 110 000 42,0
ПКН-2000-l КН220-2000-4 140 000 40,0
ИСУ01 Х2000/ К11220-2000-4 82 800 2-1,0
коз-oi
ПЗР-250\'1 ДРЛ 250 0 000 !0,:.
Ш1’-100\'1 ДРЛ 400 16 000 10 о
СЖКс-20 ДКс-Т 20000 320 000 7,0
nd
о
* Данные ориентировочные.
25 100 100 21 20 юо* 25 100 100 21 20 100* 35 40 18,3 13,2 8,2 14,7 9,1 570x530x650 500x430x520 440x330x420 9 7 6
Л*’ и
80 100 100 100 25 25 25 45 60 60 60 65 15,8 19,1 21.6 16,6 410x345x225 410x400x225 410x490x225 440x600x252 9 10 12 16 1 1 J
/4^5
f
00 (>) 60 60 45 45 6,0 7,3 560x430x475 570x535x575 16 18 4L Ъ
too 155 70 3,2 900x2440x870 150 ,/z \®i|X
Таблица 15.6
Сила света, кд, светильников
с круглосимметричным светораспределением
для условной лампы со световым
потоком 1000 лм
град СЗПР 2 50 сМ СПЗ-500 СМ i СИП-209 М СППР-125 М 110-300 СВР-125, СВР-250 СВ-300, СВ-500
0 85 120 195 160 140 22 29
10 82 100 192 155 136 28 33
20 80 80 175 140 134 35 40
30 78 70 150 135 132 40 47
40 75 65 135 137 132 46 54
50 82 75 125 155 131 50 60
55 118 80 118 170 129 53 63
60 150 145 115 180 126 56 64
65 155 270 120 175 НО 57 64
70 141 250 245 160 94 55 63
75 120 160 280 135 77 52 62
80 95 120 240 110 40 48 60
85 60 50 125 95 30 44 57
90 40 20 40 70 20 40 52
частности светильники, делятся на круг-
лосимметричные, симметричные и несим-
метричные. Круглосимметричным све-
тильникам свойственна продольная кри-
вая распределения силы света 1а (а), по-
лученная как результат сечения фото-
метрического тела любой плоскостью, про-
ходящей через вертикальную ось (ось сим-
метрии) светильника. Фотометрическое те-
ло симметричного светильника имеет ось
или плоскость симметрии. Фотометричес-
кое тело несимметричного светильника не
имеет ни оси, ни плоскости симметрии.
Симметричные и несимметричные светиль-
ники характеризуются несколькими про-
дольными кривыми распределения силы
света для плоскостей, смещенных на опре-
деленный угол (3.
Распределение силы света светильни-
ков 1а (а) задается также в табличной
форме. Значения /а (а) симметричных и
несимметричных светильников даются для
разных значений углов (3.
Для освещения территорий станций
применяют осветительные приборы, вы-
пускаемые светотехнической промышлен-
ностью (табл. 15.4—15.7). Выбор их за-
висит прежде всего от способа разме-
щения приборов, который определяется
технологическими характеристиками ос-
вещаемой территории (см. § 15,5).
§ 15.4. Методы расчета освещения
и показатели освещения
Методы расчета. Задачей расчета ос-
ветительной установки может быть опре-
деление:
количества и мощности источников све-
та, обеспечивающих нормируемую осве-
щенность при заданном расположении
осветительных приборов;
расстояния между осветительными
приборами или группами осветительных
приборов, установленных на мачтах, при
заданной высоте установки и мощности
источников света;
расчетных значении освещенности в
контрольных точках запроектированной
осветительной установки.
Точечный метод расчета освещенности
применяют, как правило, при проекти-
ровании установок, выполненных све-
тильниками. Освещенность точки А гори-
зонтальной плоскости (рис. 15.2, а) опре-
деляется по формуле
Фл Iа созз а
' 1000 ' '
где / —• сила света светильника для ус-
ловной лампы со световым потоком 1000 лм
в направлении к расчетной точке под уг-
Таблица 15.7
Сила света, кд, светильников с симметричным светораспределением
для условной лампы со световым потоком 1000 лм
а, град СКЗР-125, СКЗР-250 СКЗР-2Х Х250 СК.ЗПР-400 РКУ01Х X 250/ 503-04 РКУ01Х Х400/ БОЗ-03 СКЗЛ-ЗхЮМ СКЗЛ-ЗХ80М С КЗ Л-2 <80М С ИЗ Л-2 '80М СЗП- 500цМ
0 140/140 145/145 80/80 150/150 170/170 115/115 110/110 105/105
10 140/140 140/140 78/85 15э/1 ;>Ь 170/180 112,113 110/110 100/100
20 130/140 130/135 70/90 154/160 160/190 102, ЮУ 103/110 90/90
30 115/148 110/140 60/105 145/170 145/200 85/102 95/112 85/90
40 90/175 90/155 52/135 135/175 122/190 70/98 85/120 90/95
50 60/215 60/175 45/168 115/182 100/200 56/108 72/140 9й.Т0.|
оа 50/230 45/195 40'205 110/190 80/215 52.120 6г/152 100/125
60 40/220 .<0/230 35'225 90/200 50/235 50/125 60/160 120/180
65 30/185 25/2.у 0 32/220 80/250 40,245 35/142 30/160 22э'35С
70 20/100 20/20.5 27/190 55/300 25/200 40/140 10 450 265/390
25/30 15 205 23/140 40/270 -/100 20/125 2’./135 250,'310
80 10/10 10/120 20 70 20/120 -'10 — 115 —/120 190/2ОГ)
85 1 - /60 - 10 — /40 —/105 —/— 75/75
90 -/ - -• /30 - /20 —.— -/90 10/40
Примечание. В числителе приведены значения для (3=0, в знамена iC’e для р—902
2'И
: 5.2 К расчету освещенности точки горизон-
тальной (а) и вертикальной (б) плоскости
ными осветительными приоорам с ди-
наковыми углами 0 (для «ряда»). Указан-
ные зависимости строят для конкретных
значений т0 и Ьв (например. т0 = 10° и
й0 — 5 м). Расчет сводится к определению
фактического значения т или Ь, обеспе-
чивающего заданную освещенность £п:
т== П
Ен IP к
п^Ь.-
Ен ЕР к
;ом а от вертикали, кд; находится по
аблицам или кривым распределения си-
ы света 1 а (а); Фл — световой поток
:ампы или ламп, установленных в светиль-
пке, лм; Н — высота установки светиль-
ика, м; к — коэффициент запаса, при-
и маемый для светильников с лампами
наливания равным 1,3 и с газоразряд-
ными лампами, а также в установках про-
с.кторного освещения — 1,5.
Освещенность точки Б вертикальной
юскости (рис. 15.2,6):
Эти соотношения справедливы в опре-
деленных пределах т ттах и Ь < 6тах,
значения которых указываются на соот-
ветствующих графиках (рис. 15.3 и 15.4).
При расчете освещенности в случае
светильников с некруглосимметричным
светораспределением удобно пользоваться
кривыми равных значений eh2 (x h, y!h}
(рис. 15.5). Освещенность в точке с ко-
ординатами Xl, tJi
E = (eh2)x.y. -.кН2,
£'в - £/> : Н,
:с р — длина перпендикуляра, ог.ущен-
• 1о из центра источника света на расчет-
vio вертикальную плоскость.
Метод «пучках и «ряда» г-сьетительных
ииборов (прожекторов) — одни из прак-
йческих приемов расчета, основанный на
рафических зависимостях eh2 (</ /г, т) для
учка» и eh2 (d h. b) — для '-ряда», где
— угол между проекциями на горизон-
альиую плоскость осей смежных прожек-
оров, имеющих одинаковый угол накло-
0 оптической o.’ii к горизонтали (для
чка»), и b —расстояние между смеж-
где (e£2)v.(/. — значение, найденное по
графику eh2 (х h, yih).
Показатели освещения станций. Для
сравнения различных вариантов освети-
тельных установок используются пока-
затели, которые принято подразделять на
светотехнические и эксплуатационные.
К светотехническим показателям от-
носятся:
освещенность (обычно ее наименьшее
значение);
коэффициент неравномерности осве-
щения и, равный отношению максималь-
ной освещенности поверхности Етах к ми-
нимальной £1П|П;
показатель ослеплепности — критерий
оценки слепящего действия, создаваемо-
c. Графики для определения гг.пизоита.чьши освете.:.. ,, . . . i , i. >(. .
I .i.o.ibhI Д|',1 “110 (...) и Нем > I с .11 I -2211 -s<.tui ( ,) r„ : c ri;lv Jo J
205
Рис 15.4. Графики для расчета освещенности от «ряда» прожекторов ПСМ-30-1 с лампой ДРД ,1Л>
(у) и Г,ЗР-’?Г.О е лампой ДРЛ 25(1 (о) для 4>s= 5м при Ьшах —UI м
го осветительной установкой общего осве-
щения:
р = (S — 1)1000,
где S — коэффициент ослепленности, рав-
ный отношению видимости V» объекта на-
блюдения при экранировании блеских
источников света к видимости Va его при
отсутствии экранирования;
направленность освещения, характе-
ризуемая для осветительных установок
железнодорожных станций коэффициен-
том затенения междупутий у, равным от-
ношению затененной площади к общей
площади междупутий (под площадью меж-
дупутий понимается освещаемая плсщад„
парка за вычетом площади колеи всех че-
тей).
Последние три показателя характери-
зуют качество освещения. По нормам
Рис. 15.5 Кривые равных значений (eh2) для све-
тельников с некруглосимметричным светораспреде-
лением:
° —СЖКс-20 с лампой ДКсТ20000; б — СКЗР-125
с лампой ДРЛ 125
СНиП П-4—79] и < 15; р (или S) не
имеют прямых нормируемых значений,
но величина ослепленности ограничива-
ется регламентацией наименьшей высоты
установки светильников (табл 15.8).
При использовании для освещения
территорий прожекторов (с любыми ис-
точниками света) или наклонно располо-
женных осветительных приборов с ксе-
ноновыми или галогенными лампами от-
ношение Ы‘Н* (2 7 — максимальная сум-
марная сила света осветительных прибо-
ров, установленных в одной световой точ-
ке — на одной мачте и посылающих све-
товой петой в сд-.ом .чапрзвлени!!. кд: Н —
высота установки эп.х приборов над уров-
нем 1лзза наблюдателя, м) в зависимости
от нормируемой освещенности, не должно,
превышать следующих значений:
Нормируемая осве-
щенность, лк . . 0,5 1 2 3 5 10
27/№............100 150 250 300 400 703
Эксплуатационные показатели, харак-
теризующие удобство обслуживания осве-
тительной установки, определяются:
независимостью доступа к осветитель-
ным приборам от технологии работы стан-
ции (от занятости путей подвижным сос-
тавом, наличия напряжения в контактной
сети);
простотой доступа к осветительным
приборам без специальных переносных
или передвижных средств;
безопасностью обслуживания, кото-
рой способствует наличие стационарных
устройств на конструкциях осветительной
установки для доступа к осветительным
приборам (лестниц и площадок с ограж-
Таблица 15.8
Высота установки светильников наружного освещения
по условиям ограничения их слепящего действия
Светср а определение светильников Световой поток ламп в светильикзх, уста- новленных на одной опоре, лм Наименьшая высота установки светильников, м. при источниках свет?
лампы накаливания газоразрядные лампы
жлуширокое Менее 5 000 6,5 7,0
ст 5 000 до 10 000 7,0 7,5
от 10 000 до 20 000 7,5 8.0
о- 20 000 до 30 000 — 9,0
от 30 000 до 40 000 — 10,0
свыше 40 000 11.5
С) ! А1енее 5 000 7,0 7,5
i от 5000 до 10 000 8,0 10 оо
от 10 000 до 20 000 9,0 9,5
от 20 000 до 30 000 — 9,5
ст 30 000 до 40 000 — 11,5
; свыше 40 000 — 13,0
Примечание. Высота установки светильника с защитным углом не менее 15° (и светильни-
•св с рассеивателями из молочного стекла) на площадках для прохода людей или обслуживания
гехнологического (или инженерного) оборудования, пешеходных дорожках и у входов в здания
:е ограничивается.
зеннями, проходов с настилом и перила-
ми);
количеством мест обслуживания.
К эксплуатационным относятся и
экономические показатели, характеризую-
щие материальные затраты на сооруже-
ние и эксплуатацию осветительной ус-
тановки: для осветительных установок
железнодорожных станций характерными
являются удельные эффективные затраты,
отнесенные к фактически освещаемой (ио-
затененной) площади междупутий, свя-
зывающие материальные затраты с наи-
более характерным показателем качества
освещения парков станций — направлен-
ностью освещения:
га = ^г0:а
где zG — удельные показатели, отнесен-
ные ко всей освещаемой площади парка
станции; о ~ 1 — у — коэффициент ис-
пользования осветительной установки
станпии по условиям затенения между-
путий подвижным составом (рис. 15.6);
к0 — коэффициент, зависящий от шири-
ны колеи и междупутий; для колеи 1520 мм
и ширины междупутий 5,3 м к$ = 1,4; при
заданной ширине междупутий о зависит
ст высоты установки осветительных при-
боров и количества путей м, заключенных
между смежными осветительными при-
борами или их группами, установленны-
ми на мачтах.
Надежность осветительной установки
характеризуется вероятностью безот-
казной работы — вероятностью Рдф то-
го, что в результате различных отказов
не снижается больше чем на АФ световой
Рис. 15.6. Зависимость коэффициента использова-
ния осветительной установки по условиям затене-
ния междупутий от количества путей
207
поток? т. е. освещенность не становится
ниже нормы на соответствующее значе-
ние Д£.
§ 15.5. Способы освещения станций
и пассажирских платформ
Способ освещения станций — это комп-
лекс решений, связанных с применением
определенного вида конструкций для ус-
тановки осветительных приборов (рис.
15.7, табл. 15.9) с соответствующими ис-
точниками света, и размещение их на ос-
вещаемой территории.
Выбор способа освещения зависит преж-
де всего от технологических характерис-
тик станции: назначения парка путей или
станции в целом; характера путевого раз-
вития, определяемого наличием широких
междупутий для размещения конструкций
осветительной установки и их взаимным
расположением; вида тяги; вида конст-
рукций, на которых подвешена контакт-
ная сеть; сроков электрификации станции.
В зависимости от характера размещения
осветительных приборов способы освеще-
ния путей станций делятся на три основ-
ные группы (табл. 15.10).
По всем основным показателям наибо-
лее эффективными являются способы
группы I, для которых характерно разме-
щение осветительных приборов дальнего
действия в ряд на специальных ригелях
порталов высотой 15—28 м или на жест-
ких поперечинах контактной сети. Спосо-
бы группы I применяют для освещения
приемо-отправочных и сортировочных пар-
ков станций всех типов, если это позволяет
характер путевого развития.
Гибкие поперечины для подвески све-
тильников (группа II) пригодны лишь в
тех случаях, когда можно обслуживать
светильники из междупутий с передвиж-
ной телескопической вышки (например,
на технических пассажирских станциях),
а также, если другие способы освещения
неприменимы из-за того, что ширина меж-
дупутий меньше необходимой. Цепная под-
веска светильников целесообразна для
освещения пассажирских платформ.
Мачты высотой 35 м и с удлиненной
площадкой (см. рис. 15.7, д) наиболее це-
лесообразно использовать при способах
освещения группы III. Мачты высотой 15
и 21 м для освещения парков путей непри-
емлемы, так как применение их приводит
к большому затенению междупутий.
Для освещения разъездов, обгонных
пунктов и малодеятельных промежуточ-
ных станций с числом путей не более четы-
рех применяют подвесные светильники на
опорах воздушных линий и контактной
сети.
Освещение пассажирских платформ осу-
ществляется двумя способами: установ-
ка консольных или подвесных светиль-
ников на отдельностоящих опорах и цеп-
ная подвеска светильников на гибких или
жестких поперечинах контактной сети.
Рациональные варианты выбирают пу-
тем сравнения приведенных затрат и ха-
рактеристик освещения. Независимо от
экономической целесообразности приме-
нение цепной подвески светильников мо-
жет быть обусловлено: требованиями без-
опасного обслуживания установки на уз-
ких промежуточных платформах, когда
при установке светильников с люмипес-
Рис. 15.7. Опорные конструкции осветительных установок (см. табл. 15.9)
208
Таблице 15.9
Технико-экономические показатели опорных конструкций осветительных
установок станций (для 1-го ветрового района и 1-го района гололедности)
Наименование конструкций Масса металла, кг Объем железо- бетона, м3 № рисунка
Чхелезобетонная прожекторная мачта высотой 15 м 600 1,8 Рис. 15.7, а
'•кталлическая прожекторная мачта вы- . той: 21 м 21 м, совмещенная с опорой контакт- ной сети для гибких поперечин 28 м 28 м, совмещенная с опорой контакт- ной сети для гибких поперечин 2400 3900 3400 4600 3,9 10,2 4,8 10,6 Рис. 15.7,6
28 м с порталом 2* м с порталом, совмещенная с опо- рой контактной сети для гибких попе- речин 4800 6300 9,2 9,2 Рис. 15.7. в
35 м 35 м с удлиненной площадкой 4900 6100 13.6 13,6 Рис. 15.7. г Рис. 15.7. о
45 м 7200 7,9 Рис. 15.7. с
45 м с удлиненной площадкой 8400 8.6 Рис. 15.7. м
Ч’щгкая поперечина для подвески коп- отной сети и установки осветительных 'боров: :ерез 5 путей » 8 » 1700 2800 1,6 3.2 Рис. 15.7.3
'г есткая поперечина для размещения гветительных приборов, установленная . металлических опорах контактной сс- для гибких поперечин (через 8 путей) 2800 — Рис. 15 7. i.
'.. талличс-.-кий портал (через 8 путей) ’отой: ;"> м па железобетонных опорах 28 м на мегаъшческпх опорах 2900 8900 3.5 9 и Рис. 15.7 л
<.ая поперечина для подвески све- ~:х!иков: .рез 8 путей ' 24 пути 2900 16’6 1 Рнс. 1" 7
'.':.:иая подвеска светильников длиной ) м — 1.6 Рис. 15.7 .1
209
Таблица 15Л0
Техннко-экономнческие показатели способов освещения парков путей
железнодорожных станций (Е=5 лк)
Характеристика групп способ освещения № рисунка Коэффициент зате- нения Характеристика ус- ловий обслуживания Относительные показатели Эффективные приве- денные затраты | (относит, ед) 1
i №№ групп Характер размеще- < ння осветительных ! приборов । i I Влд конструкции осветительной установки Число мест обслуживания Число осве- ти гельны х приборов Расход ме- талла
I Осветительные приборы дальнего i действия размете- ; ны в ряд над меж- 1 дупутьями; кроет- I ции их оптических ! осей направлены вдоль путей i । Жесткие поперечи- ны для подвески контактной сети и установи”? освети- тельных приборов it: = 12 м) Рис. 15.7, з 0,26 + ! 1 1 1
Жесткие поперечи- ны для размеще- ния осветительных приборов установ- лены на металли- ческих опорах гиб- ких поперечин контактной сети (Я=17 м) Металлические порталы высотой 28 м Рнс. 15.7, и Рис. 15.7, к 0,21 0,22 + 0,15 0,1 0,42 0,26 2.6 3,4 0,7 0,8
II Светильники раз- мещены над осями междупутий Г ибкие поперечи- ны для подвески светильников Рис. 15.7, м 0,3 — 10 0,46 0,19 0,95
Цепная подвеска светильников вдоль междупутий на гибких или же- стких поперечинах контактной сети Рис. 15.7, л 0,3 — 10 0,46 1,4 1,1
ш Осветительные приборы дальнего действия (группы прожекторов, све- тильники с ксено- новыми, галогенны- ми лампами) раз- мещены на мачтах Металлические прожекторные мачты высотой: 28 м 35 » 45 » 1 ! Рис. 15.7, б и в Рис. 15.7, д Рис. 15.7, ж 0,7 0,28 0,35 + ++ 0,34 0,27 0,22 0,89 0,84 0,8 2.1 3,4 3,9 2,1 0,81 1,1
Примечания. 1. Знай означает, что осветительная установка отвечает требованиям,
обусловленным показателями, характеризующими удобство обслуживания; знак «—» означает,
что эти требования не удовлетворяются.
2. За относительные приняты показатели. отнесенные к соответствующим величинам, характе-
ризующим способы освещения (см. рис. 15.9, з).
210
Рис. 15.8. Способы освещения пассажирских платформ:
— установка консольных светильников на боковой платформе; б — установка консольных светяль-
•'-;ов на промежуточной платформе, s — цепная подвеска светильников на жестких поперечинах
контактной сети
ситными лампами не обеспечивается рас-
~:яние 2,0 м от светил! пиков до частей
тнтактной сети, находящихся под напря-
жением на крупных станциях, требова-
<ями механизированной уборки плат-
?рм и эстетическими соображениями
ди когда на промежуточных платформах
деются опоры контактной сети и уста-
. эка дополнительных опер загроможда-
: платформу. Целесообразность приме-
няя цепной подвески светильников по-
ддается с увеличением нормируемой сг-
ущенности и длины платформы. Цепная
двеска всегда более экономична на про-
-жуточных платформах, чем на боковых,
-.а высоких платформах , чем на низких.
При размещении светильников на опс-
•.X (прежде всего консольных) руковод-
щтются схем,'?,.и, приведенными на
15.8. Особое внимание обращают на
. чтобы у светильников с иекруглосим-
.грячпым распределением силы спета
:'.дольная плоскость с максимальным
качением силы света (р ==.- 90°. см. табл.
5 7) была направлена вдоль платформы.
Высота установки светильников на опо-
х принимается 5,3—5,5 м для подвес-
д светильников и 6 м для консольных;
:и цепной подвеске светильников на низ-
< платформах она составляет 7 м и на
. 2ОКИХ 6 М.
§ 15.6. Управление наружным
освещением станций
Управляют наружным освещением
7:нций из одного места — пункта управ-
щ-:ия; на больших станциях устраивают
щ-три пункта. На пунктах управле-
предусматривается круглосуточное
пребывание дежурного персонала; они
оборудованы средствами связи с пунктом
централизованного отключения освеще-
ния. На железнодорожных станциях
пункты управления могут быть располо-
Рис. 15.9. Принципиальная схема цепе', управле-
ния освещением неохраняемого переезда пли плат-
(Ьооуы без кассового павильона
i Б пт Г^Г~! 'X- ! 1
, Kzr"_ ' I
Монтируется толийо для управле'-- <=
ной установкой, освещения ховасеп -остео
него состава
Рис. 15.10. Принципиальная схема цепей управле-
ния освещением охраняемого переезда
211
। Рис. io. 11. Принципиальная схема цепей управле-
ния освещением до пяти объектов (рекомендуется
| для управления освещением одной-двух пассажир
ских платформ с пассажирским павильоном на
каждой):
| РШ, РГ12 — промежуточное реле; JJKH— лампа
контроля напряжения: Л31— Л35— лампы контро-
тя напряжения фидеров; ВЗ — выключатель сня-
I тия напряжения
ДС, в пассажирском здании или в постах
электрической централизации, на тяго-
вых или трансформаторных подстанциях
с постоянным дежурством, в сетевых рай-
онах, на дежурных пунктах контактной
сети.
Схемы дистанционного управления на-
ружным освещением (рис. 15.9—15.14)
обеспечивают: централизованное управ-
ление освещением из одного пункта раз-
дельно каждым объектом; контроль поло-
жения магнитных пускателей; местное уп-
равление освещением отдельных объектов
при общем централизованном управле-
нии; ремонтное отключение наружного
освещения; возможность отключения ра-
бочего освещения объектов контролируе-
мого района с пульта централизованно-
го отключения освещения (рис. 15.15)
частичное отключение на крупных участ-
ковых станциях рабочего освещения от-
дельного ряда объектов, не влияющих на
основную работу, из шкафа управления
выключателями В; выключение рабоче-
го освещения платформ, охраняемых и
неохраняемых переездов автоматически
(реле ДСН или реле РО); включение
прожекторной установки для освещения
ходовых частей подвижного состава на
тЛ
[]"₽’
\ вз
N т
лкн
Рис !‘»’2 Принципиальная схема шкафа управ-
1'н< я освещением до семе объектов эекомеиду-
го' унпэнлен-я освещением ра’ъсчдощ об-
г- th, . нупмац ;=лч I*р i’iеж\ Iочль:х станции) при
Р. ' = ‘[1ци апг.ара pi управления освещением
ь.ъi i j; :п\, в к.Л1епщчии ДС, а наружного освеще-
ния .1 н’цни — на щи станции (блоки Я-У1 и >!У2)
ПУ
Р О
А
дц
Л фОГТЮг-
дотчику V
Рис. I
.тения
, ГРО)
\ДМ\
0/7/
7W
№ а'^ Dry ПМ1(ЯУ1)
Л31
ПрЗ
В2
пм:(яу2‘
ПрУ вз
пмг(яуг)
Л31
_____ппз(яуг)
лмз(яуг')
Пр5 в:*
п^(яуз)
/7Л74(яЩ
~ лзу
Про
Пр 1
Ppf
Г'"5'ЯУЗ'
ПВЗ(ЯУЗ')
Л35
'5;ЯУ
ПМВ(ЯУУ)
, Л36
'ИУ5'1
П^’1{яу5''
Л3\
15.J3. Принципиальная схема шкафа } пр;
। освещением до семи объектов (обкомер
ется для управления осгещоинем разъемов, <
гопных' пунктов пли промежуточной -гаиции с 5
лым обьемом местной работы) при рлмеш-'р
аппаратуры питания на подстанции, а уппап.
Основное Резервное
питание питание
(ЯУ?)
'1---Ж (7?Ж
/755
(ЯУв}
рпз\
У ПМ8 )
(ЯУв)
В1 .
St3>_X>'J
s—»w (яу?)
4=А—(Я Уб)
5
I—I В,‘-^—~ П,М1! (ЯУ7)
Г—I -^Ж—РМЩЯУв)
(Я У в'
. . I3.14. Принципиальная схема шкафа управ-
: :я освещением до 12 объектов (рекомендуется
- управления освещением крупных участковых.
-зр’иявых, технических и промежуточных
станций с большим объемом .местной работы)
охраняемых переездах с помощью реле
извещения Н.
Дистанционное управление осуществ-
ляется магнитными пускателями ПМ,
установленными на фидерах объектов на-
ружного освещения. Управление магнит-
ными пускателями производится из шка-
фов управления автоматически с помощью
фотореле устройства управления наруж-
ным освещением АО или вручную дистан-
ционно с помощью выключателей В в цепи
управления путем выбора режима пере-
ключателем ПУ (Р — ручное управление;
А — автоматическое; Ь — нулевое поло-
жение).
Централизованное отключение на-
ружного освещения осуществляется пу-
тем введения в схемы управления блок-
контакта реле централизованного отклю-
чения РО на пульте централизованного
отключения или блок-контакта реле двой-
ного снижения напряжения ДСП, уста-
новленного в релейных шкафах СЦБ.
Рекомендуется использовать блок-кон-
такты реле ДСП (на участках, оборудо-
ванных автоблокировкой) тля отклю-
чения наружного освещения на переездах,
пассажирских платформах, разъездах,
обгонных пунктах и промежуточных стан-
циях с малым объемом местной работ;.:,
а блок-контакт реле РО — па крупных
участковых, сортировочных, технических
и промежуточных станциях. Если учас-
ток не оборудован автоблокировкой пли
блок-контакты реле ДСП по каким-либо
причинам не могут быть использованы, от
ближайшего контролируемого пункта упра-
вления прокладывают специальные конт-
рольные кабели управления от реле РО.
П ринцппиалькыс сх емы
блоков питания наружного освещения Сеч
и е реле РПИ (б):
РПП 1с)
ВЫ — выключатели для местного управления освещен нем
213
Рис. 15.16. Принципиальная схема пульта центра-
лизованного отключения наружного освещения до
16 объектов
Место установки пультов центр ал изо-
। ванного отключения наружного освеще-
ния определяется проектом. Распределе-
I ние объектов по группам дежурного и
, рабочего освещения для каждого контро-
лируемого района производится при про-
| ектироваиии в соответствии с действую-
щими инструкциями и по согласованию с
(отделением железной дороги. Источник
I питания, напряжение питающей сети, мар-
ки и сечения питающих, отходящих и кон-
трольных кабелей определяются при
I привязке к конкретным условиям. Для
I цепей управления используется напря-
жение 220 В переменного тока.
Питание пеней управления рскомен-
|дуется производить *от резервной группы
|тита освещения пассажирского здания
(или поста ЭИ, сетевого района, трансфор-
маторной подстанции и т. п. (для схем уп-
равления освещением пяти—семи объек-
тов.!. Для цепей управления освещением
|12 объектов на крупных участковых, сор-
тировочных и технических станциях ре-
комендуется иметь два источника пита-
ния.
Пульт централизованного отключения
рсвещения (рис. 15.16, а, б) подключают к
щиту гарантированного питания пункта,
на котором он размещен.
Сети дистанционного управления на-
ружным освещением выполняются кон-
трольными кабелями с алюминиевыми
жилами.
Расчет сетей дистанционного управле-
ния производится из условия, что для на-
дежного срабатывания катушек промежу-
точных реле и магнитных пускателей по-
теря напряжения в сети не должна пре-
вышать 15% в момент включения.
При использовании магнитных пус-
кателей с большими пусковыми токами,
а также при больших расстояниях меж-
ду шкафами управления наружным осве-
щением и пунктами питания в цепи ди-
станционного управления вводится про-
меж у то ч и ое р ел е Р П И (с м. рис. 15.15, б).
В этом случае сечение кабеля выбирается
по пусковому току реле РЛИ.
В качестве шкафов питания наружного
освещения рекомендуется принимать комп-
лектные устройства управления: шкафы
управления ШУ-5100 и ящики управле-
ния ЯУ-5100. Ящики и шкафы питания на-
ружного освещения устанавливаются
в абонентской части трансформаторных
подстанций.
В качестве шкафов питания наружной
установки для промежуточных станций,
подключаемых к комплектным трансфор-
маторным подстанциям, применяют ба-
тарейные шкафы. Для управления наруж-
ным освещением неохраняемого переезда
или платформы без кассового павильона
используется устройство АО-Н.
С П И С О к Л ИТ ЕР АТ У Р L2
1. Правила технической эксплуатации желе*»
пмх дорог Союза СССР. М., Тра^епзрт. U79.
i-И с. (Мин-во путей сообщения СССР'.
2. Отраслевые нормы искусственного освеще-
ния объектов железнодорожною гра ыпогга.
Транспорт, 1973. 68 с, {Мин-во пут?' гтзбщения
СССР).
.х Депярев В. О поиндипах пацио-
1 wio:.?, сгудис-!1|, i же ез.чодорожны?. станций.-—
Грузы,Моск. 1г ипхе трансп.. Is..*- ь».н 168.
4 Ф ?« реа нов Н Н., С вгаез А Ф .
1 о ч у к с- ь В. С. Освещение желеэнодорож*
ьых сг ,1‘K’^i, М, Гъпнсжелдориздаг. Зчс IVj с.
5. Фирсанов Н Н. Соврем эк* ые решения
осветительных установок железнодорожных стан-
ций. — Свет спех гика 1975. .V 2, с о— •
6. Дегтярев В. О., Фирсанов Н. Ы.
Классификация критериев оценки я выбора спосо-
бов освещения железнодорожных станций. — Тру-
ды/.М<.-ск ин-т инж. трансп., 197., зьщ. 3(3.
с. 5—?.
7 Ф ирса и о й rl. II. Совмещений»? кон-
струкции контактной сети и наружного освещения
станций — Транспортное стрсигельстно, Ле 7
с. 15—2ч.
8. Фирсанов Н. Н. Выбор сеоссСс-в осве-
щении пассажирских платформ. — Транс
строи .з.тьегво, 1970, № 12. с. 11—17.
Условные обозначения величин
в главе 16
с — расстояние шага;
а — ширина сближения проводов;
СЛ; Св; Сс — емкости изоляции фаз
.4, В и С относительно земли;
Сиг — емкость изоляции фаз относи-
тельно земли при равенстве их емкостей;
d — диаметр проводника;
I —частота электрического тока 50 Гц;
gA; g,,'. gc — активные проводимости
изоляции фаз А, В и С относительно земли;
§мз — проводимость в месте замыкания
на землю;
gh — проводимость тела человека, ак-
тивная;
go — проводимость нейтрали источ-
ника, активная;
h — толщина верхнего слоя земли;
h' — глубина заложения горизон-
тальных проводников заземлителя;
Лпр — высота подвеса провода;
th — ток, проходящий через тело че-
ловека;
[Z] — допустимое значение тока в зави-
симости от его пути;
[Znp]; ‘Ап! —допустимые значения то-
ков соответственно прикосновения и
шага;
/пф — пороговый фибрилляционный ток;
Z8 — установившийся ток замыкания
на землю;
ZK — действующее значение влияюще-
го тока;
к — параметр, характеризующий не-
однородную структуру земли;
Lo — индуктивность компенсирующе-
го устройства;
I — длина вертикальных электродов;
/ф — длина фундамента;
т — число ячеек на стороне заземли-
теля;
п — число вертикальных электродов
заземлителя;
«з — количество участков между за-
землителями:
ип — число проводов, подверженных
электрическому влиянию;
R — сопротивление единичного труб-
чатого или стержневого заземлителя;
Ri — сопротивление бетона под хо-
мутами железобетонных опор;
R2 — сопротивление «арматура—уда-
ленная земля»;
RA; *В’ RC — сопротивления изоля-
ции фаз А, В и С относительно земли;
R(i4 — сопротивление слоя бетона под
руками человека, касающегося опоры;
RB — сопротивление растеканию зазем-
ляющего устройства;
R's — сопротивление растеканию за-
землителя;
R„e — сопротивление изоляции фаз
относительно земли (при равенстве соп- -
ротивлений фаз);
/?кз, [Z?K8] — сопротивление растека-
нию контурного заземлителя и его до-
пустимое значение;
Z?M3 — сопротивление в месте замыка-
ния фазы на землю;
Rh — активное сопротивление тела
человека;
г — результирующий коэффициент за-
щитного действия;
ri — радиус фундаментной части опоры;
гПр -— расчетный радиус провода;
S'— плошадь контакта человека с то-
копроводящим элементом;
S — площадь заземлителя;
t — длительность воздействия тока;
/ф — фиктивное время короткого за-
МЫ КйНИЯJ
[Lj—допустимое, в зависимости от
пути тока, значение напряжения;
Z/^, UB, 'Jс — напряжение фаз Л, В, С;
О',, — напряжение в контактной сети:
1/0 — напряжение смещения нейтрали;
I Г'пр1 I l/m] — допустимые значения
напряжений соответственно прикоснове-
ния и шага;
(7пр хх* хх — напряжения холосто-
го хода соответственно прикосновения
и шага;
t/p — разрядное напряжение в нор-
мальных условиях;
1/ф — напряжение фазы;
£/э — потенциал прн электрическом
влиянии;
Ул, Ув, Yc — комплексные проводи-
мости изоляции фаз Л, В и С относитель-
но земли;
У ft — электрическая проводимость те-
ла человека;
ZM — сопротивление взаимной индук-
ции;
Zh — суммарное электрическое со-
противление тела человека;
Zi — сопротивление естественного за-
земления;
апр» ^га — коэффициенты соответст-
венно прикосновения и шага;
Ть У 2 — удельные электрические про-
водимости соответственно верхнего и ниж-
него слоев земли;
ц — относительная влажность;
р — удельное сопротивление земли;
pi — удельное сопротивление верхнего
слоя земли;
р2 — удельное сопротивление нижнего
слоя земли;
р9 — эквивалентное сопротивление двух-
слойной земли;
рэ(ф) — фиктивное удельное сопротив-
ление земли;
<ра — потенциал арматуры опоры;
<р8 — напряжение на заземлителе от-
носительно земли;
(роп — потенциал опоры.
Глава 16
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
§ 16.1. Общие положения
Техника безопасности — это система
организованных и технических мероприя-
тий и средств, предотвращающих воздей-
ствие на работающих опасных производ-
ственных факторов, приводящих к травме.
При эксплуатации электроустановок
человек может оказаться в зоне действия
электромагнитного поля или в непосред-
ственном соприкосновении с токоведу-
щими частями, в результате чего по его
телу будет протекать электрический ток.
Опасная зона — это пространство, в
котором постоянно действуют или перио-
дически возникают факторы, опасные для
жизни и здоровья человека. Опасные зо-
ны возникают: вокруг открытых, доступ-
ных для прикосновения токоведущих
частей; пространства перемещения или вра-
щения различных частей машин и меха-
низмов; в местах действия опасных для
жизни и здоровья человека излучений
(радиоактивных, тепловых, электромаг-
нитных); в границах неогражденпых ра-
бочих мест, расположенных на высоте
или вблизи передвигающегося железно-
дорожного подвижного состава.
Несчастные случаи на производстве
вызываются:
техническими причинами — конструк-
тивные недостатки оборудования или от-
дельных его узлов (отсутствие блокировок
и других средств безопасности); несовер-
шенство технологического процесса эксплу-
атационного обслуживания; несовершенство
или отсутствие оградительных или предо-
хранительных устройств;
организационными причинами — нару-
шение технологического процесса; непра-
вильная организация труда (нарушение
режима работы); неправильная плани-
ровка оборудования и организация ра-
бочих мест; использование несоответст-
вующих сборудовапня, приспособлений
к инструмента; отсутствие руководства
и иадзера за производством работ; привле-
чение к работам пе по специальности,
применение опасных приемов работы, не-
согласованность действий работающих,
недостаточная обученность безопасным
приемам труда; отсутствие или неудов-
летворительное качество индивидуаль-
ных средств защиты работающих;
санитарно-гигиеническими причинами —
ненормальные метеорологические усло-
вия (температура, влажность, скорость
движения воздуха, тепловые излучения);
нерациональное освещение; загрязнен-
ность воздушной среды; шум и вибрация;
вредные излучения (радиоактивные, элек-
тромагнитные, ультрафиолетовые); стес-
ненность производственных помещений;
нарушение правил личной гигиены и анти-
санитарное состояние производственных и
бытовых помещений; неудовлетворительный
медицинский надзор или отсутствие его.
Несчастный случай может явиться ре-
зультатом не одной, а нескольких причин,
которые устанавливаются при расследо-
вании и вскрываются при анализе трав-
матизма. Существуют статистический и
технический методы изучения травма-
тизма. При статистическом методе про-
водят сравнительный анализ коэффици-
ентов частоты (кч), тяжести (кт) и потерь
(кп) от несчастных случаев. В основу тех-
нического метода положены монографи-
ческий, групповой и топографический
способы изучения травматизма.
При эксплуатационном обслужива-
нии действующих электроустановок, вы-
полнении наладочных работ и испытаний,
проведении необходимых переключений
разъединителей и выключателей следует
строго выполнять организационные и
технические мероприятия и использовать
технические средства по предупреждению
поражения электрическим током и предот-
вращению воздействия других опасных
производственных факторов (наезды, па-
дение с высоты).
Л организационным мероприятиям от-
носятся: оформление работ нарядом или
распоряжением; инструктаж на месте
работ; допуск к работам; надзор во время
работ; оформление перерыва в работах,
перехода на другое рабочее место, окон-
чание работ.
К техническим мероприятиям отно-
сятся: произиодство отключений: выве-
шивание плакатов и установка огражде-
ний; присоединение к «земле» (тяговому
рельсу) переносных заземлений и провер-
ка отсутствия напряжения на токоведущих
частях; наложение заземления; установка
стационарных (на дрезинах, автомотрисах,
съемных изолирующих вышках), перенос-
ных шунтирующих штанг и специальных
шунтов при работах под напряжение'::
ограждение рабочего места.
Основными техническими средства-
ми зашиты работающих, обеспечиваю-
щими предупреждение поражения элек-
трическим током и предотвращение воз-
действия других опасных производствен-
216
ных факторов, являются: защитное за-
земление и зануление металлических час-
тей электроустановок, нормально не на-
ходящихся под напряжением; изоляция
токоведущих частей; выравнивание по-
тенциалов и создание эквипотенциальных
условий на основном рабочем месте; за-
щитное отключение; ограждение и бло-
кировки; применение пониженного на-
пряжения и повышенной частоты для
электроустановок; индивидуальные сред-
ства защиты.
Объем и содержание организацион-
ных и технических мероприятий, приме-
няемые средства защиты работающих
определяются следующим: категорией
выполняемой работы (при полном или
частичном снятии напряжения, без сня-
тия напряжения на токоведущих частях
или иначе под напряжением, без снятия
напряжения вблизи или вдали от частей,
находящихся под напряжением); рабо-
чим напряжением установки (до 1000 В
и выше 1000 В) и окружающей производ-
ственной средой (производственные по-
мещения с повышенной опасностью, осо-
бо опасные и без повышенной опасности).
Характеристики категорий работ даны
в Правилах техники безопасности при
эксплуатации электроустановок потре-
бителей и в Правилах техники безопас-
ности и производственной санитарии при
эксплуатации контактной сети электрифи-
цированных железных дорог и устройств
электроснабжения автоблокировок [1].
Характеристики производственных
помещений приведены в Правилах уст-
ройства электроустановок (ПУЭ) [2] и в
Правилах технической эксплуатации
электроустановок потребителей [3].
Электроустановки должны отвечать тре-
бованиям ПУЭ, контактные сети — Пра-
вилам содержания контактной сети элек-
трифицированных железных дорог [4]
и эксплуатироваться в строгом соответ-
ствии с Правилами технической эксплуа-
тации электроустановок потребителей
и Правилами техники безопасности при
эксплуатации электроустановок потре-
бителей, а также указанными ведомст-
венными правилами техники безопасно-
сти. К обслуживанию электроустановок
допускаются работники не моложе 18 лет,
прошедшие медицинское освидетельст-
вование, обучение безопасным методам
работы и проверку знаний Правил тех-
ники безопасности и дополнительных
инструкций, действующих на предприя-
тии, применительно к присваиваемой
квалификационной группе по технике
безопасности. Установлено пять квали-
фикационных групп. Чем выше группа,
тем большие требования предъявляются
к работнику.
Перечни должностей и профессий по
хозяйствам железнодорожного транспор-
та, которым должна быть присвоена та
или иная группа по технике безопасности,
утверждают соответствующие Главные уп-
равления МПС по согласованию с Отделом
охраны труда ЦК профсоюза рабочих
железнодорожного транспорта.
§ 16.2. Действие электрического тока
на организм человека.
Критерии электробезопасности
Электрический ток, проходящий че-
рез тело человека, производит термичес-
кое, электролитическое и биологическое
действие (последнее свойственно лишь
живой ткани).
Тепловое действие тока проявляется
в ожогах тела, нагреве и повреждении
кровеносных сосудов, перегреве нервов
и других органов, что вызывает в
них значительные функциональные рас-
стройства.
Электролитическое действие тока
проявляется в разложении органической
жидкости, в том числе крови, вызывая на-
рушения ее физикохимического состава,
а также ткани в целом.
Биологическое действие тока выра-
жается в нарушении биоэлектрических
процессов в организме, что приводит к
прямому раздражающему действию на
ткани, по которым он проходит, а также
рефлектор пому — через центральную нерв-
ную систему. В результате возникают
непроизвольные судорожные сокращения
мышц, механические повреждения тканей,
нарушение или полное прекращение рабо-
ты органов дыхания и кровообращения.
Воздействие электрического тока
приводит к двум основным видам пора-
жений — электрической травме и элек-
трическому удару.
Электрическая травма — местное по-
верхностное нарушение целостности тка-
ней, в том числе костных (электрические
ожоги, металлизация кожи, механические
поЕреждспия и электроофтальмия).
Ожоги делят па токовый (контактный),
возникающий при прохождении тока че-
рез тело человека; дуговой, при котором
воздействует только электродуга; сме-
шанный, когда действуют одновременна
два первых фактора. Различают четыре
степени электрических ожогов: I —
покраснение кожи; II — образование пу-
зырей; III — обугливание кожи; IV —
обугливание подкожной клетчатки, мышц,
сосудов и нервов. Ожоги III и IV степе-
ни возникают при напряжении выше
380 В.
Металлизация кожи — это проник-
новение в нее частичек расплавленного
под действием электрической дуги ме-
талла.
Механические повреждения возни-
кают при резких непроизвольных судо-
рожных сокращениях мышц под дейст-
вием тока, в результате чего могут про-
изойти разрыв кожи, кровеносных сосу-
дов и нервной ткани, отрывные и компрес-
сионные переломы костей и вывихи сус-
тавов.
Электроофтальмия —- воспаление на-
ружных оболочек глаз под действием
ультрафиолетовых лучей, источником ко-
торых является электрическая дуга.
Электрический удар — это прямое или
рефлекторное воздействие тока, которое
нарушает или полностью прекращает де-
217
Рис. 16.1. Зависимость суммарного сопротивления
тела человека от частоты тока и площади S кон-
такта (по А. П. Киселеву)
ятельность легких и сердца, что ведет
к клинической смерти. При этом электри-
ческие травмы могут отсутствовать. При-
нята классификация электрических уда-
ров по степени их тяжести: / — судорож-
ное сокращение мышц без потери соз-
нания; II — то же и потеря сознания с
сохранением дыхания и работы сердца;
III — потеря сознания и нарушение
функций сердечной деятельности или
дыхания (возможно и то и другое); IV —
клиническая смерть, т. е. отсутствие ды-
хания и кровообращения. Клиническая
смерть — переходный период (6—8 мин),
в течение которого организм можно вер-
нуть к жизни, оказывая необходимую
помощь. Биологическая смерть — необ-
ратимое явление, характеризующееся
прекращением биологических процессов
в клетках организма. Она наступает после
периода клинической смерти.
Причинами клинической смерти от воз-
действия электрического тока могут быть:
прекращение работы сердца (полная ос-
тановка или фибрилляция), прекращение
дыхания (асфиксия) и электрический шок
Наиболее опасно прекращение работы
сердца.
Фибрилляция сердца — хаотическое
сокращение волокон сердечной мышцы
(фибрилл), при котором сердце перестает
работать и кровообращение прекращает-
ся. Если не оказать помощь пострадавшему,
фибрилляция приводит к остановке сердца.
Из этого состояния сердце можно вывести
Рис. 16.2. Минимальные значения суммарного со-
противления тела человека в зависимости от при-
ложенного напряжения (путь тока рука — рука)
218
лишь при помощи прибора для электриче-
ской дефибрилляции, принцип которое
заключается в кратковременном (0,01 —
0,02 с) воздействии на сердце сильным то-
ком, в результате чего одновременно воз-
буждаются все волокна сердечной мышцы
и фибрилляция прекращается.
Исход поражения зависит от электри-
ческого сопротивления тела, силы тока,
длительности его воздействия, рода (по-
стоянный или переменный) и частоты,
пути протекания (схемы включения че-
ловека в электрическую цепь), а также
окружающей среды.
Электрическое сопротивление тела
имеет активную и емкостную составляю-
щие. Основное сопротивление приходит-
ня иа наружный слой кожи, который мож-
но рассматривать как емкость. После элек-
трического пробоя наружного слоя кожи
остается внутреннее (активное) сопро-
тивление (500—800 Ом), которое не зави-
сит от параметров электрической цепи
Суммарное электрическое сопротивление
тела человека изменяется в пределах
от 1 до 100 кОм и зависит (рис. 16.1) от
частоты тока, площади контакта S, а также
от приложенного напряжения (рис. 16.2).
В качестве основных факторов воз-
действия приняты физиологические ре-
акции организма, в соответствии с ко-
торыми даны определения пороговых
значений тока (ГОСТ 12.1.009—76) и ус-
тановлены критерии электробезопасно-
сти.
Пороговый ощутимый (1-й критерий) —
это наименьшее значение тока, который
вызывает ощутимые раздражения (до
1 мА при частоте 50 Гц).
Пороговый неотпускающий (2-й кри-
терий) — наименьшее значение неотпус-
кающего тока, вызывающего непреодо-
лимые судорожные сокращения мышц
р\ки, в которой зажат проводник: при
длительности протекания от 3 до 30 с и
частите 50 Гц составляет 6 мА для жен-
щин и 9 мА для мужчин.
Пороговый фибрилляционный 1а$ ток
(3-й критерий) — наименьшее значение
фибрилляционного тока, который вызы-
вает фибрилляцию сердца При длитель-
ности t протекания переменного тока
частотой 50 Гц от 0,1 до 3,0 с по пути ру-
ка—ноги, мА,
/Пф=0,77«р (30+3,7 О) (16.1)
где G — масса тела, кг; значения коэффи-
циента кр, соответствующие вероятности
Р возникновения фибрилляции
Р, % 0,14 0,11 0,10 0,05 0,03
кр 0,36 0,30 0,28 0,25 0,23
При вероятности возникновения фиб-
рилляции 0,03% и массе тела 70 кг ток
/пф = 50 : t мА.
С учетом основных факторов, влияю-
щих на исход поражения, в табл. 16.1
приведены допустимые напряжения при-
косновения [ <7Пр], характеризующие на-
пряжение между двумя точками цепи тока,
которых одновременно касается человек,
Таблица Т6.1
Допустимые значения напряжений прикосновения и токов через тело человека
лктеристики электроустановки -у Нормируемая величина Продолжительность воздействия, с
0.1 0,2 0,5 0.7 1,0 3,0 3 — 10
) Гц (до 1000 В с изолирован- Ь'пр, В 500 250 100 75 50 36 36
:o:i и заземленной нейтралью, /цр> 500 250 100 75 50 6 6
1200 В до 35 кВ с изолнрован- • г-:: нейтралью) -.г Гн (выше 35 кВ с заземлен- ной нейтралью) t'lip. В 500 400 200 130 100 65 —
400 Гц ГпР, В — 500 200 140 100 36 36
/пр, мА — 500 200 140 100 8 8
Постоянного тока tnp, В 500 400 250 200 150 100 100
/пр. мА 500 400 250 200 150 50 50
з также токи через тело человека по пути
рука—ноги.
В особо опасных помещениях и вне по-
мещений в электроустановках 50 и 400 Гц
вместо [С'пр! = 36 В соответственно допу-
скается 12 и 24 В, а в электроустановках
постоянного тока вместо [ Г'пр] =100 В
к [/пр] = 50 мА — соответственно 50 В и
25 мА. Допустимые токи для пути нога—
нога могут быть увеличены на 30%.
По условиям электробезопасности под-
лежат оценке напряжения прикоснове-
ния и шага. Под допустимыми напряже-
ниями прикосновения Н'пр] и шага [С'ш]
понимают наибольшие их значения, при
которых обеспечивается электробезопас-
ность людей.
В зависимости от пути тока допусти-
мое для человека напряжение
IL'upJ — [/пр] Zh (16.2)
§ 16.3. Условия возникновения электротравм.
Защитные меры и устройства
Условия возникновения электротравм.
Наиболее часто поражения электричес-
ким током (табл. 16.3) происходят в ре-
зультате прикосновения к фазным про-
водам и элементам электроустановок, на
которые подается напряжение в процес-
се нормальной эксплуатации. Опасность
прикосновения зависит от режима ней-
трали, которая может быть: изолирован-
ной, глухозаземленной и заземленной че-
рез компенсирующее устройство. Опас-
ность прикосновения к фазному прово-
ду оценивают для двух режимов работы
электроустановки: нормальное состояние
изоляции других фаз; замыкание одной
из оставшихся фаз на землю [5].
Для первого случая ток /д (рис. 16.3, а),
проходящий через тело человека в момент
Рекомендуемые для расчетов значения
сопротивления тела человека в зависимо-
сти от пути тока для различных критериев
электробезопасности даны в табл. 16.2.
Таблица 16.2
Расчетные электрические
сопротивления тела человека
Путь тока Сопротивление Zi7, Gm, для критериев электро- безопасности
1-го 2-го 1 3-то
рука — нога 7800 2600 ; 1300
рука — ноги 6000 2000 1000
Нога — нога 6000 2000 1000
Напряжения прикосновения t/np и ша-
га 6'’1д при переменном и постоянном токе
пути тока рука — ноги
//пр- [k’npj ’ ’ 1 • 5 Р f/цр]; (*5.о>
Гас. 1G ". Путь тока при ппкхи.' -.с. гнти к ф-пяо-.'у
проводу при нормальном состоянии изоляции :• у-
гих фг1 (.д) и замыкании одной и« ссг*.в:?':х 2я
фаз к а землю (б)
Г"т>1 тока нога—лета
|Г,Д бр!/,:,|. (16.4)
219
Формулы для расчета тока через тело человека
в случае прикосновения к фазным проводам
Таблица 16.3
Нейтраль электроустановки Характер прикосновения Состояние изоляции Формулы для расчета тока через тело человека
Изолированная К фазе А в ис- ^А^^В^ Ув(1—а2)-|-Ус(1—а)
правной элект- роустановке Ra^Rb^Rc Сд = С Б — Сс = Сиз ул+ув+ус+ул / зг
ГО И о Я II t И и и и В * II II Ч и Ч II II II ч: и ч: О; О; ‘ h. — Ctjjgh ЗУ+gh i З‘^ф SRh-\~Rvt3
СД“СВ“СС~Уиз / /1 .=
К фазе А при замыкании фа- зы В на землю о t * “ -р i g3 1! 8 И ; £ “ £ р 8 г? S § || /н |z (3Rh) j У^Ф ^/l“T ^M3
Заземленная через компен- сирующее уст- ройство К фазе Л при исправной изо- ляции двух дру- гих фаз 1 У 1 -Ц- S3 о to to 1! 1 г> С Sh X Ув(1--ц2)4-Ус(1-п)--}0
}Л--/В+Ус^гл+Гп
С А ~ — С С — £из В RB = Rc -- R-a3 !h — Оф яо—3g+j (%—3b)
gh - gi> ~3g '-j ((>»--3b)
го О' II И I1 <J 8 О' и . II ° i! 1 to и U .J - II . ч; а;' go—! (3b —bn)
К фазе /1 при h -L4> -1(3/, 1 i ЗОф
глухом замыка- нии фазы В на- землю Кд — /\ £ — Киз -> оо; 7? & — R мз Rh~T
Глухозазем леп- ная К фазе -Л при исправной изо- ляции двух других фаз С 4 = Ср —Cq~CU3^Q fh --
Ra—Rb~Rc~~ = R1,3-O Rh i-ад
К фазе .4 при замыкании фа- зы В на землю через проводи- мость gM3 А 1 ( ‘h- L$gh So i'gh , £mb(1 °-) 1
С р - - ео Ra ~ Rc=R^B ~'00 Rb~Rm.3 У ф ёп ,
220
г:икосновения к фазе А:
ih=unpyh, (16-1 * * * 5 *)
|где 67пр = (7д —^о- (16.6)
. (Уа + У^а+Ув^в+Ус^с
Уд + У в + Ус + УЛ
(16.7)
Здесь Ул; YB; Yc — комплексные прово-
димости изоляции фаз относительно земли,
См:
17 В а = Sa + i®CA; YB = gB+je>CB,
ус=5с+/шСс>
где gjC Sb'< Sc — активные проводимости
изоляции фаз относительно земли, См;
бг — емкости изоляции фаз
земли, Ф.
напряжения фазы А,
В и С можно опреде-
фазовый множитель
I .4 071
Сл; Св\ Сс
I относительно
I Если исходить из
। то напряжение фаз
I лить, используя
- - 2 + 7 2 ’
UА = ^Ф: ^В = °2 ~ '
Таким образом
Йо = 77ф
Уа+^Ув^Ус-УУ^
Уа+Ув+Ус^Уи
(16.8)
где (7ф — напряжение фазы, взятой за
основу, В.
Учитывая, что Uvp = Йф — С'о, най-
дем ток
1 в(1 — 1 с (1 ’°)
7/i = ^1Л у . _у ,у
1 А + 1 В 1 С I Г Л
(16.9)
Для второго случая (рис. 16.3, б)
/ь=1/Т(7ф:(^-Лмз), (16.10)
где 7?мз — сопротивление в месте замы-
кания фазы на землю.
В случае прикосновения к фазному про-
воду при заземлении нейтрали электро-
установки через компенсирующее устрой-
ство следует учитывать и У'с — проводи-
мость компенсирующего устройства;
1 o~go~\~J • (°>7.с),
где g0 — активная проводимость нейтра-
ли источника, равная сумме проводимо-
стей компенсирующего устройства и за-
земления нейтрали, См; Lo — индуктив-
ность компенсирующего устройства, Гн.
В сетях с глухозаземленной нейтралью
напряжение смещения нейтрали (напря-
жение нулевой последовательности) оп-
ределяется проводимостями изоляции от-
носительно земли и активной проводимо-
стью заземления нейтрали.
В зависимости от режима нейтрали
и наличия нулевого провода различают
четыре схемы трехфазных сетей: трехпро-
водная с изолированной и с заземленной
нейтралью; четырехпроводная с изоли-
рованной и с заземленной нейтралью.
При напряжении до 1000 В применяют
первую и последнюю схемы, а при напря-
жении выше 1000 В — первую и вторую.
По условиям прикосновения к фазному
проводу напряжением до 1000 В при нор-
мальном режиме работы сети более без-
опасной является сеть с изолированной
нейтралью, а в аварийном режиме — с
заземленной.
Сети с изолированной нейтралью при-
меняют в случаях, когда возможно под-
держивать высокий уровень изоляции про-
водов и емкость проводов относительно
земли незначительна. Сети с заземленной
нейтралью применяют там, где невозмож-
но обеспечить надежную изоляцию про-
водов, сложно найти место повреждения
и емкостные токи достигают больших зна-
чений вследствие значительной разветвлен-
ности цепи.
По условиям безопасности в сетях
напряжением выше 1000 В заземленная
нейтраль является предпочтительней, так
как вследствие большой емкости между
проводами и землей защитная роль изо-
ляции проводов утрачивается. При за-
земленной нейтрали произойдет быстрое
отключение поврежденного участка.
Защитные меры и устройства. Назна-
чение их заключается в следующем: не
допускать человека к элементам, находя-
щимся под напряжением; защищать в слу-
чае прикосновения к частям, нормально
находящимся под напряжением, а также
к элементам оборудования при возникно-
вении замыкания па корпус, на землю и
т. п.; препятствовать попаданию напря-
жения па петоксзедущие элементы элек-
троустановок.
Применяемые защитные меры и уст-
ройства выполняют одну пли несколько
из перечисленных функций (табл. 16 4).
§ 16.4. Защитные заземления и зануление
Основные понятия и назначение. Зн-
щитное заземление выполняется с помо-
щью заземляющего устройства, состоя-
щего из заземлителя — проводника или
группы проводников, непосредственно
соприкасающихся с землей, и заземляю-
щих проводников, соединяющих зазем-
ляемые части электроустановки с зазем-
лителем 16].
В отличие от защитного имеется рабо-
чее заземление — преднамеренное соедине-
ние с заземляющим устройством токо-
ведущей части электроустановки с целью
ограничения перенапряжения, обеспече-
ния действия релейной зашиты, опреде-
ления режимов работы установки в нор-
мальной эксплуатации (в том числе систе-
ма ДПР).
Зануление выполняется с помощью за-
щитных проводников малого сопротив-
ления, соединенных с заземленной ней-
тралью, и обеспечивает автоматическое
отключение электроустановки, на которой
произошло замыкание находящихся под
напряжением проводников на металли-
ческие части.
221
а о л и ц a
Защитные меры и устройства, применяемые в электроустановках
Защитные меры и устройства Определение Функции Область применения
Защитное за- земление Преднамеренное элект- рическое соединение с землей или ее эквива- лентом металлических яетоковедуших частей, которые могут оказаться под напряжением Защита челове- ка от напряже- ния прикосно- вения Электроустановки напря- жением 500 В и выше, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроуста- новках •— при напряжении 36 В переменного и ПО В постоянного токов и выше
Зануление Преднамеренное элект- рическое соединение с нулевым защитным про- водником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением То же В электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью
Электрическое разделение се- ти Разделение электриче- ской сети на отдельные электрически не связан- ные участки с помощью разделяющего трансфор- матора Защита отдель- ных элементов электр оуст а нов - ки; уменьшение, продольной э. д. с в прово- дах при элект- ромагнитном влиянии В линиях напряжением до 1000 В (дистанционное управление разъединителя- ми контактной сети; пита- ние путевого электроинст- румента и др.)
Рабочая изоля- ция Электрическая изоляция токоведущих частей элек- троустановки, обеспечи- вающая ее нормальную работу и защиту от по- ражения электрическим током Защита челове- ка от напряже- ния прикосно- вения Во всех электроустановках напряжением до 1000 и вы- ше 1000 В
Дополнитель- ная изоляция Элек ту ичес кая изол яци я, предусмотренная допол- нительно v. рабочей, для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения ра бочей изоляции То ж» В электроустановках (элек- троинструмент и т. п.) на- пряжением до 1000 и выше 1000 В (коп-актная сеть постоянного и переменного тока)
Выравнивание потенциалов Метод снижения напря- жения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к ко- торыми ВОЗМОЖНО ОДНО- 13 ремойное прикоснове- ние пли на которых мо- жет одновременно стоять человек Защита челове- ка от напряже- ния прикосно- вения и шага В электроустановках (за- щитное заземление, подсып- ка гравия и т. п.), в кон- тактных сетях и ВЛ (зазем- ление. шунтирующие штан- ги и перемычки и др.)
Защитное от- ключение Быстродействующая за- щита, обеспечивающая автомат?!чес кое отключе- ние электроустановки при возникновении в ней опасности поражения ТО- КОМ Защита при од- нофазных за- мыканиях и в случае касания человеком эле- ментов, нахо- дящихся под напряжением Электроуста носки напряже- нием до 1000 В трехфазные четырехпроводные с изоли- рованной или заземленной (без повторных заземлите- лей) нейтралью
Малое напря- жение Номг.гта лкс е напряже- ние не солее 42 В, при- меняемо; в целях умень- шения пирс«сети пора- жения электрическим то- ком С учетом кате- юрий ч .мете- ний снижение тока до поро- гового неотпу- скающего При работа?: с электроинст- рументом, для освещения п др. В ot обо опасных поме- щениях я чне помещений используется напряжение 12 В, 50 Гц и 24 В, 400 Гн
222
Продолжение
Защитные меры и устройства Определение Функции Область применения
разделяющий трансформатор Защита от при- косновения к токоведущим частям Компенсация емкостных то- ков утечки Специальный трансфор- матор, предназначенный для отделения приемни- ка энергии от первичной электрической сети и се- ти заземления Устройство, предотвра- щающее прикосновение или приближение на опасное расстояние к то- коведущим частям Метод снижения напря- жения прикосновения к фазным проводам Предотвраще- ние подачи опасного напря- жения в сеть малого напря- жения Обеспечение недоступности для человека тасных элемен- тов (огражде- ния, блокиров- ки, сигнализа- ция и т. п.) Защита чело- века при по- вреждении изо- ляции и замы- кании на землю или корпус электроуста- новки В электроустановках до 1000 В для питания элект- роинструмента освещения и др. Корпус трансформатора заземляется. Вторичную об- мотку и корпуса электро- установок потребителей за- землять запрещено В электроустановках на- пряжением до 1000 и выше 1000 В (тяговые подстан- ции. комплектные _ подстан- ции, посты секционирования и др.) В электроустановках напря- жением до 1000 В
Напряжением относительно земли
называется напряжение между частью
электроустановки, на которую случайно
или преднамеренно подано напряжение,
и точками земли, находящимися вне зоны
токов в земле на расстоянии, превышаю-
щем максимальный геометрический размер
заземлителя более чем в 6—7 раз.
~~ Сопротивление растеканию заземляю-
щего устройства, складывается из сопро-
тивлений заземлителя относительно зем-
ли и заземляющих проводников. Сопро-
тивление растеканию заземлителя R'3 оп-
ределяется как отношение напряжения
<рв на заземлителе относительно земли к
току /3, проходящему в землю через за-
землитель.
При стекании тока с заземлителя в
землю происходит снижение потенциала
заземляемой токоведущей части до % =
= /8^з> что и используется как мера за-
щиты от поражения током. Наряду с этим
возникает потенциал на заземлителе и ме-
таллических частях, с иим связанных, а
также на поверхности грунта вокруг мес-
та {стекания тока.
Напряжением прикосновения 6'Пр хх
называется разность потенциалов между
двумя точками электрической цепи, ко-
торых одновременно может касаться че-
ловек. Одна из точек имеет потенциал <р3
заземлителя, а другая •— потенциал q)oc
основания, на котором мог бы стоять че-
ловек. В этом случае напряжение при-
косновения холостого хода
6црхх = с1'з—Кос или С'прхх — Фз^пр,
где апр — коэффициент напряжения при-
косновения, учитывающий форму потен-
циальной кривой:
«пр — • —Кос/ Кз< 1 •
Напряжением иага 0'1;1 называется
разность по’: щ.-хтсе (<гя — <рх_а,) двух
точек на поверхности земли в зоне стека-
ния тока, которые расположены одна от
другой на расстоянии шага о', равном
0,8 м. и на которых одновременно может
стоять человек. Напряжение шага холос-
того хода
(16.11)
Нщ хх — Кз «ш >
где аш — коэффициент напряжения шага,
учитывающий форму потенциальной кри-
вой:
«ш— (К-х Кх+а (16.12)
Заземляющие н защитные проводники.
В схемах заземления и зануления исполь-
зуются в качестве заземляющих и защит-
ных проводников металлические части
различного назначения — металлические
фермы, колонны, подкрановые пути, сталь-
ные трубы электропроводок, оболочки ка-
белей и т. п. [2]. Сечение или проводимость
этих проводников должны удовлетворять
требованиям ПУЭ. Независимо от сте-
пени использования рекомендуется соеди-
нять их с сетью заземления или зануле-
ния в целях выравнивания потенциалов.
223
Таблица 16.6
Свинцовые оболочки кабелей пригод-
ны в качестве заземляющих и защитных
проводников только при малых сечениях
кабелей; вследствие малых допустимых
нагрузок по току для целей зануления
следует соединять параллельно такие обо-
лочки нескольких кабелей. Алюминиевые
оболочки имеют высокую проводимость,
что позволяет использовать их в качестве
защитных проводников (табл. 16.5). Бро-
ня кабелей в качестве заземляющих и за-
щитных проводников отдельно не приме-
няется и ее сечение не должно учитывать-
ся.
Таблица 16.5
Сечения алюминиевых и свинцовых
оболочек кабелей
Сечение :кид ми- Сечение оболочек, мм2
алюминиевой СВИПЦлвоЙ
6 33/— 35/—
10 37/56 40/74
16 43/75 46/81
25 46/78 55/84
3.) 57/91 62/99
50 65/100 76/110
7с 82/112 94/128
95 102/124 107/145
126 115/147 130/168
150 128/173 156/195
1.85 165/199 172/210
219 200/222 -л-
Примечание В числителе приведены зна-
чения для номинального напряжения кабеля
I кВ, в знаменателе — для G кВ.
В качестве заземляющих и защитных
могчт быть использованы стальные про-
водники. По механической прочности они
должны иметь минимальные размеры,
указанные в табл. 16.6, а медные и алю-
миниевые— в -табл. 16.7.
К заземляющим и защитным провод-
никам предъявляются ПУЭ следующие
требования:
в с е т я х с изолированной
н о й т р а л ь ю — их сечение не менее
1/3 сечения фазного, а при выполнении из
разных металлов — проводимость не ме-
нее 1/3 проводимости фазных проводников.
При этом требуются медные проводники
сечением не более 25 мм2, алюминиевые
35 мм2 и стальные 120 мм2. Стальные за-
земляющие. проводники должны быть се-
чением не менее 100 мм2;
в сетях с заземленной
и е й т р а л ь ю напряжением до 1000 В —
проводимость не менее 50% проводимости
фазных проводников;
в сетях с г л у х о з а з е м л е н-
н о й н е й т р а л ь ю напряжением
.свыше 1000 В сечения F заземляющих
проводников, мм2:
F^V^/C^ (16.13)
где Ci — коэффициент для стали, равный
174, для голых медных проводников — 195,
рля кабелей до 10 кВ с медными жила-
1224
Минимальные размеры стальных защитных
и заземляющих проводников
Проводники Параметр Значение параметра при рас- положении проводни- ков в
1 зданиях наружных установках £ S со
Круглые Диаметр, мм 5 6 10
Прямоугольные Сечение, мм2 Толщина, мм 24 3 48 4 48 4
Угловая сталь Толщина полок, мм 2,5 4
Водогазопро- водпые трубы Толщина сте- нок, мм 2,5 2,5 3,5
Сварные тонко- стенные трубы То же 1,5 Не до- пуска- юте я
II р и мечания, 1. Нулевые провода воздуш-
ных линий и электропроводок могут иметь диа-
метры, меньшие указанных в таблице, если они
равны диаметрам фазных. 2. В агрессивных грун-
тах следует применять проводники увеличенного
сечения, либо наносить антикоррозионные покры-
тия.
ми—182, для голых алюминиевых провод-
ников и кабелей с алюминиевыми жилами
до 10 кВ, равный 112.
Нулевые шины при изолированной
нейтрали окрашивают в белый, а при за-
земленной нейтрали — в черный цвет.
Открыто проложенные заземляющие про-
водники, а также все конструкции, прово-
да и стальные полосы заземляющего уст-
ройства должны быть окрашены в черный
цвет. Допускается окраска открытых за-
земляющих проводников в иные цвета в
соответствии с оформлением помеще-
ния, но при этом в местах присоединений
и ответвлений на них наносят не менее чем
две полосы черного цвета на расстоянии
150 мм одна от другой.
Таблица 16.7
Минимальные сечения медных
и алюминиевых заземляющих
и защитных проводников
Наименование проводников Медь, мм2 Алюми- ний, мм2
Голые проводники при от- крытой прокладке 4,0 6,0
Изолированные провода 1,5 2,5
Жилы кабелей или много- жильных проводов в общей защитной оболочке с фаз- 1,0 2,5
ными жилами
Таблица 16.8
Значения параметров в различных климатических зонах
i? э.-.теэизующие климатические а --т применяемых электродов Климатические зоны СССР
1 2 3 4
_ ' - эго лети я я низшая темпе- —154—-20 —104—14 04 10 0++5
- " -нзарь), °C - -- ---;оголетняя высшая темпе- + 164- + 18 + 18++22 + 224- +24 +244-+26
- -2 - гЭЛЬ). °C - : ‘.-шгельность замерзания вод, 170—190 150 100 0
- коэффициента кс: т^ртикальных электродах дли- 1,65 1,45 1,3 1,1
? v ц глубине заложения их /'=0,7+0,8 м -е при длине электродов 5 м 1,35 1,25 1,15 1,1
_ читальных электродах длиной 5,5 3,5 2,5 1,5
/'=0,74-0,8 м - г при длине 50 м 4,5 3,0 2,0 1,4
2^-гмлители. Электрическая модель
условно характеризуется тремя па-
тами: удельным сопротивлением верх-
:.:оя pi, нижнего р3 и толщиной верх-
-:лоя h. В ряде случаев pi = р2.
Г: едварительно при ориентировочных
-стах заземлителей, если удельное соп-
: ::целение земли еще не измерено, реко-
е-дуется принимать следующие его зна-
-из, Ом-м (не менее):
..есок
Супесок
Суглинок
Глина
Садовая земля
Чернозем
Тоэф
.каменистая глина (при-
'лизительно 50%)
Сдала, валуны
Известняк, мергель
400—1000
150—400
40—150
8—70
40
10—50
20
100
2000—4000
1000-2000
Промерзание или высыхание верхнего
:д'я земли учитывается сезонными повы-
шающими коэффициентами кс (табл. 16.8),
Паи сооружении заземляющих устройств
кпользуют естественные и искусствен-
ные заземлители.
Естественные заземлители представ-
ляют собой металлические части различ-
,-:го назначения, которые по своим свой-
:т=ам одновременно могут быть исполь-
??еены и для заземления. К ним относят-
ся проложенные в земле водопроводные
трубы и другие металлические, не покры-
тые изоляцией трубопроводы, за исклю-
чением трубопроводов горючих жидкостей,
ттрючих или взрывчатых газов; обсадные
трубы различного назначения (табл. 16.9),
••еталлические и железобетонные конструк-
ции зданий и сооружений, имеющие надеж-
нее соединение с землей; колонны, эстака-
ды . конструкции подъемников ит. п.; метал-
лические оболочки кабелей, проложенных
з земле, за исключением алюминиевых.
Е качестве естественных заземлите-
лей применяются лишь стационарные эле-
менты установок; они должны быть зане-
сены в паспорт заземления и у мест при-
соединения к ним проводников иметь опо-
знавательные знаки. Исправность зазем-
лителей контролируется электротехни-
ческим персоналом, в особенности во вре-
мя ремонтов. Допускается применение
естественных заземлителей в качестве един-
ственных при условии обеспечения тре-
буемого ПУЭ сопротивления. Если един-
ственными заземлителями служат метал-
лические оболочки кабелей, то их должно
быть не менее двух.
Сопротивление протяженного зазем-
лителя длиной Z3 (например, кабеля) оп-
ределяется как его входное сопротивле-
ние
— "V^np^n (~l/^np/rn /в)- (16.14)
Продольное сопротивление оболочки
кабеля, Ом/км:
^цр — Гпр+0,05+/
+ 0,145 X
0,178
X 1g ,______ I .
Го-102 У/.Ю-2/Р /
(16.15)
где гпр — активное сопротивление про-
водника, Ом/км; х"р — внутреннее ин-
дуктивное сопротивление проводника,
Ом/км; гв — радиус проводника, м.
Сопротивление растеканию одной
оболочки кабеля, Ом/км:
гп=0,366 р ig (1/4 +), (16.16)
где 4 — диаметр оболочки кабеля, км;
tK — глубина заложения кабеля, км.
Значение ZBX умножается на коэффи-
циенты: при двух кабелях на 1,2; при
трех — 1,4; шести — 1,5; восьми — 1,6.
Эффективно используемая в качестве
заземлителя длина трубопровода не пре-
вышает 1,5—2 км. Применять водопро-
водные трубы жилых зданий в качестве
заземлителей не рекомендуется.
1 19К
225
Таблица 16.9
Сопротивление растеканию обсадных
труб, артезианских колодцев
Род земли Глубина заложе- ния, м Сопротив- ление, jOm
Глина Песок и известняк Песок (ниже уровня грунтовых вод) 130 64,5 15—20 0,165 0,815 0,09
§ 16.5. Расчет и устройство
сложных искусственных заземлителей
Общие положения. Заземляющие уст-
ройства проектируют исходя из норм на
сопротивление растеканию (1-й вариант)
или на напряжение прикосновения (2-й
вариант).
Сопротивление заземляющего устрой-
ства /?' (включая естественные заземли-
тели с сопротивлением Z/) не должно
превышать 0,5 Ом, тогда допустимое со-
противление растеканию контурного за-
землителя
О 7?
[Якз] = - 3 7 ^(R3Zi): (7?3-Z0 .
АЗ--
(16.17)
В 1-м варианте заземлитель выполня-
ют в виде горизонтальной заземляющей
сетки из проводников, уложенных в зем-
лю на глубине 0,5-?0,8 м, и вертикальных
электродов. Контурный проводник по
периметру сетки охватывает распреде-
лительные устройства, а также производ-
ственные здания и сооружения.
Вдоль рядов оборудования и конст-
рукций со стороны обслуживания про-
кладывают проводники (продольные)
с расстоянием между ними не более 6 м,
а от оборудования —0,8—1,5 м. На пло-
щадях, не занятых электрооборудовани-
ем и конструкциями, расстояние между
продольными проводниками может пре-
вышать 6 м, но должно быть не более 12 м.
Продольные проводники соединяют по-
перечными, проложенными в удобных мес-
Рис. 16.4. Заземлитель (а) и его расчетная мо-
дель (б)
226
тах между оборудованием, с расстоянием
между проводниками не более 12 м. В уг-
лах каждой ячейки сеткн пересекающие-
ся проводники соединяют сваркой.
Напряжение на заземлителе при рас-
четном токе замыкания на землю не долж-
но превышать 5 кВ, а сопротивление за-
земляющего устройства не ограничива-
ется значением 0,5 Ом. При соответствую-
щих мерах зашиты кабеля связи указан-
ное напряжение допускается повышать
до 10 кВ. Сетку в этом случае выполняют
так же, как и в 1-м варианте, расстояние
между продольными и поперечными про-
водниками определяется расчетом, но
должно быть не более 32 м между сосед-
ними продольными и поперечными провод-
никами.
В обоих вариантах проводники, при-
соединяющие оборудование или метал-
локонструкции к заземляющей сетке (ЗС),
прокладывают на глубине не менее 0,3 м.
При расчете сопротивления растеканию
или напряжения прикосновения эти про-
водники не учитывают.
Расстояние от границ заземлителя до
ограды электроустановки с внутренней
стороны принимается не менее 3 м. У вхо-
дов и въездов на территорию электро-
установки между оградой и заземлителем
осуществляется выравнивание потенциа-
лов путем укладки на глубине 1,5 м одно-
го горизонтального проводника на расстоя-
нии 1 м от заземлителя и связанного с
заземлителем не менее чем в двух местах.
Длина проводника превышает ширину
входа или въезда на 1 м с каждой стороны.
Если заземлитель не размещается на ог-
раждаемой территории, допускается вы-
носить его за пределы территории электро-
установки. Металлические части и ар-
матуру стоек железобетонной ограды
присоединяют к заземлителю. Кроме того,
осуществляют выравнивание потенциа-
лов путем укладки одного проводника
вокруг границ заземлителя на расстоянии
1 м в направлении от его границ и на глу-
бине 1,5 м, соединяя проводник с зазем-
лителем не менее чем в четырех точках.
Молниеотводы и разрядники присое-
диняют к заземляющей сетке так, чтобы
растекание тока в землю происходило не
менее чем в трех-четырех горизонтальных
направлениях.
В методах расчета сложных искусст-
венных заземлителей принято, что дей-
ствительный сложный заземлитель с при-
мерно регулярным размещением провод-
ников (электродов) можно заменить квад-
ратной расчетной моделью при условии
равенства их площадей S, общей длины
Lr горизонтальных проводников и глу-
бины их заложения числа п и длины
I вертикальных электродов (рис. 16.4)
В качестве расчетной принята двухслой-
ная модель неоднородной земли с удель-
ными сопротивлениями слоев — верхне-
го pi толщиной h и нижнего р2. Неодно-
родная двухслойная модель приравнива-
ется к однородной с эквивалентным соп-
ротивлением рэ, при котором сопротив-
- - - z растеканию заземлителя имеет то
-т значение, что и в реальной иеодпород-
: земле. Таким образом, моделью за-
т%.-ителя служит квадратная сетка из
; _ -мо~ересекающихся полос с верти-
:.-;.-:ыми электродами, площадью S,
- — -ной квадрата Д/S, числом ячеек на
- : не т и диаметром проводников d.
Расчет заземляющих сеток исходя из
нсрм на их электрические параметры. Соп-
- -. вление растеканию заземляющей сет-
/?к3=ЛРэЛ<:1/5". (16.18)
Значения коэффициентов А и А/ при-
везены в табл. 16.10 и 16.11, данные по
-. при (Л — t') : у S = 0,01 представ-
лены на рис. 16.5. Если же (Л-/'):/У =#
= 0.01, то при к = (р2 — Pl) : (р2 + pt)
?: кривым рис. 16.6 находят кр и затем
при известном числе ячеек т по кривым
рис 16.5 определяют значение рэ/р2. При
:. — : УS = 0,01 получим к — кр.
Таблица 16.10
Значения коэффициента А
d Значения А при числе ячеек т
1 s 1 2 4 8 16
0.625-10-s 2.5-Ю-з 0,82 0,74 0,68 0,64 0,61 0,58 0,54 0,53 0,48 0,47
Важной характеристикой •' заземлите-
ля является наибольшее значение коэф-
фициента напряжения прикосновения апр.
Для ЗС с регулярным размещением
проводников наибольшее значение этого
коэффициента соответствует угловой
ячейке, длнекоторой [8]
«пр = аЯра1'> <16-19)
где а°р — значение коэффициента напря-
жения “прикосновения угловой ячейки
ЗС, находящейся на поверхности двух-
слойной земли (рис. 16.7); at, — коэф-
фициент, характеризующий изменение апр
гри заглублении ЗС (табл. 16.12).
В том случае, когда ЗС является нерав-
номерной, при нахождении коэффициен-
та прикосновения следует принимать
т = S : Ь, где b — ширина наиболь-
шей угловой ячейки, м.
Условия электробезопасности на тер-
ритории заземлителя будут обеспечены,
если напряжение прикосновения (иа теле
человека) при аварийном режиме не бу-
дет превышать допустимого значения.
Для этого необходимо выполнение следу-
ющего условия [9]:
ер хх] — [С’пр! + [Лц>] 1 ’5pJУ а°р at Io Rs,
(16.20)
Таблица 16.11
Значения коэффициента At
т Значения Д< при различном
0,001 0,005 0,01 0,02 | 0,05 0,1
1 0,84 0,79 0,75 0,71 0,66 0,61
2 0,87 0,82 0,78 0,74 0,70 0,66
4 0,91 0,87 0,83 0,80 0,75 0,71
8 0,95 0,90 0,87 0,84 0,79 0,75
16 0,97 0,94 0,97 0,88 0,84 0,80
где р! = Pi — при отсутствии специаль-
ных плохопроводящих покрытий тер-
ритории, Ом-м; PJ = рп — при плохо-
проводящих покрытиях (гравий, щебень,
асфальт и пр.) с удельным сопротивлени-
ем pn 5000 Ом-м; /0— протекающий
через ЗС ток короткого замыкания, А.
Расчет ЗС по допустимому сопротив-
лению растеканию. Исходные данные S3,
d, t', pi и p2 (с учетом сезонных коэффи-
циентов), h и рассчитываются по фор-
муле из условия допустимого сопротив-
ления растеканию R3 — 0,5 Ом. Требу-
ется определить плотность заземляющих
проводников LBfS (или число ячеек на
стороне заземлителя т = L3 : (2"|/S— 1),
где L3 — общая длина заземляющих про-
водников.
Порядок расчета:
определяют относительные парамет-
ры ЗС и двухслойной земли:
d:VS;f : V's? (h—t) : У<Г;
Rus i/S: Pg!
K = (Pi Pi) : (Ps+Pl)’
по кривым рис. 16.6 находят значение
кр;
точка пересечения кривых R~\/S/p2
и кр (рис. 16.8) соответствует искомому
значению т и L : Д/^з (для ЗС рэ = Рэ(ф))-
Расчет ЗС по допустимому напряже-
нию прикосновения. Исходные данные:
5g, d, t , Pi, p2, h, I3, [6/пр] и [7пр] (либо
время T протекания тока /0). Требуется
определить А/Д/S (либо zn). Для этого
необходимо выполнить графические по-
строения зависимостей RK3 — (т) и
Дпрхх =
Таблица 16.12
Значения коэффициента а/
1
2
4
8
16
Значения а’при различном 1'/Д/$
0 0,0025 0,005 0,01 0,02 0,05
1 0,92 0,90 0,87 0,86 0,81
1 0.90 0,86 0,83 0,80 0,75
1 0,88 0,84 0,81 0,76 0,73
1 0,86 0,82 0,78 0,75 0,78
1 0,84 0,80 0,76 — —
227
Рис. 16.5. Зависимость относитель-
ного эквивалентного сопротивления
земли от значений m,L]V~S и
действительного к _при разных
К (h-t)lV S
228
• 7. Зависимость коэффициента а®р
от числа ячеек ЗС и коэффициента, характеризующего неод-
нородность земли
Определяют коэффициент неоднород-
:-:::ти к. По найденному к и известному
значению (Л— t') : ~\/S на основании
кривых рис. 16.6 находят кр. По номо-
гэамме рис. 16.8 и известному кр устанав-
ливают три-четыре значения /?K3~V/S/p3,
определяемые точками пересечения штри-
ховой кривой со сплошными. Затем на-
ходят соответствующие значения т. Та-
ким образом, получают зависимость RKS =
= /1 (m)> которая удовлетворяет всем
исходным данным, кроме [ Ппр] и [/пр].
Далее для трех-четырех ЗС, выбранных
ранее, рассчитывают [9, 10]
Дпр xx = agp с'4/О7?кз. (16.21)
Получают зависимость С'пр хх — it
которая также удовлетворяет исходным
данным, кроме [Йпр] и ]/Пр1- Строят гра-
фики RK3 = А (m) и С'пр хх = f2 (m) с об-
щей осью абсцисс, на которой отклады-
вают значения т. Подсчитывается допус-
тимое напряжение по формуле
[Дпр хх] — [Ппр] — [/пр! l>5pj[. (16.22)
16.8. Номограмма для расчета заземляющих сеток в соответствии с нормами иа их э-е.--
ские параметры
Исходя из найденного значения [ (/пр хх]
по графику t/np хх = /2 (т) определяют
т, а затем по графику /?Кз=/1 (т) Действи-
тельное значение сопротивления растека-
нию заземлителя.
Расчет заземляющих устройств (ЗУ) ис-
ходя из норм на их электрические параметры.
Сопротивление растеканию заземляющего
устройства (оно представляет собой зазем-
ляющую сетку, дополненную вертикаль-
ными электродами) определяется по фор-
муле i
о' л Р0 л л л Рэ ® А
/?з—А _____ Дв — А ________ Ав,
Vs Vs
где At в, Дв — коэффициенты, характе-
ризующие изменения /?'3 вследствие за-
глубления ЗС и соответственно дополне-
ния ее вертикальными электродами
(рис. 16.9 и рис. 16.10) при длине верти-
кальных электродов / и расстоянии между
ними а.
Коэффициент напряжения прикосно-
вения
о'-пр=«?ра/в«в. (16.23)
где в; ав — коэффициенты, характе-
ризующие изменения апр вследствие за-
глубления ЗС и дополнения ее вертикаль-
ными электродами (рис. 16.11 и рис. 16.12).
Значения коэффициентов Д4 в> , Дв,
at в и ав даны на рис. 16.9—16.12 при
Pi > Р2. когда влияние вертикальных элек-
тродов на снижение R'3 и апр существен-
но.
Расчет ЗУ по допустимому сопротив-
лению растеканию. Исходные данные: S3,
d, Z', Pi. Р2. h, [/?кз]; по плану установки
определяются длина горизонтальных эле-
ментов и соответственно размер ячейки
Ь. Требуется определить I и а.
Определяют:
d : VS . f : VS3, (h—f): S,[/?K3] V$ : P2
и к = (р2—Pi): (P2+Pi).
По кривым рис. 16.6 и рис. 16.5 находят
соответственно кр и р3/р2.
Рассчитывают число ячеек m="l/S : Ь,
приходящееся на сторону ЗУ. Пересече-
ние перпендикуляра, восстановленного из
точки, которой соответствует найденное
значение т (см. рис. 16.8), с кривой
[Я«з] Vs : Р2 Дзет Рэ(ф) : Р2-
Определяют Дв = р3(ф)/рэ- Задавшись
параметром al~\/S, по кривым рис. 16.10
находят
, l—h рх h
с =—7=^------+ ’
VS Рг ]/ S
откуда
г=Л4-(с'V~s —л)— •
Pi
Если длина вертикальных электро-
дов получается больше 20 м, то для дости-
жения заданного R можно либо увеличить
число вертикальных электродов, либо
несколько расширить площадь S.
Расчет ЗУ по допустимому напряже-
нию прикосновения. Исходные данные:
S, d,_f_, pi, р2, h, /0, [Ппр1 и [/Пр]. т =
= V S : Ь. Требуется определить I и а.
Необходимо выполнить графические по-
строения R’3 = fi (Z) и Нпр хх = /г G
Рис. 16.9. Зависимости коэффициента Дгв от относительных параметров сложного заземлителя
230
J. 7
Рис. 16.11. Зависимость коэффициента а^в от относительного заглубления г;1 6
231
Ри®. 16.12. Зависимость коэффициента ав от отно-
сительной длины вертикальных электродов
выбрав расстояние между вертикальными
электродами.
Исходя из найденного значения к и
известного^параметра (h — f) : '[/S по
кривым, приведенным на рис. 16.6, опре-
деляют кр. Пользуясь номограммой рис.
16.8 в соответствии с методикой, изло-
женной выше, выбрав три-четыре значе-
ния R3 "l/S3 : р2, определяют соответст-
вующие значения R3, I. Таким образом
находят зависимость R3 = fi (I), кото-
рая удовлетворяет всем исходным данным,
кроме [6/Пр] и [7Пр]- Затем для выбранных
выше значений R' рассчитывают
^пр ху.—О-Ор с4(В ав 10 R'3 (16.24)
Получают зависимость (7пр = /г (Л-
которая также удовлетворяет всем ис-
ходным данным, кроме [t/np] и [/пр]. Стро-
ят графики R’3 = (/) и бпр хх = /г (О
с общей осью абсцисс, по которой откла-
дывают значения /. Подсчитывают допус-
тимее напряжение прикосновения по
формуле (16.22).
Исходя из найденного значения [t/np хх]
по графику L’j,p хх = fz (0 определяют I,
а затем по графику R'3 — ft (!) находят
действительное сопротивление растека-
нию заземлителя.
Выносные заземлители. Экономичес-
ки целесообразно применять выносные
заземлители в хорошо проводящих слоях
земли, не вымерзающих озерах и болотах,
реках. Заземлитель с установкой соеди-
няют воздушной или кабельной линией.
В озерах и реках электроды их забива-
ют в дно или укладывают на него в виде
сетки из медных проводников или из по-
лосовой стали с расстоянием 10—15 м
между полосами. Удельное сопротивле-
ние грунта на дне озер составляет 25 -j-
-г 50 Ом-м в зависимости от его вида (ил,
горф, песок).
Применение выносных заземлителей
не исключает необходимости устройства
местного заземлителя непосредственно
в зоне расположения установки.
Сечение кабеля, соединяющего вы-
носной заземлитель с заземляющим уст-
ройством установки, при больших токах
замыкания на землю проверяется на тер-
ическую устойчивость.
К концам жил соединительного кабеля
привариваются наконечники. /Килы и
₽32
оболочка кабеля присоединяются болта-
ми к заземлителю подстанции в одном
из его узлов, места присоединения и кон-
такты покрывают смазкой. Место, где рас-
положен выносной заземлитель, ограж-
дается; ограда должна отстоять от краев
контура на 3 м. При расположении зазем-
лителя в реке, озере, море — прилегаю-
щее место на берегу ограждается и уста-
навливаются таблички с соответствующи-
ми надписями «Купание запрещено» и т. д.
§ 16.6. Заземление
трансформаторных подстанций,
питающихся от системы
«два провода—рельсы»
Однофазные комплектные трансформа-
торные подстанции (КТПО). Рабочее и
защитное заземления (рис. 16.13) КТПО
мощностью до 10 кВ-А объединяют в од-
ном контуре, имеющем сопротивление
растеканию R3 5 Ом. Однополюсный
разъединитель РЛНД-35 и предохрани-
тель ПКТ-35Н устанавливают на опоре
контактной сети, заземленной на тяговые
рельсы или на отдельно стоящей опоре,
заземленной на самостоятельный контур.
Сопротивление растеканию этого контура
R3 -< 10 Ом, если р < 100 Ом-м; R3
15Ом, если 100Ом-м •< р 500 Ом-м;
R3 < 20 Ом, если 500 Ом-м < рф
1000 Ом-м и — R3 30 Ом, если
р > 1000 Ом-м.
Первичную обмотку трансформатора
Тр соединяют с контуром заземления
ЗУ (рабочее заземление), а также с кожу-
хом трансформатора наглухо, не ус-
танавливая разъединитель. Выполняют
также защитное заземление, для чего
кожух трансформатора, фланцы изоля-
торов, кожух распределительного шкафа
и другие металлические конструкции
присоединяют к металлической конструк-
ции КТПО, соединенной с контуром за-
земления двумя отдельными проводни-
ками.
С контуром заземления через пре-
дохранитель типа ППМ-62-2 с пробив-
ным напряжением 4004-800 В соединяют
один из выводов вторичной обмотки транс-
форматора [11].
Трехфазные трансформаторные подстан-
ции (ТП) мощностью до 25 кВ-A вклю-
чительно. Рабочее и защитное заземление
ТП (рис. 16.14) объединяют в одном кон-
туре с R3 < 5 Ом. Перегрузка трансфор-
матора свыше номинала запрещена. Двух-
полюсный разъединитель и предохра-
нители ПКТ-35Н устанавливают так же,
как в схеме заземления КПТО, соблюдая
соотношения R3 и р.
С контуром заземления ТП через
предохранитель ИПМ-62-2 соединяют ну-
левой вывод вторичной обмотки транс-
форматора. Если невозможно обеспечить
RB = 5 Ом, заземление выполняют в
соответствии с требованиями, предъявлен-
ными к ТП мощностью выше 25 кВ-А.
ТП мощностью выше 25 кВ-А, нуле-
вой провод которых используется в си-
стеме зануления потребителей. При ус-
7л подстанции на перегонах
7- двухполюсный разъединитель
*2-." на опоре контактной сети
• -тдтльно стоящей опоре, предохра-
? 2 конструкции ТП (рис. 16.15, а).
заземление глухое на рельсы.
= . _тзтвления защитного заземления
--знсформатора, фланцы изоля-
распределительного шкафа
д- -? е металлические конструкции
_ -д"нн:-эт к металлической конструк-
7 7. которая соединена с рельсом
- тдг.дьными проводниками.
z ' ТП устраивают двойной вы-
- i контур, укладывая в зем-
'."узине 30 см вокруг подстанции на
. -гни 1 и 2 м от краев металличес-
- .зтрукций два прямоугольника из
полос 40X4 мм. Каждый из них
диняют в разных точках к обоим
. з:-2шим проводникам, идущим к
-;::ч Нейтраль вторичной обмотки
_ : дчатора заземляют на самостоя-
_ =,. ; контур заземления, удаленный
77 и рельсов на 20—40 м.
_ -дзтивление растеканию заземле-
= .-гйтрали в электроустановках напря-
. - гм до 1000 В нормируется в зависи-
:т удельного сопротивления земли
2:“? зтивление растеканию принима-
ть д' и р = 100 Ом-м не более 2, 4 и 8 Ом
.-.инейном напряжении соответствен-
777 380 и 220 В. Если р > 100 Ом-м,
2 кается увеличение указанной выше
з’ичины в отношении р/100, но не бол ь-
. г -z-м в 10 раз.
У.ежду нулевым выводом вторичной об-
: 7ни и заземлением на тяговый рельс
♦.“-знается пробивной предохранитель
-д ИПМ-62-2.
ТП, нулевой провод которых не исполь-
. 2 7ся в системе зануления потребите-
ли. Такие ТП устанавливают на стан-
-V. Рабочее и защитное заземления
тдьичной обмотки и всех конструкций
'7 (рис. 16.15, б) выполняются в соот-
ттзтвии с рекомендациями, приведен-
ной выше. Нулевой вывод вторичной
т'.этки трансформатора наглухо сое-
• :.-:яют с заземляющим устройством под-
- опции. Напряжение, на которое рас-
-:-:тана изоляция вывода нейтрали ТП,
-.7жно быть более 2 кВ.
На станциях с однониточными рель-
7 = ь>2В цепями провода рабочих и защит-
22-: заземлителей присоединяют непо-
- ?дственно к тяговой нити рельсов бли-
.?: него пути, как правило, по обе сто-
::-ы неизолированного стыка, а на стан-
и.чх и перегонах с двухниточными рель-
?е=:ми цепями — к средней точке путе-
73 дросселя. ТП мощностью до 25 кВ-А,
2.7 и невозможно обеспечить R — 5 Ом,
з перегонах и станциях с двухниточны-
:и рельсовыми цепями присоединяют, как
р овило, непосредственно к тяговой ни-
Присоединение корпусов ТП и КТПО
рельсам осуществляется стальным
р утком диаметром не менее 12 мм, ко-
орый пропускают под рельсами в асбо-
цементных трубах. Заземляющие провод-
Рис. 16.13. Схема заземления однофазной транс-
форматорной подстанции 5 Ом
Рис. 16.14. Схема заземления трехфазной транс-
форматорной подстанции мощностью до 25 кВА
/?з=5 Ом
Рис. 16.15. Схема заземления ТП мощностью высе
25 кВ -А, у которых нулевой провод использ ver с я
(а) и не используется (б) в системе защитного
нулейия
233
ники, идущие к рельсам, прокладывают
на глубине 30 см и на расстоянии 1—1,5 м
друг от друга.
§ 16.7. Заземление искусственных
сооружений, на которых смонтировано
освещение или проходят провода
переменного тока
На электрифицированных линиях
постоянного тока заземление искусствен-
ных сооружений при наличии нейтральных
вставок производится в тех случаях, ког-
да по сооружению проложены линии пе-
ременного тока 50 Гц.
Правила заземления искусственных со-
оружений с устройством нейтральных вста-
вок следующие (рис. 16.16):
во все анкеровки проводов 1 на соору-
жение 10 между основной изоляцией 2 и
заземленными частями врезают дополни-
тельные изоляторы 3;
на всех обводах и отбойниках 5 также
врезают дополнительные изоляторы в под-
весные гирлянды, или же изолируют ар-
матуру крепления 4 подвесных изолято-
ров от сооружения, устанавливая про-
кладки и втулки 6;
все нейтральные элементы между
основной и дополнительной изоляцией
объединяют одним общим заземляющим
проводником 8 сечением не менее 50 мм2
по меди, который присоединяют наглухо
к рельсу 11. Присоединение к рельсу
должно быть двойным, для чего на высо-
те 4 м к основному заземляющему провод-
нику подсоединяют параллельный отре-
зок такого же провода;
заземляющий спуск от нейтральных
элементов прокладывают изолированно по
конструкциям сооружения; общее сопро-
тивление изоляции от металлоконструк-
ций должно быть не менее 1000 Ом (про-
веряют мегомметром 2 раза в год);
для обеспечения работы защиты в слу-
чаях замыкания на сооружение проводов
контактной сети 9 (при набросах и пере-
крытиях посторонними предметами), кро-
ме заземления нейтральных вставок, долж-
но быть смонтировано заземление метал-
локонструкций сооружения на рельс че-
рез два соединенных последовательно
искровых промежутка 7 типа ИПМ-62-2,
у каждого из которых пробивное напря-
жение 400 В. Проверку исправности этих
искровых промежутков производят еже-
месячно.
На линиях переменного тока, про-
ходящих по искусственным сооружепи-
Рис. 16. ’.6. Схема заземления искусственного со-
оружения
ям, при наличии нейтральных вставок
устанавливают защиту, действующую
на отключение при нарушении изоляции
фазных проводов.
§ 16.8. Заземление передвижных
электростанций и подстанций
На железнодорожном транспорте для
производственных нужд в основном при-
меняется электрическая сеть с зазем-
ленной нейтралью. Для таких сетей обя-
зательно металлическое соединение обо-
рудования, подлежащего заземлению, с
заземленной нейтралью источника пита-
ния. С этой целью используют нулевой
провод сети или в отдельных случаях спе-
циальные заземляющие проводники. Ну-
левой провод, применяемый для зазем-
ления электрооборудования передвиж-
ных электроустановок, расположен в об-
щей оболочке с фазными и имеет одина-
ковое с ними сечение. Минимальные сече-
ния заземляющей жилы и многожильных
проводов составляют 1 мм2 (в случае из-
готовления из меди) и 1,5 мм2 (из алюми-
ния). Запрещается в качестве заземляю-
щего использовать нулевой рабочий про-
вод.
Для предотвращения поражения то-
ком в передвижных установках с зазем-
ленной нейтралью применяют защитные
автоматические отключающие устройст-
ва типа ИЭ-980; обязательно сооруже-
ние искусственного заземляющего уст-
ройства.
Искусственные заземлители выпол-
няют из стальных труб диаметром 50 мм
с толщиной стенок не менее 3,5 мм, из уг-
ловой стали 50 X 50 мм или 60 X 60 мм
с толщиной полок не менее 4 мм. Зазем-
лители устраивают на расстоянии не бли-
же 2 м от крайнего рельса, закладывая
их на глубину не менее 1 м. Запрещается
забивать заземлители в балластную приз-
му. Применяют и специальные переносные
инвентарные заземлители (бурава). Они
выполняются из металлических стержней
длиной 0,8—1,0 м в виде наборов в ко-
личестве 10—20 шт. Стержни прочно сое-
диняют гибким медным проводником се-
чением не менее 25 мм2. Для установки
такого заземлителя в грунт средней плот-
ности в летнее время требуется 3—5 мин,
а для извлечения 3—4 мин. Можно приме-
нять металлические стержни диаметром
d = 25 мм и длиной I = 0,8 м с одним за-
остренным концом. Масса заземлителя
3,2 кг; время на установку 1—2 мин, а на
извлечение 1 мин.
Сопротивление одиночного трубчато-
го или стержневого заземлителя, по-
груженного вертикально на глубину f
и пересекающего границу раздела слоев
земли с различными pi и р2, определяет-
ся по формуле
I 21 4/' + / \
R = 0,366 1g —— +0,5 1g —:
V d 41 ' — I /
/ All A/a \
\ Pi Pa /
234
Таблица 16.13
Значение обобщенного параметра А'
•,М А, 1/см при d, м
0,05 0,06
1,0 1,05 1,02
1,1 0,97 0,95
1,2 0,91 0,89
1,5 0,75 0,73
Не Л/i, Д/2 — части длины электрода, на-
б.дяшиеся соответственно в верхнем и
кижнем слоях земли, м.
При вертикальных электродах из уг-
гсзой стали с шириной b стороны уголка
принимается d = 95 b.
Для временных заземлителей при
I- = 0 и р« = р2 = р (с учетом сезонного
ггзышающего коэффициента кс, см. табл.
|16.8)
0,366р , 4/
Я =------1g—= 4'Р,
I d
где А' берется из табл. 16.13.
Для заземлителей, состоящих из п
гдинаковых вертикальных электродов,
отстоящих один от другого на расстоянии
L, сопротивление растеканию
/?3'=7? : (/zij),
где 1] — коэффициент использования вер-
тикальных электродов, размещенных
з ряд, либо по контуру (табл. 16.14)
без учета влияния полосы связи.
После монтажа и в процессе эксплуа-
тации периодически проверяют значение
г?3 передвижной электроустановки. При
глухом заземлении нейтрали измеряют
приборами МС-07 или МС-08 полное сопро-
тивление петли «фазный — нулевой про-
зода».
Таблица 16.14
Значения коэффициента использования
вертикальных электродов
п Значения т) при относительном расстоянии а/l между электродами, равном
1 2 3
При размещении электродов по контуру
4 0,66—0,72 0,76—0,80 0,84—0,86
6 0,58—0,65 0,71—0,75 0,78—0,82
10 0,52—0,58 0,66—0,71 0,74—0,78
20 0,44—0,50 0,61—0,66 0,68—0,73
40 0,38—0,44 0,55—0,61 0,64—0,69
60 0,36—0,42 0,52—0,58 0,62—0,67
При размещении электродов в ряд
2 0,84—0,87 0,90—0,92 0,93—0,95
3 0,76—0.80 0,85—0,88 0,90—0,92
5 0,67—0,72 0,79—0,83 0,85—0,88
10 0,56—0,62 0,72—0,77 0,79—0,83
15 0,51—0,56 0,66—0.73 0,76—0,80
20 0,47—0,50 0,65—0,70 0,74—0,79
Любое включение передвижных элек-
тростанций в работу даже на короткое
время без выполнения заземления запре-
щено.
§ 16.9. Нагревостойкость и
механическая прочность заземлителей
Для обеспечения термической устой-
чивости контура заземления необходи-
мо, чтобы ток через него не вызывал на-
рушения электротермических характерис-
тик окружающего его грунта. При нагре-
вании грунта током замыкания до темпе-
ратуры 65—70° С начинается снижение
электропроводности у и теплопроводности
к грунта. Поэтому для обеспечения нагре-
востойкости контура заземления нельзя
допускать повышение температуры грун-
та свыше 65° С.
При установившемся длительном ре-
жиме потенциал контура заземления J
однозначно связан с превышением темпе-
ратуры грунта соотношением
^ = 1/2Х (ft—ft0) : у,
где ft и ft0 — соответственно предельно
допустимая (65° С) и начальная темпера-
туры грунта.
При кратковременных нагрузках тер-
мическая устойчивость контура обеспе-
чивается для значительно больших по-
тенциалов. Так, при длительности пере-
грузки 5—10 мин допускается напряже-
ние Uo = 700 В.
В случае больших значений потенциа-
лов стекание тока с электродов контура
сопровождается искрением, что в ряде
случаев вызывает изменение электротер-
мических характеристик грунта и раз-
рушение электродов.
Исходя из обеспечения механической
прочности заземлители выполняют из
стали, выдерживая в нормальных грун-
тах следующие допустимые минимальные
размеры:
для круглых — Диаметр Ю мм; для
прямоугольных — сечение 48 мм2, тол-
щина 4 мм;
из угловой стали — толщина 4 мм;
из водопроводных труб — толщина сте-
нок 3,5 мм.
Рис. 16.17. Зависимо-
сти потерь массы за-
землителей вследст-
вие коррозии образ-
цов из углеродистой
стали без покрытий
в земле от срока
службы:
1 — глина с пылью,
р = 2,8 Ом • м; 2 —
ил, р = 13 Ом • м: 3 —
тяжелая глина с при-
месью пыли р =
= 51 Ом м: 4 — гли-
на, р = 280 Ом • м;
5 — глина с песком,
р = 112 Ом • м; б —
песок с глиной, р =
= 114 Ом м
В агрессивных грунтах следует уве-
личивать сечения заземлителей и при-
менять токопроводящие антикоррозион-
ные покрытия. Данные о потере массы
заземлителей приведены на рис. 16.17.
При снижении массы заземлителя на 50%
его требуется заменить.
§ 16.10. Монтаж заземлителей
Заземлители сооружают в соответствии
с проектом. ПУЭ, строительными нор-
мами, правилами и инструкциями мон-
тажных организаций. Применяемые для
укладки в землю электроды и соедини-
тельные проводники должны быть очище-
ны от продуктов коррозии, масла и т. п.
Вертикальные электроды забивают в
дно траншей глубиной 0,7—0,8 м. Верх-
ний конец электрода должен выступать
над дном на высоту 0,1—0,2 м. Погруже-
ние вертикальных электродов производит-
ся механизированным способом с помощью
копров, вибраторов, гидропрессов, мето-
дом ввертывания (при стержневых элек-
тродах).
Горизонтальные электроды проклады-
ваются по дну траншеи на глубине 0,5—
0,8 м. Прокладка на меньшей глубине вы-
полняется в местах присоединений к обо-
рудованию и в скальных грунтах. Элек-
троды из полосовой стали прокладывают,
устанавливая на ребро.
Соединения заземлителей с заземляю-
щими проводниками выполняют электро-
сваркой. При отсутствии электросвароч-
ного оборудования может применяться
термитная сварка. Качество сварных сое-
динений определяется осмотром, а проч-
ность — нанося удары молотком массой
1 кг.
В местах пересечений горизонтальных
электродов с подземными сооружениями
(трубопроводы, кабели и др.), при пере-
сечении дорог и в других местах, где воз-
можны механические повреждения, гори-
зонтальные электроды защищают метал-
лическими или асбоцементными трубами.
Траншеи с уложенными в них элек-
тродами следует засыпать землей, не со-
держащей камней и строительного мусо-
ра, и плотно утрамбовывать землю. Пе-
ред засыпкой траншей проверяют качест-
во соединений и составляют акт по уста-
новленной форме на скрытые работы.
На чертежах наносят все отступления
отжпроекта.
§ 16.11. Измерение сопротивлений
заземляющих устройств
По окончании монтажа при сдаче в
эксплуатацию производят соответствую-
щие измерения и испытания.
Измерение сопротивления R3 заземля-
ющих устройств (ЗУ) производится в теп-
лое гремя года при нормальной влаж-
ности земли. В условиях промерзания
или высыхания земли вводят повышаю-
щие сезонные коэффициенты кс [12, 13].
Ьзв
Таблица 16.15
Сезонные коэффициенты кс
к измеренной величине удельного
сопротивления земли
Климати- Условная Значения кс после выпадения количества осадков
зона (по табл. 16.8) толщина слоя сезонных изменений, м о о э ч «2 F О 2 я ч Ф 2
ю к ь к я
1 2,2 7,0 4,0 2,7
2 2 5,0 2,7 1,9
3 1,8 4,0 2,0 1,5
4 1,6 2,5 1,4 1,1
Для сложных ЗУ
кс = кас{,
где kci — коэффициенты, определяемые
из табл. 16.15 (i = 1, 2, 3); а — показа-
тель сезонных изменений, зависящий от
обобщенного параметра То заземлителя.
7о...0,5| 1 I 1,5! 21 3 I 4 15 18 110®
а"... О,68|О,37|о,25|о,2|о, 15Ю,! 1 |о,О9]О,О7|О,О5
Обобщенный параметр заземлителя
[15]
70 = /в Л-В '• "]/^з ,
где /в — длина вертикальных элементов,
м; пв — число вертикальных элементов;
S3 — площадь, на которой расположен
заземлитель, м2.
Непосредственное измерение сопро-
тивления растеканию заземлителей осу-
ществляется прибором ?4С-07 или ?4С-08.
При всех практически встречающихся
неоднородностях в распределении удель-
ного сопротивления по глубине земли мож-
но обеспечить получение достоверных дан-
ных в значении 7?3, располагая измеритель-
ные электроды (токовые Т и потенциаль-
ные П) по двух- и однолучевой схемам с
геометрическими параметрами, указан-
ными на рис. 16.18. Замеряют R3 от на-
ружного края заземлителя и в местах, где
3 с П
2а
Wm
25м П 7
Рис. 16.18. Схемы расположения токового (7) и
потенциального (77) электродов при измерениях
сопротивлений сложных заземлителей (а) и оди-
ночных вертикальных заземлителей длиной Z>5 м
(б) и /<5 м (в): Д — длина большей диагонали,
ио не менее 40 м
металлических Ком-
H. /и расположить зонд в зо-
" потенциала невозможно,
--.::-:э.тько измерений в разных
" :т заземлителя и прини-
„ег полученное значение.
-77 и /?3 влияние посторонних
: быть по возможности ми-
потенциальных и токовых
7 ’7 жат стальные стержни с
-i-ii:-: нижними концами, верхние
-::нл загнуты под 90°. Среднюю
= •7-77:7 03 зачищают напильником
: -..ю.тельно к верхней верти-
ч.зти заземлителя приварить
: : :7?ом около 6 мм) для получе-
•*:а:7? зажима. Электроды изго-
• з стального круглого провода
— •. ?—12 мм и длиной 0,8—0,9 м.
г 16.12. Защитное отключение
_'7-::е отключение—это быстро-
: защита, обеспечивающая
.-±-еское отключение электроус-
“ги возникновении в ней опас-
-ргжения током [15]. Защит-
-щпючаюшее устройство (ЗОУ) по-
а.7 на отключение электроуста-
а-ым сигналом ЗОУ служат зна-
~::-:ов и напряжений, обуслов-
ит •_ рэвнем электрической изоля-
;- = щим заданного. ЗОУ выполня-
-•дии следующих защит: от одно-
замыканий на землю или на нор-
заземленные элементы электро-
c. зания; от неполных замыканий,
снижение уровня изоляции одной
• создает опасность поражения че-
от поражения человека в случае
:-::вения к одной из фаз. ЗОУ мо-
ыествлять непрерывный контроль
если устройство имеет регист-
щий прибор непрерывного действия.
у датчика и время срабатывания
? ыбирают с учетом критериев элек-
пасности (см. табл. 16.1).
1У могут быть высокой чувстви-
:гти (время отключения менее 0,02—
ос) и низкой (время отключения ме-
1.2 с). Первые используют для за-
. человека в случае возможности при-
сзения к фазным проводам, а вторые —
7“усам, если на них попадает напря-
ОУ должны быть быстр одействую-
обладать высокой чувствитель-
:-э. помехоустойчивостью, стабиль-
но параметров и надежностью, обес-
ззть селективность отключения,
•шипы действия, область примене-
< схемы ЗОУ приведены в табл. 16.16,
азине характеристики приборов, при-
гчых в этих схемах, — в табл. 16.17.
§ 16.13. Индуктивное влияние
контактной сети переменного тока
з участках, электрифицированных
7ременном токе, тяговая сеть и сис-
ДПР оказывает значительное ин-
Рис. 16.19. Схема, поясняющая влияние электри-
ческого поля переменного тока контактной сети
на изолированные от земли металлические соору-
жения:
н. т. — несущий трос; к. п. — контактный провод
дуктивное влияние на провода, распо-
ложенные вдоль железной дороги: про-
вода связи, линии управления разъеди-
нителями контактной сети, линии напря-
жением до 1000 В, а также отключенные
провода контактной сети и ДПР. В этих
проводах наводится напряжение, создаю-
щее опасность для обслуживающего пер-
сонала [16]. Поэтому при производстве
работ необходимо обеспечивать надежное
заземление проводов, подверженных
индуктивному влиянию с двух сторон от
места работы, и соблюдать установлен-
ный порядок присоединения заземляющих
штанг сначала к рельсу, а потом к про-
воду (снимают штанги в обратной после-
довательности). При наличии экранирую-
щего действия рельсов расстояние между
штангами в зоне работы не должно превы-
шать 200 м, если заземляющие штанги
устанавливают непосредственно на тя-
говый рельс или трос группового зазем-
ления.
При работе на проводах питающих
линий ДПР и других это расстояние не
должно превышать 100 м (из-за отсутствия
экранирующего действия рельсов).
Потенциал провода относительно зем-
ли при электрическом влиянии Ug опре-
деляется напряжением контактной сети
UK и взаимным расположением линий
относительно земли (рис. 16.19) [17]:
U q — U к Кд
Ьэквс
а2+^кв+с2
где кп — коэффициент, учитывающий
количество влияющих путей, равный 0,4
для однопутного участка и 0,6 для двух-
путного; 6Экв = 6,93 м. Потенциал Ua
для изолированного провода длиной 1000 м
в зависимости от ширины сближения а и
высоты подвеса с для однопутного участ-
ка можно определить по кривым рис. 16.20.
В случае прикосновения к проводу .4
(рис. 16.21) через тело человека, значение
237
Таблица 16.17
Контролируемый
параметр
Наименование схемы
Защитные отключающие устройства
Назначение
Принцип действия
Область применения
Достоинства и недостатки
Потенциал С
корпуса отно-
сительно земли
нли разность
потенциалов
между корпу-
сом и нулевым
проводом
автоматическим выключателем ЛВ
Защита от
мыкания на
корпус-
за- Реле РЗ, включенное В сетях с изолированной ЗОУ просты в изготов-
между корпусом и вспо- нли заземленной нейт- лении, однако необходи-
могательным заземлени- ралью совместно с за- мо иметь вспомогатель-
ем, фиксирует возникший землением, если оно не- ное заземление Кп. ЗОУ
в результате поврежде- достаточно эффективно работают неселективио
ния изоляции потенциал, илн надежно. На стацио- прн централизованном
что приводит к отключе- нарных электроустанов- заземлении корпусов; от-
нию автоматического вы- ках с индивидуальным сутствует самоконтроль;
ключателя (замыкается контакт РЗ и подает пи- тание иа отключающую катушку ОК выключате- ля) или магнитного пу- скателя (размыкается контакт РЗ и снимает питание с катушки МП магнитного пускателя). Кнопка К служит для контроля работы ЗОУ; кнопки П и С магнитно- го пускателя — соответ- ственно «пуск» и «стоп» заземлением нли пере- движных с изолирован- ной нейтралью в допол- нение к заземлению нестабильна установка
Кон i ролирс гмый
параметр
1 ЬпмсШ'кание схемы
I l.l III 1Ч« ИНГ
С включением реле защиты РЗ через
трансформатор напряжения TH
Защита от за
мыкания нг
корпус*
Ток замыкания
на землю
С включением реле защиты РЗ на
выход усилителя У (на транзисторе
Т с блоком питания БП)
Защита от за-
мыкания па
землю
to
ио
СО
"1'" '1" । ' 1 НН |1 1" " 1 | II II. 1 И 1 и
To же Го же То же
Ток замыкания за землю фиксируется усилителем У. Реле РЗ включается' транзистором Т от бло- ка питания БП и подает сигнал на отключение поврежденного оборудо- вания В передвижных установ- ках с индивидуальным заземлением или общим при отсутствии электри- ческой связи между кор- пусами в сетях как с изо- лированной, так и с за- земленной нейтралью ЗОУ просты в исполне- нии, ие требуют вспомо- гательного заземления; селективны при индиви- дуальном или общем за- землении (если нет элект- рической связи между корпусами); уставки ста- бильны. Однако отсутст- вует самоконтроль и при обрыве цепи заземления или неисправности ЗОУ электроустановка остает-1 ся без защиты — J
IS3"
О
Контролируемый
параметр
Наименование схемы
Назначение
Ток замыкания
на землю
С реле защиты РЗ, включенным че-
рез насыщающийся трансформатор ТТ
Защита от за-
мыкания па
корпус
Напряжение
пулевой после-
довательности
С различными фильтрами напряже-
ния нулевой последовательности
Защита от ко-
роткого замы-
кания фазы па
землю; при
снижении уров-
ня изоляции
Принцип действия
Область применения
Достоинства и недостатки
Реле РЗ, подключенное к
трансформатору тока
ТТ, срабатывает при глу-
хом замыкании на кор-
пус и подает сигнал на
отключение поврежден-
ного оборудования
В передвижных установ-
ках с индивидуальным
заземлением или общим
при отсутствии электри-
ческой связи между кор-
пусами в сетях как с
изолированной, так и с
заземленной нейтралью
ЗОУ просты в исполне-
нии, не требуют вспомо-
гательного заземления;
селективны при индиви-
дуальном или общем за-
землении (если пет элек-
трической связи между
корпусами); уставки ста-
бильны. Однако отсутст-
вует самоконтроль и при
обрыве цепи заземления
или неисправности ЗОУ
электроустановка остает-
ся без защиты
Реле РЗ срабатывает при
коротком замыкании фа-
зы и появлении напря-
жения между пулевой
точкой источника пита-
ния и землей. При от-
сутствии доступа к пу-
левой точке источника
питания используются
фильтры напряжения пу-
левой последовательно-
сти (конденсаторы С1—
СЗ, резисторы Р1—РЗ,
трансформатор напряже-
ния TH) и т. п.
В коротких неразветв-
ленпых сетях с изолиро-
ванной нейтралью и вы-
соким сопротивлением
изоляции
ЗОУ просты в исполне-
нии. Однако не защища-
ют персонал при прикос-
новении к фазе в случае
несимметричных сопро-
тивлений фаз относи-
тельно земли; нечувстви-
тельны к симметричному
снижению сопротивления
изоляции; отсутствует
самоконтроль; непригод-
ны в сетях с заземлен-
ной нейтралью
Контролируемый
параметр
11аименован не схемы
1 кипячение
I о
►I*
Напряжение
фазы относи-
тельно земли
Ток нулевой
последователь-
ности
С реле, включенными на фазные на-
пряжения
С трансформатором тока пулевой по-
следовательности ТТНП
Защита от ко-
роткого замы-
кания на зем-
лю; при сни-
жении уровня
изоляции
Защита от за-
мыкания па
землю и сниже-
ния уровня
изоляции
I ||>1И|м 'I | i Illi*
I Ipiliiuuii дсЛстии»
Область применения
Доетшшсrun и недостатки
При замыкании фазы на
землю напряжение по-
врежденной фазы умень-
шается, а исправных уве-
личивается. Эти измене-
ния фиксируются реле
1Рз—ЗРз, которые сво-
ими контактами включа-
ют отключающую катуш-
ку ОК автоматического
выключателя АВ или
рвут цепь держащей ка-
тушки контактора К
В сетях с изолированной
нейтралью
Схемы просты в исполне-
нии и имеют самоконт-
роль. Однако неселектив-
ны и непригодны для
сетей с заземленной нейт-
ралью. Устройство схем
усложняется наличием
трех роле вместо одного
При замыкании па зем-
лю или снижении уровня
изоляции суммарный ток
отличается от пуля. Реле
/<?, включенное через
усилитель У, фиксирует
этот ток нулевой после-
довательности, размыка-
ет свои контакты РЗ и
снимает питание с . ка-
тушки Л1// магнитного
пускателя
В сетях с изолированной
или заземленной нейт-
ралью. Трансформатор
ТТНП следует устанав-
ливать в непосредствен-
ной близости от защи-
щаемого оборудования в
сетях с изолированной
нейтралью и на любом
участке линии в сетях с
таемленной нейтралью
Схемы могут быть ис-
пользованы при любом
режиме нейтрали в сетях
напряжением до и выше
1000 В независимо от
заземления. Конструкция
ЗОУ достаточно сложна,
отсутствуют самоконт-
роль и чувствительность
к симметричному сниже-
нию сопротивления изо-
ляции
1242
Контролируемый
параметр
Наименование схе мы
Назначение
Постоянный
(оперативный)
ток
Переменный
(оперативный)
ток
С генератором оперативного напря-
жения частотой 300 Гц
Шины ЦРП
Защита от за-
мыкания на
землю, сниже-
ния уровня
изоляции и от
поражения при
прикосновении
человека к
фазному про-
воду
Защита от за-
мыкания па
землю, сниже-
ния уровня изо-
ляции и от по-
ражения при
прикосновении
человека к фаз-
ным проводам
Продолжение
Принцип действия Область применения Достоинства н недостатки
Реле РЗ срабатывает и дает сигнал на отключе- ние установки при проте- кании постоянного тока через сопротивление изо- ляции в случае приложе- ния к пей постоянного оперативного напряже- ния либо от внешнего источника контролиру- емой сети (с помощью выпрямителей) В установках с изолиро- ванной нейтралью, а на передвижных — в каче- стве единственного и основного защитного ме- роприятия Схемы просты в изготов лении, имеют стабильнук уставку и самоконтроль Однако отсутствует сс лсктивность в работе, нс могут применяться в се тях с глухим заземлешг ем нейтрали
При замыкании на зем- лю либо ухудшении изо- ляции ток через первич- ную обмотку трансфор- матора тока ТИП возра- стает и его составляю- щая частотой 300 Гц проходит через фильтр LC на выпрямитель и об- мотку реле В сетях только с изоли- рованной нейтралью и небольшой емкостной проводимостью изоляции Имеет стабильную устав- ку; однако сложна в из- готовлении (необходим трансформатор ПОМ-6, генератор частотой 300 Гц), отсутствует са- моконтроль и селектив- ность в работе
Таблица i 6.16
Основные технические характеристики приборов защитного
отключения серийного производства
Тип прибора Принцип дейст- вия прибора Уставка срабатывания Время срабаты- вания Назначение прибора Рекомендуем а я область применения
Р.А-74/2 На несиммет- рии фазных на- пряжений / тр=0,039А (Утр = 8В 0,0125 Защита от замыканий на корпус Короткие сети с изолирован- ной нейтралью
РКЗ-Н51 На оператив- ном постоян- ном токе ^тр== 9,008А 0,030 Защита при замыканиях, ухудшении изоляции, прикосновении к фазным проводам в дополнение к защитному за- землению
УАКИ-380 ТАКИ-127) На несиммет- рии фазных на- пряжений и оперативном постоянном то- ке ^кр —6,2-7- 4-7,5 кОм (10,5 кОм) 0,12 Непрерывный контроль изоляции, защитное от- ключение и компенсация емкостных токов утечки Шахтные сети
С-901 и С-881 На небалансе фазовых токов /Чр = 0,0ЮА Защита от замыканий на корпус и при прикосно- вении к фазным прово- дам На электроин- струменте со- вместно с за-
ИЭ-9802 (С-904) На токе замы- кания на зем- лю и оператив- ном постоянном токе /тр =0,076 А Защита от замыканий на землю и контроль зазем- ляющего провода щитным зазем- лением
Примечание. Здесь /т? — т-,к трогания; (Утр — напряжение трогания; /?кр — крити--ес.
сопротивление.
сопротивления которого составляет 1000 Ом,
пройдет емкостный ток
гд..л+ 10002л.3:(1000Ч-7л.3) ’
где 7^_л, ^а-з — реактивные состав-
ляющие сопротивлений переменному то-
ку между проводами К к А (см. рис. 16.19)
и проводом А и землей.
Учитывая, что ZK_A ' 1000 Ом:
Ih^Vs ' %К-А I < [/];
Рис. 16.20. Зависимость потенциала изолирован-
ного провода длиной 1000 м от ширины сближения
а и высоты подвеса с для однопутного участка
Ск.А=рЬэкъс : (Нп-г-2) (^т-^кв-с2),
где пп — число проводов, подверженных
электрическому влиянию; р — коэффи-
циент, равный 7,15-10~9 для однопутного
участка и 11,6-10—® для двухпутного
Рис. 16.21. Схема прикосновения человека к про-
воду А. в котором индуктируется напряжение
электрическим полем провода К
Индуктируемая переменным магнитным
полем э. д. с. Ем определяется током /к
в проводах, взаимным расположением про-
водов и удельной проводимостью земли
’ /со/И/7к= —2М/К/,
где —действующее значение э. д. с..
В; 7К—-действующее значение влияющее?
тока, A; ZM—сопротивление взаимной ин-
дукции между влияющей и подвержен:-::;'
влиянию линиями, Ом/км.
При f = 50 Гц:
ZM = 0,5-4-/0,144 (1,97—1g а Ъ)
243
Рис. J 6.22. Зависимость напряжения в изолирован-
ном проводе при магнитном влиянии тяговой се-
ти ст ширины сближения а н удельного сопро-
тивления земли р
где а — удельная проводимость земли,
См/м.
На конце провода (или жилы кабеля),
подверженного магнитному влиянию и
заземленного с противоположного кон-
I ца, напряжение достигает максимального
значения
/к lr.
I Здесь г — результирующий коэффициент
защитного действия
г=грг0 гс гж гм гт,
где /р — коэффициент защитного дей-
ствия (к. з. д.) рельсов; го—то же метал-
лических покровов кабелей; гс — то же
соседних кабелей (в зависимости от коли-
чества и конструкции равен 0,8—0,95);
Гц, — то же соседних жил, равен 0,9—
0,95; гм— то же соседних протяженных ме-
таллических сооружений: трубопроводов,
газопроводов и т. п.; гт — то же подве-
шенного или проложенного в земле тро-
са. Эффект защитного действия обуслов-
лен компенсирующим действием магнит-
ного поля, создаваемого током в цепи,
например, рельсы—земля. Коэффициент
Рис. 16.23. Потенциальная характеристика изоли-
рованного провода, находящегося в зоне электро-
магнитного влияния:
а — незаземленный провод; б — заземленный в точ-
ке О'; в — заземленный по концам
244
защитного действия оболочек кабелей
связи при влияющих токах 100—400 А,
характерных для вынужденного режима
работы тяговой сети, колеблется в пре-
делах 0,13—0,2.
Напряжение в изолированном воз-
душном проводе, подверженном магнит-
ному влиянию тяговой сети (суммарный
влияюший ток 1000 А), в зависимости от
ширины сближения а, удельного сопро-
тивления земли р и к. з. д. рельсов (один
из концов провода заземлен) можно опре-
делить по кривым рис. 16.22. Вследствие
значительно большей емкости жил кабе-
ля по отношению к земле, чем у проводов
воздушной линии, опасность касания че-
ловеком жилы кабеля при тех же услови-
ях значительно выше.
Потенциалы по концам А и Б изоли-
рованного провода, находящегося в зо-
не электромагнитного влияния, равны по
абсолютному значению и составляют по-
ловину продольной э. д. с. (рис. 16.23, а).
Потенциал провода в точке О равен нулю.
Заземление в точке О устраняет только
электрическое влияние. Перемещение за-
земления в точку О' (рис. 16.23, б) ведет
к параллельному сдвигу потенциальной
характеристики. Точка установки зазем-
ления находится только под потенциа-
лом, вызванным электростатической ин-
дукцией, который определяется стекаю-
щим в землю током. При заземлении с
обоих концов (рис. 16.23, в) в контуре
«провод—заземление—земля» индуктивный
ток, не меняя характера распределения
э. д. с. Едб, уменьшит ее значение за счет
падения напряжения в проводе. Потен-
циал по концам провода в этом случае
О2=Об^Сеаб -iKzni^2,
где Zn — продольное сопротивление за-
земленного провода или металлического
сооружения, Ом/км:
'Zn =га-4-0,05-j-j 0,144 (2,08— 1g ЯпУо ).
Здесь га — активное сопротивление про-
вода, Ом/км; 7?п — расчетный радиус
провода, м.
Индуктированный ток
1а = ЁДБ : (Zn +
где la — расстояние между заземлениями,
км; RBi, Ra2 — сопротивления растека-
нию заземлений. Ом.
При R31 = Я32 точка нулевого по-
тенциала находится посередине участка
АБ. Место нахождения точки нулевого
потенциала при заземлении по концам
определяется выражением
Хд = IRbi ' (Rbi Ь Rsz) >
где х0 — расстояние от точки установки
заземления Ral.
Напряжения прикосновения по концам
заземленного провода:
..ЕАБ Rzi _
2ц / +Ез14"/?32
Е АБ ^32
L 5== 2п/-гЯз1+Яз2’
. - гичных условиях индуктирован-
яжение по концам на оболочке
- тс отношению к земле
= Ёо th (0,5у/ко)/у/ко,
— э. д. с., индуктируемая в обо-
щельной линии, В; 1КО — гальва-
нер азделенная длина оболочки,
= ~\'ZO : гп — постоянная распро-
.::я оболочки, км—1; Zo — пол-
I .противление оболочки кабеля пе-
--.:му току, Ом,'км; гп — переходное
: тивление «оболочка кабеля—земля»,
I . Для использованной оболочки ка-
- - -. имеющей по концам специальные за-
’.ния с сопротивлением 7?31 и /?32, гп
.~.яют по формуле
__ Rcp.s I Уч3 /?ср.з
^?ср.з~4,5 V /
h= -'ср.з — среднее сопротивление зазем-
|-7 Ом; п3 — количество участков меж-
- заземлениями.
Индуктированное в оболочке кабе-
- = напряжение снизить до допустимого
;-_-:ения [С] можно, установив дополни-
ГтЗ^ное заземление сопротивлением
, [П] Еср.з (Еср.з + ^о ^ко)
Ео Rcp.3—'[Щ (2-/?ср.зт“2о До)
Электрическое поле оказывает на че-
’ э-.ха биологическое действие (см. § 16.1),
также воздействует электрическими
т.’З Г ядами.
Продолжительность пребывания ра-
' . тающего в условиях воздействия на-
пряженности электрического поля регла-
ментируется:
Напряженность электрического поля, кВ/м
нс 5 5—10 10—15 15—20 20—25
Допустимое время пребывания
8 ч 3 ч 90 мин 10 мин 5 мин
В электрическом поле напряженно-
стью более 25 кВ/м допускается пребыва-
ние людей только в специальных экрани-
рующих костюмах.
Для контактной подвески переменного
тока напряжением UK результирующая
напряженность Ер электрического поля
в точке М на расстоянии ах от уровня го-
ловки рельса по оси пути может быть пред-
ставлена, как суммарная напряженность
полей, создаваемая контактным прово-
дом и несущим тросом
L (hl-at)ln (Zhi-.RJ
________>4________1
(hl— al) In (2/z2 : /?2) J ’
где hi — высота подвески контактного
провода, м; Rr — радиус контактного
провода, м; /г2 — высота подвески несу-
щего троса, м; R2 — радиус несущего
троса, м.
Ниже приведены значения напряжен-
ности электрического поля Е„ = f (nJ
при UK = 27,5 кВ, hi = 6 м, h2 = 7,25 м,
Ri = 6,5 мм, R2 = 5,5 мм для различных
расстояний от уровня головки рельса а^.
сх, м 1,4
Ер, кВ/м 2,3
<?1, м 3,65
Ер,кВ/м 3,24
1,85 2,3
2,39 2,51
4,1 4,55
3,72 4,5
2,57 3,2
2,68 2,93
4,8 5,6
5,1 12,05
Действительная напряженность поля
вследствие наличия на опорах контактной
сети дополнительных проводов (ДПР,
ВЛ 10 кВ и др.) несколько отличается от
расчетной.
Раздражающее действие тока электри-
ческого разряда, вызванного нахождени-
ем человека в электрическом поле, осо-
бенно сильно в случае непосредственного
г
0-
Рис. 16.24. Эквивалентная схема замещения для
случая прикосновения человека к контактной сети
при работе под напряжением с изолирующего
устройства при завешенных шунтирующих штан-
гах Шт и без них (цепь с Слк): Слк и Слз — ем-
кость цепи соотвстстгеипо изолирующая вышка —
контактная сеть и изолирующая вышка — земля
соприкосновения с контактной подвеской,
находящейся под напряжением при отсут-
ствин шунтирующих штанг. Наибольши-
ми токи в переходном режиме при каса-
нии контактной сети переменного тока,
находящейся под напряжением, будут
вблизи тяговой подстанции [18].
Установившийся ток /у через тело че-
ловека в случае прикосновения его к кон-
тактной сети при работе под напряжением
с изолирующего устройства (рис. 16.24)
_ . /со Счз [/соТ? (С —’Счз) + 1 ] i
juRC+1
где R =Ri R2 : (T?i|/?2);
С = Счп + Cqj; Сад .
Здесь Счз — емкость контура «человек-
земля» (46,4 пФ при работе с изолирую-
щей вышки и 56 пФ при работе с изолиро-
ванной площадки дрезины ДМ); Счк — то
же контура «человек—контактная под-
веска», равная 86 пФ; Счл — то же кон-
тура «человек—изолирующее устройст-
во», равная 60 пФ; Ri — сопрот^ление
тела человека, равное 1000 Ом; R2 — соп-
ротивление обуви, равное 5000 Ом.
При допущении, что a>RC 1 и
со/? (С — Счз) С 1> значение установив-
шегося тока определяется только емко-
стью Счз, Т- е- /у = ЕаСчз.
245
Таблица 16.18
Значения переходных и установившихся токов через тело человека
Показатель Значение показателя при работе
с изолиру- ющей съем- ной вышки с навеской лестницы с рабочей площадки дрезины ДМ с приставной лестницы
Ток переходного режима при шунти- рующих штангах, А То же при отсутствии шунтирующих штанг, А Длительность переходного режима, с Установившийся ток при шунтиру- ющих штангах, мкА То же при отсутствии шунтирующих штанг, мкА 0,88-10'3 4,75 0,25-10-6 90 310 4,9 9,5 0,5-10-6 180 380 0,91 28,7 0,3-1 о-6 100 5300 2,35 10-3 13,5 0,4-10-в 350 394
Рабочие площадки изолирующих уст-
ройств частично экранируют человека от-
носительно земли. Коэффициент экрани-
рования
КЭ— С4З • ^43 •
где С'3 — емкость контура «человек—
земля» с учетом экранирующего влияния
рабочей площадки изолирующего уст-
ройства. Каретка съемной изолирующей
вышки имеет кд = 0,34-0,6. Большее
значение кэ соответствует работе с на-
весной лестницы. Если каретку съемной
вышки выполнить с сетчатым огражде-
нием, то кэ = 0,14-0,2.
В табл. 16.18 представлены результа-
ты расчета переходных н установившихся
токов через тело человека прн различных
условиях работы с учетом коэффициентов
экранирования.
§ 16.14. Расстояния приближения
к опасным элементам
Расстояния приближения определяют
исходя из пикового значения разрядного
напряжения для изоляционного расстоя-
ния (воздушного промежутка) при макси-
мальном коммутационном или атмосфер-
ном перенапряжении с учетом различных
атмосферных условий н любых конфигу-
раций элементов промежутков, распо-
рке. 16.25. Зависимость разрядного напряжения
воздушного промежутка между электродами «стер-
жень— плоскость» для частоты 50 Гц (кривая 2),
а также при волне—1,5/40 мкс (кривая /) и
1,5/40 мкс (кривая 3)
246
ложением работающего (опорной точки)
возможными его наклонами и перемеще-
ниями рук [18].
Элементы воздушного промежутка
стержень—плоскость имеют наименьшее
разрядное напряжение при одинаковом
с другими элементами расстоянии между
электродами. Расчетное значение разряд-
ного напряжения t/ф с учетом условий,
отличных от нормальных (+20° С; 101,3
кПа), определяется как
= 61/р : кв.
Здесь t/p — разрядное напряжение в
нормальных условиях, кВ; 6 — относи-
тельная плотность воздуха, %; кв —
поправочный коэффициент, учитывающий
влажность воздуха: кв = (1,154-0,15) р,
где р — относительная влажность возду-
ха, равная отношению его абсолютной
влажности к нормальной.
Допустимо повышение разрядного
напряжения не более чем на 25% его зна-
чения при нормальных условиях.
Согласно ГОСТ 6962—75 наибольшее
рабочее напряжение на линии переменно-
го тока может достигать 29 кВ. С учетом
максимально возможного коммутацион-
ного перенапряжения (коэффициент пе-
ренапряжения кк = 3,2) н неблагопри-
ятных атмосферных условий разрядное
напряжение для линий переменного тока
i/1'ф = 116 кВ. По кривой 2 (рис. 16.25)
расстояние /'п> которое не будет перекры-
то при коммутационных перенапряжени-
ях в сети, составляет 288 мм.
Атмосферное перенапряжение на кон-
тактной сети переменного тока в месте
работ
^2ф= 1 >2^ ^нр •’ (1 °^Р ^нр+1) •
Здесь 1,25 — коэффициент, учитываю-
щий неблагоприятные атмосферные ус-
ловия; /р — длина распространения вол-
ны, равная 10 км; 1/нр — амплитуда пер-
вой полуволны (максимальное значение),
кВ:
t/Hp=l,l ^ОСт+15,
где 1,1 — коэффициент, учитывающий
возможные колебательные повышения
Рис. 16.26. Вэльт-секундные характеристики:
I — гирлянды изоляторов ЗП-4,5; 2 — фиксаторного
35
изолятора ИФС-27,5; 3 — разрядника PT-q g—g ;
4 — рогового разрядника
'напряжения на линии; J70CT — остаю-
щееся напряжение (рис. 16.26, кривые 3
4); 15 — величина, учитывающая воз-
можный разброс значений импульсного то-
ка; а — коэффициент затухания, зави-
сящий от длины фронта волны, поляр-
ности импульса и расстояния, пройденно-
го волной:
а = (1,4-10-*4-4-10~М—.
' кВ-м
При = 120 кВ по кривой 3
рис. 16.25 для положительного импуль-
са расстояние, которое не будет перекры-
то в случае попадания на место работ ат-
мосферного перенапряжения, составит
190 мм. На линиях постоянного тока =
= 17,5 кВ, а минимальное разрядное
расстояние равно 40 мм.
Остающееся напряжение определяет-
ся разрядным напряжением рогового
разрядника и равно 34 кВ. Максимальное
значение атмосферного перенапряжения
и^ф на месте работы достигает 55 кВ, при
этом (кривая 3 рис. 16.25) /"п = 45 мм.
Рис. 16.27. Рабочие зоны:
Г —гона опасности; 2— доступная рабочая зона;
3 — удобная зона; 4— опорная точка; 5 — плече-
вая точка; 6 — плечевая точка при наклоне
Из найденных наименьших расстоя-
ний /^п и 1"п (соответственно для комму-
тационных и атмосферных перенапряже-
ний) берутся наибольшие значения.
При определении границ приближения
исходят из максимальной доступной зо-
ны работы (рис. 16.27), а также учитыва-
ют возможные перемещения в пределах
минимально обнаруживаемого угла накло-
на тела, а также сферу манипуляции че-
ловека в процессе труда. В горизонталь-
ном направлении эта сфера ограничива-
ется длиной вытянутой вперед руки, а в
вертикальном имеет диапазон, соответ-
ствующий вытянутой вверх и опущенной
вниз руке. “
По атропологическим данным населе-
ния СССР наибольшая длина D руки, вы-
тянутой вперед, составляет 800 мм. Ми-
нимальный обнаруживаемый угол <р накло-
на тела вперед и в боковом направлении
составляет 4,4° (дуга неуверенности), а
назад — фг, равен 4°. Исходя из этого рас-
стояния LB, LH и Lg приближения к ьчас-
Рис. 16.28. Схема определения расстояний прибли-
жения
тям, находящимся под напряжением со-
ответственно впереди, сзади и сбоку от
работающих (рис. 16.28), можно рассчи-
тать по формулам:
LB = fi + /7tg<p+D;
-/7 tg ф, -|-Z sin а;
L6 = F{ + Hig(f> + 1,
где Н — наибольшая высота плечевой точ-
ки, равная 1460 мм; а — угол отведения
назад руки, вытянутой в сторону на дли-
ну I = 777 мм; составляет в среднем 40°.
Зона 3 на рис. 16.27 определена исхо-
дя из наибольших расчетных значений
разрядных промежутков, увеличенных в
1,5 раза. При этом учтено, что фикси-
рованные опорная 4 и плечевая 5 точки
располагаются на расстоянии не менее
соответственно LB, LH и Lq от зоны 1.
§ 16.15. Основные организационно-
технические мероприятия
по технике безопасности
Оформление работ. Все плановые экс-
плуатационные работы выполняются по
наряду либо, в отдельных случаях, по уст-
ному распоряжению. Наряд — это пись-
247
менное распоряжение, определяющее ка-
тегорию и характер работы, место, время
и условия ее безопасного производства,
квалификационный состав бригады и
лиц (руководитель работ и наблюдающий),
ответственных за точнее соблюдение пра-
вил техники безопасности и специаль-
ных предписаний, указанных в наряде.
В процессе работы запрещено изменять
ее категорию и границы без выписки
нового наряда или пользоваться грузо-
подъемными механизмами, не указан-
ными в наряде.
В аварийных случаях работы раз-
решено выполнять без наряда. Квали-
фикация руководителя при этом должна
соответствовать категории выполняемой
работы (на контактной сети — группа не
ниже V).
Без наряда можно выполнять неко-
торые простые работы, которые не требу-
ют осуществления комплекса организа-
ционно-технических мероприятий.
Допуск к работам. Производится пос-
ле подготовки места работы, что прове-
ряет ответственный руководитель и про-
изводитель работы совместно с допускаю-
щим. На контактной сети допуск осуще-
ствляет руководитель работы после ' по-
лучения приказа энергоднепетчера и
проверки выполнения всех необходимых
технических мер. Допускающий прове-
ряет состав бригады, зачитывает основные
пункты наряда, проводит инструктаж
на месте работ, показывает бригаде ос-
тающиеся под напряжением присоедине-
ния и т. и., демонстрирует отсутствие
напряжения, показывая наложенные за-
земления (при напряжении свыше 35 кВ)
или касаясь токоведущих частей рукой
после проверки отсутствия напряжения
указателем или штангой.
Надзор во время работ. Его выполня-
ют производитель (руководитель) работ
или наблюдающий, которые должны все
время находиться на месте работы. В слу-
чае их отлучки бригада выводится с мес-
та работы. Квалификационная группа на-
блюдающего зависит от категории работ
и напряжения электроустановки, кон-
тактной сети и ЛЭП.
Перерывы работ, переход на другое ра-
бочее место и окончание работ. В этих слу-
чаях требуется повышенное внимание,
контроль со стороны производителя (ру-
ководителя), наблюдающего и допускаю-
щего за всей бригадой и каждым ее чле-
ном. Напряжение может быть подано
после вывода всей бригады с места работы,
проверки окончания работы и состояния
оборудования, снятия заземлений и пла-
катов.
Если при выполнении работы по на-
ряду произошла авария или электротрав-
ма, то наряд необходимо хранить в архи-
ве предприятия.
Производство отключений. Они вы-
полняются разъединителями, отделите-
лями или выключателями нагрузки, не
имеющими автоматического привода на
включение, снятием предохранителей,
отсоединением или снятием шин либо про-
!248
водов (шлейфов). При этом с каждой сто-
роны от места работы должен быть види-
мый (открытый) разрыв. В целях обеспе-
чения безопасности приводы запирают в
отключенном положении висячим или
блокировочным замком, а при дистан-
ционном управлении удаляют предохра-
нители на всех полюсах.
Вывешивание предупредительных пла-
катов, установка ограждений и выдача
предупреждений. Это выполняют с целью
исключений подачи напряжения на место
работы. На ключах управления, ру-
коятках и кнопках приводов, на осно-
ваниях предохранителей вывешивают пла-
каты «Не включать — работают люди»;
«Не включать — работа на линии» и т. п.
Чтобы не допускать перекрытия изо-
лирующих сопряжений или секционных
изоляторов токоприемниками э. п. с. и
подачи тем самым напряжения в контакт-
ную сеть, стрелки и съезды на станциях
или отдельные участки пути закрываются
для движения э. п. с. Это осуществляется
по приказу поездного диспетчера дежур-
ными соответствующих станций по заяв-
ке энергодиспетчера. В ряде случаев (при
отсутствии связи с энергодиспетчером)
руководитель работ сам принимает все
меры к ограждению зоны работ и обеспе-
чению безопасности работающих.
Изолирующие съемные вышки для ра-
бот под напряжением на контактной сети
ограждаются так, как указано в Инструк-
ции по обеспечению безопасности дви-
жения поездов при производстве работ на
контактной сети с изолирующих съемных
вышек. При работе со съемной изолирую-
щей вышкой в условиях плохой видимо-
сти на поезде должны также выдаваться
предупреждения об особой бдительно-
сти и, при необходимости, подаче сиг-
налов в зоне работы бригады с изолирую-
щей съемной вышкой порядком, установ-
ленным Инструкцией по движению поез-
дов и маневровой работе на железных
дорогах Союза ССР.
Проверка отсутствия напряжения и
наложение заземления. Проверка отсут-
ствия напряжения выполняется для элек-
троустановок напряжением до ПО кВ
включительно с помощью предваритель-
но проверенного указателя напряжения.
Для электроустановок напряжением 354-
-=-220 кВ в сухую погоду разрешается
выполнять специальной изолирующей
штангой проверку «на искру и потрески-
вание». Отсутствие напряжения в контакт-
ной сети постоянного тока напряжением
3,3 кВ и переменного тока 27,5 кВ прове-
ряют, касаясь нетоковедущих элементов,
находящихся под напряжением, специ-
альным острием заземляющей штанги,
прикрепив ее предварительно к заземли-
телю (рельсу) или прибором дистанцион-
ного контроля.
Наложение и снятие заземлений в уста-
новках напряжением свыше 1000 В должны
выполнять два человека. В установках
до 1000 В накладывать и снимать зазем-
ления, а также включать и отключать
заземляющие ножи может один человек.
Надежное и по правилам выполнен-
ие заземление — основная мера защиты
как от рабочего, так и от наведенного на-
пряжений. Заземлением снимается также
f линий остаточный электрический заряд.
В целях соблюдения последователь-
ности наложения заземления штанги для
'контактной сети должны иметь блокиров-
ки. Расположение штанг и их количество
1зависят от рода тока контактной сети,
характера работы, места работы, а также
ют характеристики отключающего обо-
рудования.
Установка шунтирующих штанг и спе-
циальных шуитов при работе под на-
пряжением. Это выполняется с целью
создания в зоне работы эквипотенциаль-
ных условий при нормальном режиме ра-
боты и в аварийных случаях (пробой
изоляции изолирующего защитного сред-
ства и изоляции электроустановок, кон-
тактной сети и т. п.).
§ 16.16. Оценки электробезопасиости
у опор контактной сети
Расчет коэффициентов шага и прикосно-
вения у опор контактной сети. Все опоры
контактной сети должны быть заземлены.
Заземление осуществляется присоедине-
нием опор к электротяговым рельсовым
нитям, средним точкам дроссель-трансфор-
маторов, тросу группового заземления.
Увеличение мощностей энергосистем
и тяговых подстанций, укладка железо-
бетонных шпал при тяжелых рельсах,
изоляция от тела шпалы подкладок
при скреплениях типов КБ и ЖБ
б сочетании с балластной призмой из
щебня приводят к тому, что рельсовый
путь не может в отдельных случаях слу-
жить заземлителем. В условиях приме-
нения ряда защит (МПЗ, с короткозамы-
кателем, диодной и др.) опоры отсоединя-
ют от рельсов. В связи с этим требуется
оценивать условия электробезопасности
в случае прикосновения к опорам кон-
тактной сети [19].
Коэффициент напряжений шага и при-
косновения соответственно:
. хх - фа.
Рис. 16.29. Принципиальные схемы расположения
фундаментов опор контактной сети:
а — при пересечении границы двух сред; б — при
расположении в верхнем слое земли
Оценка условий электробезопасности
у железобетонных и металлических опор.
Если при аварийном режиме, обусловлен-
ном нарушением изоляции контактной
сети, время отключения менее 0,5 с, то
не происходит пробой слоя бетона под
хомутами. Указанное время значительно
превышает время отключения токов ава-
рийного режима в случае нарушения изо-
ляции контактной сети. При этом потен-
циал арматуры железобетонной опоры
рассчитывается по формуле
фа — фон Rd : (R14- Ras)t
где Ra3 — сопротивление «арматура—
удаленная земля», равное сумме сопро-
тивления бетона фундамента опоры и со-
противления растеканию фундамента опо-
ры, может быть принято равным 10—15 Ом;
/?б — сопротивление бетона под хомута-
кпр — ^'пр хх ' фа •
где фа •— потенциал арматуры опоры, В.
Напряжение прикосновения (1/Пр хх)
в этом случае — разность потенциалов
между точкой земли, отстоящей на рас-
стоянии одного метра от опоры, и потен-
циалом тела опоры на высоте 1,5 м от зем-
ли.
Напряжение шага (1/щхх) — разность
потенциалов между двумя точками на по-
верхности земли на расстоянии 0,8 м от
опоры. Коэффициенты и апр (рис. 16.29)
зависят от относительных значений гео-
метрических размеров фундамента опо-
ры (рис. 16.30), толщины верхнего слоя
земли и параметра Кс = (уч — у2)
: ("i’i + Тг)> характеризующего неодно-
родность структуры земли.
Рис. 16.30. Зависимость коэффициентов апр (с) и
аш (б) от параметра кс при п : / — 0,1 (сплошные
кривые) и Гу : I = 0,15 (штриховые)
249
ми опоры, которое прямо пропорциональ-
но произведению удельного сопротивле-
ния бетона под хомутами и толщины бе-
тона и обратно пропорционально площа-
ди соприкосновения хомутов с бетоном
опоры, принимают равным 50—75 Ом;
фоп — потенциал опоры, В. При индиви-
дуальном заземлении опор на рельсы его
величина принимается равной потенци-
алу рельса, а при групповом заземле-
нии определяется расчетом. Приме-
нительно к участкам постоянного тока
«Рои ~ 1,24-1,5 кВ, переменного —<роп ~
~ 2,04-3,0 кВ.
Оценивая условия электробсзопасно-
сти, в качестве нижнего предела прини-
мают потенциал опоры при индивидуаль-
ном ее заземлении на рельсы, а в качест-
ве верхнего — при групповом. Тогда в
соответствии с условиями обеспечения
электробезопасности должно быть:
k'np хх —С4цр Та < [1/пр] + [/пр] (^?бч"Ь
+1 >5 '• Т1) >
хх — фа К'шШЛпЬб:^,
где /?бч — сопротивление слоя бетона под
руками касающегося опоры человека; при
расчетах оно может быть принято равным
минимальному значению 50 Ом.
Применительно к металлическим опо-
рам контактной сети при оценке условий
электробезопасности в формулах прини-
мают:
Фа — Фон и Кбч — 0 •
Способы обеспечения электробезопас-
ности у опор контактной сети. Возможной
мерой, обеспечивающей электробезопас-
ность людей у опор контактной сети, яв-
ляется увеличение сопротивления на пу-
ти тока, протекающего на землю через
тело человека. Это достигается примене-
нием щебеночной или гравийной подсып-
ки у опоры в радиусе 1,5 м. Толщина слоя
подсыпки 25—30 см.
Для обеспечения безопасности у опо-
ры может быть также сооружен одноячей-
ровый контур заземления; размеры кон-
тура 3X3 м, глубина заложения 154-20 см,
диаметр металлического прутка 20 мм (по-
лоса 40 X 4). У опор с нормальным га-
баритом целесообразно применять толь-
ко щебеночную подсыпку.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила техники безопасности и производ-
ственной санитарии при эксплуатации контактной
сети электрифицированных железных дорог и уст-
ройств электроснабжения автоблокировки. М„
Транспорт, 1979, 128 с.
2. Правила устройств электроустановок. М.,
Энергия, 1966. 464 с.
3. Правила технической эксплуатации электро-
установок потребителей и Правила техники без-
опасности при эксплуатации электроустановок по-
требителей. М., Энергия, 1969, 352 с.
4. Правила содержания контактной сети элек-
трифицированных железных дорог. М., Транспорт,
1968. с.
5. Моту с к о Ф. Я. Защитные устройства в
электроустановках. М., Энергия, 1973. 200 с
6. Найфельд М. Р. Заземление и защитные
меры электробезопасности. М.. Энергия, 1971. 312 с.
7. В л а с о в С. П., Косарев Б. И., В о-
робьев В. А., Раков А. С. Расчет зазем-
ляющих сеток, работающих в двухслойной зем-
ле. — Промышленная энергетика, 1973, К? 6,
38—42 с.
8. Косарев Б. II. Методика расчете, за-
земляющих сеток в неоднородных грунтах (Ме-
тодические указания по проектированию для жел-
дорпроектов). ГипротрансТэи. 197-. вып. 8, с 7—9.
9. В л а с о в С. П., Воробьев В. А.,
Косарев Б. И. Расчет сложных заземлителей
в неоднородных грунтах. — Электричество, № 4,
1975, с. 31—33.
10. Косарев Б. И., Власов С. П. Во-
робьев В. А., Р а к о в А. С Расчет электри-
ческих параметров сложных заземлителей, нахо-
дящихся в однородной земле, на основе модели-
рования в электролитической ванне. — Труды/
Моск, ин-т ннж. трансп., 1972, вып. 411. с. 138—145.
11. Ратнер М. П. Заземление трансформа-
торных подстанций, питающихся от системы
ДПР. — Электрическая и тепловозная тяга, 1970,
№ 9. с. 16—18.
12. Якобс А. И., Ал нма медов М. Б.
Сезонные коэффициенты сопротивления сложных
заземлителей.—Электричество, 1969. № 8. с 5—8.
13. Якобс А. И. Метод расчета сопротив-
ления растеканию сложных заземлителей с помо-
щью коэффициентов использования. — Электриче-
ство. 1968, № 5, с. 23—40.
14. Лощин ин А. В., С и баров 10. Г.,
Терешин В. С. Охрана труда на железнодо-
рожном транспорте. М., Транспорт, 1977. 448 с.
15. Б а р а н о в Е. А., 3 ел ьв? нск ий Я. А.
Техника безопасности при эксплуатации контакт-
ной сети электрифицированных железных дорог
и устройств электроснабжения автоблокировки.
М„ Транспорт, 1975. 121 с.
16. Ратнер М. П. Индуктивное влияние
электрифицированных железных дорог на электри-
ческие сети и трубопроводы. М.. «ранспорт. !Q66.
164 с.
17. Васин Е, В. Исследование тока пере-
ходного процесса при прикосновении к контактной
подвеске. — Труды/Моск. нн-т ииж. трансп.. вып.
411. 1972. с. 146—151.
18. 3 е л ь в я н с к и й Я. А., Васин Е. В.
Методика определения границ приближения к ча-
стям контактной сети. — Труды/Моск. ин-т инж.
трансп., 1972, вып. 411. с. 84—96.
19. Косарев Б. И., Зельвянский
Я. А. Оценка условий электробезопасностн и ра-
боты токовой защиты при отсоединении опор кон-
тактной сети переменного тока от рельсов. — Элек-
тричество, № 3, 1974. с 32—36.
АЛФАВИГНО-ПРЕДМЕГ ЫИ .УКАЗА1 L J Ь
А
Амплитуда индуктированного напряжения
105
Б
Баланс расхода электроэнергии железнодо-
рожного узла 171
Блок БАУРПН 95
— защиты станций стыкования ПО, 113
Бросок тока 50
В
Варианты размещения тяговых подстанций
13
---установки КУ 61
Влияние гальваническое 146
- магнитное 146
— мешающее 146, 152
— опасное 146
— электрическое 146
Втулки дренажные 136, 139
Выбор мощности выпрямителей 32
— — трансформаторов 32, 56
— — установок поперечной компенсации
31
— параметров устройств системы электро-
снабжения 79
— сечения проводов контактной сети 60
Высота установки светильников 207
Выравнивание потенциала 222
Д
Действие тока биологическое 217
--- тепловое 217
--- электролитическое 217
Длина сближения 146
Добавка напряжения 69, 70
Дренаж унифицированный 132
3
Заземление защитное 221, 222
— искусственных сооружений 238
— однофазных комплектных трансформа-
торных подстанций 232
— передвижных подстанций 234
--- электростанций 234
— рабочее 221
— трехфазных трансформаторных подстан-
ций 232
Заземлители выносные 232
— естественные 225
— инвентарные переносные 234
— искусственные 226
Заземлитель 223, 226
Зануление 221, 223
Затраты капитальные 15
Защита двухзонная 89
— дистанционная 93
— дренажная 132
— дренажно-катодная 132
— катодная 132
— максимально-импульсная 89
— максимальная токовая 89
— протекторная 132
— от замыкания на землю 241
--------корпус 238, 240
--- искрообразоваиия 142
— — короткого замыкания фазы на земли:
240, 241, 242
---перенапряжений 108
— — поражения при прикосновении чело
века к фазным проводам 242
--- почвенный коррозии 131
--- субгармонических колебаний 101
— — электрокоррозии 135
— при снижении уровня изоляции 240. 241
242
Защиты установки поперечной компенсации
(КУ)'98, 114
--- продольной компенсации 101
Значение напряжения мгновенное 46
Зона анодная 121, 130
— действия защиты от токов к. з. в кон
тактной сети переменного тока 93
— катодная 121, 130
— опасная 216
Зоны защиты молниеотводов 111, 114
--- тяговой подстанции переменного то
ка 112
--------постоянного тока 1-12
— рабочие 247
И
Измерение сопротивления расстеканию за
землителсй 236
Измерения потенциалов подземных соору
жений 142
— разности потенциалов между сооружени-
ем и рельсом 139
--------рельс—земля 140
— сопротивления заземления конструкци!
141
—• — рельсовых стыков 140
— тока в подземном сооружении 142
Изоляторы 108
• — для районов с повышенным загрязнени
ем атмосферы 109, 110
— опорные 109, НО
— стержневые 109, НО
— тарельчатые 108, 109
Изоляция дополнительная 222
— рабочая 222
Индуктивность взаимная между однопро
водными цепями 157
Интенсивность грозовой деятельности 104
Источники тока путевые 134
к
Клей электропроводный полимерный 139
Компенсация емкостных токов утечки 226
— реактивной мощности 20
Конденсаторы установок поперечной емко-
стной компенсации 97
--- продольной емкостной компенсации
99
Коррозионная опасность блуждающих то-
ков 130
Коэффициент акустического воздействия
165
— затенения 210
— затухания 121, 247
— защитного действия оболочек кабеля
160, 162
-------результирующий 248
— использования вертикальных электродов
235
--- оборудования 173
---установленной мощности 173
--- электроэнергии 173
— мощности 173
— напряжения прикосновения 223, 227,
230, 249
-------шага 223, 249
— неоднородности земли 228, 229
— распространения цепи металлические
покровы—земля 161
— экранирующего действия 149, 152
Коэффициенты сезонные 236
— экранирующего (защитного) действия
металлических покровов кабеля 159,
160, 161, 162, 163
----------отсасывающих трансформато-
ров 161
----------рельсов 158, 159
Критерии коррозионной опасности 130
Л
Линии влияющие 146
Линия воздушная автоблокировки 182
М
Меры защиты подземных сооружений ак-
тивные 132
---------- пассивные 131
.Место установки ВДУ 68
Метод равномерного сечения графика дви-
жения 40
— сечения графика движения по характер-
ным точкам кривых тока 40
Молниеотводы 108, 111, 114
Мощность выпрямителей суммарная 31
— оптимальная реактивная районных по-
требителей 62
— потребляемая ВДУ средняя 71
I------среднесуточная эффективная 71
,— трансформатора 55
— трансформаторов суммарная 31
।— установленная 177
Н
Нагрузка плеча питания 33, 35
Нагревостойкость контура заземления 235
Напряжение испытательное 108
|— на заземлителе 226
— обратной последовательности в продоль-
ной ЛЭП 67
г- опасное при гальваническом влиянии
149
^52
---- магнитном влиянии 148
----электрическом влиянии 149
----результирующее 150
— остаточное 108
— относительно земли 221
— прикосновения допустимое 219, 223, 249
— разрядное 246
— у поезда в заданный момент 47
---------- — выпрямленное среднее 48
---------- — действующее 48
—-------- среднее 47
— шага 219, 223, 249
Напряженность электрического поля 245
Несимметрия напряжений 21, 67
— токов 20, 67
Нормы мешающего напряжения 147
— опасных напряжений 147
— освещения открытых территорий 197
— утечки тяговых токов 133
О
Ограничение утечки тяговых токов 133. 134
Ограничители напряжения кремниевые сим-
метричные 119
Освещение пассажирских платформ 208,
211
— станций 208
Освещенность точки вертикальной плоскости
209
Отключение защитное 222
П
Параметр заземлителя обобщенный 236
Параметры индуктивных шуитов БВ 89
— установок поперечной компенсации 64,,
97
— продольной компенсации 100
— тяговой сети 2X25 кВ 37
— устройств электроснабжения 31
Перенапряжение атмосферное на контакт-
ной сети 246
— коммутационное в контактной сети 250
Перенапряжения 104
Подстанпия тяговая опорная 18, 19
•---отпаечная 19
— — транзитная 19
Подстанции трансформаторные закрытые
6 -10 кВ 187
----комплектные 188, 189, 190, 191, 192
Подъем инерционный 51
Показатели освещения станций светотехни-
ческие 205
-------экономические 207
Поле электрическое блуждающих токов
124
Поляризация катодная 130
Потенциал провода относительно земли
237
Потенциалы земли 125
— подземного сооружения 124, 125
— рельсов 121
Потери мощности от уравнительных токов
70.71
— энергии в системе с ВДУ 70
Потеря массы заземлителя 235
— мощности 40
------- средняя в трансформаторах 52
----------выпрямителях 53
— напряжения 25, 40. 47, 48
— — выпрямленного средняя 49
— энергии в контактной сети 52, 60
------- тяговой сети 52
-------рельсовой цепи 52
Потребители электроэнергии стационарные
170, 171, 172, 173, 174
Превышение температуры масла над тем-
пературой окружающей среды 81
---обмотки над температурой масла 81
------------— окружающей среды 81
Прибор осветительный 198
Приемники избыточной энергии 74
Принцип координации изоляции 107
Приращение тока фидера максимальное
86
------при к. з. на нагруженной линии 86
Проверка защитных устройств 142
— изоляции между рельсами и металлокон-
струкциями 141
— исправности искровых промежутков 141
— утечки тягового тока 140
Проводимость емкостная 1 км одной фа-
зы воздушной линии 31
— 1 км проводов контактной сети 25
Проводники заземляющие 223
— защитные 223
Программа расчета теплового износа транс-
форматора для системы переменного
тока 82
------------------ постоянного тока 82
Продолжительность периода восстановле-
ния движения 55
Прочность изоляции импульсная 108
Пункты распределительные 6—10 кВ 187
Р
Разделение сетей электрическое 222
Размер стержней изоляторов минимальный
136
Размеры минимальные стальных заземляю-
щих проводников 224
-------защитных проводников 224
Разрушение коррозионное 135
Разряд молнии 104
Разрядники 110, 115
— вентильные 115, 117, 118, 119
— роговые 115
— трубчатые 115, 116
Расстояние изоляционное 246
— между подстанциями эквивалентное 33
--- штангами в зоне работы 237
— эквивалентное от подстанции до нагру-
зок 33
эасход электроэнергии удельный 174—178
-------при ремонтах вагонов 178
-----------локомотивов 178
----------- электропоездов 178
Расходы годовые приведенные 11
— эксплуатационные 15, 17
— электроэнергии всех объектов отделения
дороги 174
Расчет мешающих влияний линий продоль-
юго электроснабжения 154
------- тяговой сети 152
— мощности установки параллельной ем-
костной компенсации 63
— нагрузок подстанций 33, 35
---фидеров 35, 36, 43
— параметров установки продольной емко-
стной компенсации 66
— токов в тяговых обмотках трансформа-
торов 37
— — подстанций 43
асчеты электрические тягового электро-
снабжения 13
Сближение косое 146
— параллельное 146
Секционирование вентильное 134
Сети с глухозаземлсниой нейтралью 221,
224
----заземленной нейтралью 222, 224
----изолированной нейтралью 222. 224
Сетка заземляющая 227
Сеть распределительная железнодорожно-
го узла 180, 181
Сечение проводов контактной сети 31
Сечения минимальные заземляющих про-
водников 224
----защитных проводников 224
Сила света светильников 204
Скорость износа изоляции средняя 81
Сопротивление активное 1 км контактной
подвески 26
---------- одиночного рельса 26
----------одной фазы ВЛ 30
---------- рельсовой цепи двухпутного
участка 27
— волновое 121
----цепи металлические покровы — земля
161
— внутреннее 1 км контактного провода 37
----------несущего троса 37
— заземлителя одиночного стержневого
234
------- трубчатого 234
— индуктивное одной фазы воздушной ли-
нии электропередачи 30
— контактной сети волновое 105
— 1 км контактной сети в контуре контакт-
ный провод — рельс 37
----------------------- фидер 37
------- проводов контактной сети посто-
янного тока 25
—------рельсового пути в контуре
рельс — контактный провод 38
—-- ------------------фидер 38
— рельсовой цепи 26
------- тяговой сети переменного тока
26, 27, 30
-------фидера в контуре фидер —
рельс 38
-----------------------контактный про-
вод 38
— переходное рельсов относительно земли
133
— подстанций внутреннее 30
— — эквивалентное 74
— продольное заземленного провода 244
-------металлического сооружения 244
---- оболочки кабеля 225
— протяженного заземлителя 225
— растеканию допустимое контурного за-
землителя 226
----заземлителя 223
----заземляющей сетки 227
----заземляющих устройств 234
---- оболочки кабеля 225
----обсадных труб артезианских колод-
цев 226
— реактивное 1 км контактной подвески 27
---------- рельсовой цепи однопутного
участка 26
— — — --------— двухпутного участка 27
— — одной фазы ВЛ 30
— результирующее активное 1 км тяговой
сети однопутного участка 27
253
------------------- двухпутного участка
29
—------------------одного пути двухпут-
ного участка 28
— — реактивное 1 км тяговой сети одно-
путного участка 27
-------------------двухпутного участка
29
---- -------------- одного пути двухпут-
ного участка 28
— тела человека 218, 219
— тяговой сети 25
—-------без отсасывающих трансформато-
ров 157
—-------с отсасывающими трансформато-
рами 157
— цепи к. з. 85, 91
Состав спектральный выпрямленного на-
пряжения тяговой подстанции 154
— — сетевого тока выпрямительного элек-
тровоза 155
------- тягового тока импульсного преобра-
зователя 156
----фазовых токов продольных ЛЭП 156
Способы защиты опор от электрокоррозии
137, 138
Спуск заземляющий 234
Средства защиты технические 216
Степень компенсации реактивной мощности
20
Схемы включения разрядников 112, 113
— дистанционного управления наружным
освещением 211
— мгновенные 40
— питания тяговой сети 92
---- устройств автоблокировки 184
— секционирования тяговой сети 92
Т
Тарифы на электроэнергию 17
Техника безопасности 216
Ток В ДУ номинальный 70
— в земле 124
— влияющий в вынужденном режиме 150
--------режиме короткого замыкания 151,
152
— заземлителя 124
— к. з. в контактной сети переменного тока
--------минимальный 86
—-------размагничивающего витка БВ 87
--------установившийся в контактной се-
ти постоянного тока 85
— плеча питания на участках постоянного
тока 33
— подстанции средний 43
— пороговый неотпускающий 218
----ощутимый 218
---- фибрилляционный 218
— трансформатора эквивалентный 81
— утечки 124, 133
— фидера максимальный 86
----средний 41, 43
— — средний квадратичный 41
— через тело человека емкостный 237
--------установившийся 246
Токи блуждающие 121
— в подземных сооружениях 124, 125
----рельсах 121, 123
— приемников ИЭР 123
— рекуперации 74
— фидеров 35, 36, 37
1254
Токораспределенне в системе 2X25 кВ 38
Трансформатор разделяющий 222
Трансформаторы силовые, 185, 186
У
Угол коммутации 155
Условие компенсации токов обратной по-
следовательности 68
Уставка защиты КУ дифференциальной 98
--------- максимальной токовой 98
-------от повышения напряжения 98
Уставки защит от токов к. з. 84
— регулятора напряжения 61
Установки поперечной компенсации 61,
96, 98
— продольной компенсации 66, 99
Устройство заземляющее 223
— — отключающее 237, 238, 239, 240, 241
Устройства вольтодобавочные 69, 101
— переключающие с токоограничивающим
реактором 95, 96
-------токоограничивающими резистора-
ми 95, 96
Уровень защитный 107
— напряжения 46
— токов утечки с контактной сети 136
— электровооруженности труда 176
Утечка тока из рельсов 121
У часток энергоснабжения 18
Ф
Фильтры сглаживающие тяговых подстан-
ций постоянного тока 168
X
Характеристика внешняя линеаризован-
ная 74
Характеристики вольт-амперные разрядни-
ков 120
— вольт-секундные изоляторов 247
— дизель-генераторных агрегатов 188
— источников света 198, 199
— приборов защитного отключения 243
— прожекторов 202, 203
— светильников наружного освеще-
ния 200, 201
— светотехнические осветительных
приборов 198
— технические счетчиков 195
— тяговой подстанции внешние 74
Ч
Чередование фаз ЛЭП 22
Число выпрямительных агрегатов 60
— грозовых дней в году 104
Чувствительность БВ с индуктивным шун-
том 88
— защиты 85
Ш
Ширина сближения 146
Э
Электроды заземлителей вертикальные 236
---горизонтальные 236
---потенциальные 237
--- токовые 237
Электрокоррозия 130
— арматуры 135
Энергия рекуперации избыточная 77
О ГЛАВЛ ЕН И Е
Нве-еьчг 3
' 7. А Б .А 1. Общие вопросы проектирования
электроснабжения
Нормативные и руководящие материалы,
состав проекта 9
i 2 Технология проектных работ 11
3 . Технико-экономические показатели 11
3 . 4 Порядок согласования, утверждения и
лереутверждения проектов. Авторский
надзор 12
3 : Назначение и объем проектных работ по
.-лектрнческим расчетам. Исходные дан-
ные 13
-1 Порядок проектных расчетов и использо-
вание результатов 14
Питание электрифицированных железных
дорог от энергосистемы 17
х . S Влияние тяговой нагрузки на качество
напряжения н реактивная мощность ее 19
2-::сок литературы 22
обозначения, принятые в главах 2—9 23
. । А Б А 2. Основные параметры устройств
электроснабжения электрифицированных же-
лезных дорог
j 2 I. Сопротивление тяговой сети постоянного
тока 25
§ 2.2. Сопротивление тяговой сети переменного
тока 2 6
§ 2.3. Расчетные сопротивления и проводимо-
сти системы внешнего электроснабже-
ния и тяговых подстанций 30
§ 2.4. Критерии для выбора параметров и рас-
четные режимы устройств электроснаб-
жения 31
Список литературы 32
ГЛАВ А 3. Расчет токов фидеров и под-
станций
§ 3.1. Расчет нагрузок на участках постоянно-
го тока при заданном расположении
нагрузок 33
§ 3.2. Расчет нагрузок на участках перемен-
ного тока при заданном расположении
нагрузок 35
§ 3.3. Расчет системы электроснабжения
2x25 кВ 37
§ 3.4. Расчет средних и эффективных (средних
квадратичных) токов методами сечения
графика движения 40
§ 3.5. Расчет средних и эффективных токов на
участках постоянного тока по заданным
размерам движения 41
§ 3.6. Расчет средних и эффективных токов
плеч питания н фидеров (без учета
внутреннего сопротивления подстанций) 43
Список литературы 45
ГЛАВА 4. Расчет напряжения в тяговой
сети у поезда
§ 4.1, Расчет напряжения у поезда на участках
постоянного тока 4 6
§ 4.2. Расчет напряжений у поезда на участ-
ках переменного тока 47
§ 4.3. Надежность обеспечения заданного уров-
ня напряжения 49
§ 4.4. Влияние режима напряжения иа броски
тока электровоза и движение поезда по
ииерциоииому подъему 50
Список литературы 51
ГЛАВА 5. Расчет потерь энергии и потерь
мощности
§ 5.1. Расчет потерь энергии в тяговой сети и
на подстанциях 52
§ 5.2. Расчет средних потерь мощности в ЛЭ.,
питающих тяговые подстанции при пео_-
менном токе 53
ГЛАВА 6. Расчет параметров устройстз
электроснабжения
§6.1. Расчет мощности трансформаторов тяго-
вых подстанций 5 5
§ 6.2. Выбор числа выпрямительных агрегатов
и сечения проводов контактной сети 6 2
§ 6.3. Выбор уставок регуляторов напряжения 6 2
§ 6.4. Выбор мощности и варианта размещения
установок поперечной компенсации 6 1
§ 6.5. Расчет продольной емкостной компенса-
ции 12 ь
§ 6.6. Расчет несимметрии токов н напряжений
создаваемой тяговыми нагрузками 67
§ 6.7. Определение параметров вольтодобавоч-
ных устройств х®
Список литературы 72
ГЛАВА 7.. Расчеты системы электроснаб-
жения при рекуперативном торможении на
э. п. с.
§ 7.1. Расчет нагрузок подстанций 73
§ 7.2. Статистическая линеаризация характери-
стик тяговых подстанций 74
§ 7.3. Выбор числа и мощности приемникоз
избыточной энергии рекуперации 74
§ 7.4, Расчет избыточной энергии рекуперации '7
Список литературы 78
ГЛАВА 8. Применение вычислительной
техники для расчета электроснабжения элек-
трифицированных железных дорог
§8.1. Комплексный расчет
снабжения
§ 8.2. Программа расчета
теплового износа
трансформаторов
Список литературы
системы электро-
средней скорости
изоляции обмоток
ГЛАВА 9. Расчет защиты от токов корот-
кого замыкания в контактной сети
§9.1. Виды защит и расчет их уставок 8 4
§ 9.2. Расчет установившихся токов к. з. в
контактной сети постоянного тока -°
§ 9.3. Расчет максимальных токов и прираще-
ннй токов фидера
§ 9.4. Расчет защиты тяговой сети выключа- ....
телями с индуктивными шунтами
§ 9.5. Расчет защиты фидеров контактной сети
§ 9.6. Расчет защиты от токов к. з. в контакт-
ной сети переменного тока
Список литературы ' *
ГЛАВА 10. Регулирующие и компенсиру-
ющие устройства
§ 10.1. Трансформаторы с регулированием на-
пряжения под нагрузкой 95
§ 10.2. Установки поперечной емкостной ком-
пенсации 96
§ 10.3. Установки продольной емкостной ком-
пенсации 9 9
§ 10.4. Вольтодобавочные устройства 1С I
ГЛАВА 11. Перенапряжения и защита от
ннх устройств электроснабжения
§ 11.1. Перенапряжения 1с4
§ 11.2. Принцип координации изоляции 1*2'7
§ 11.3. Изоляторы 1'28
255
§ М.4. Защита от перенапряжений 108
§ 11.5. Разрядники 115
Список литературы 120
ГЛАВА 12. Блуждающие токи электрифи-
цированных железных дорог и защита от элек-
трохимической коррозии
§ 12.1. Общие закономерности для блуждаю-
щих токов электрифицированных же-
лезных дорог 121
§ 12.2. Потенциалы и токи рельсов 121
§ 12.J Электрическое поле блуждающих токов.
Потенциалы и токи подземных соору-
жений 124
§ 12 4 Критерии коррозионной опасности и за-
щищенности от блуждающих токов 130
§ 12.5. Классификация защитных мероприятий
и область их применения 13в
§12.6 Ограничение утечки тяговых токов с
рельсов в землю 131
§ 12 7. Защита от электрокоррозни железобе-
тонных транспортных конструкций 135
§ 12 8. Методы измерений для проверки норм
по ограничению утечки токов 139
§ 12.9. Защита от искрообразования на соору-
жениях с легковоспламеняющимися и
горючими жидкостями 142
Список литературы 143
Условные обозначения величин в главе 13 144
ГЛАВ А 13. Влияние электрифицированных
железных дорог на смежные линии
§ 12 1 Основные понятия и определения 146
§ 1:.2. Нормированные величины 147
§ 13 Л Расчет опасных влияний 148
§ 13 4. Определение влияющих токов при вы-
ну жном режиме 150
§ 1? Определение влияющих токов в режиме
короткого замыкания 151
§ . » 3. Расчет мешающих влияний 152
§ Ь 7. Спектральный состав токов и напряже-
ний различных влияющих источников
гармонических составляющих 154
§ Г).8. Данные для расчета опасных и мешаю-
щих напряжений 157
Список литературы l6g
ГЛАВ А 14. Электроснабжение стационар-
ных (нетяговых) потребителей
§ 14.1. Основные потребители электрической
энергии 170
§ 14 2 Структура установленной мощности
электроприемников. Нагрузка основных
потребителей 170
§ 14 3. Эксплуатационные энергетические ха-
рактеристики 172
§ 14.4. Электроснабжение железнодорожного
узла и линейных потребителей 179
§ 14.5. Трансформаторные подстанции 187
§ 14.6. Учет расхода электроэнергии 195
Список литературы 196
ГЛАВА 15. Освещение станций
§ 15.1. Назначение и нормы освещения 197
§ 15.2. Источники света 198
§ 15.3. Осветительные приборы 198
§ 15.4. Методы расчета освещения и показате-
ли освещения 204
§ 15.5. Способы освещения станций н пасса-
жирских платформ 208
§ 15.6. Управление наружным освещением
станций 211
Список литературы 214
Условные обозначения величин в главе 16 215
ГЛАВА 16. Техника безопасности
§ 16.1, Общие положения 216
§ 16.2. Действие электрического тока на ор-
ганизм человека. Критерии электробез-
опасности 217
§ 16.3. Условия возникновения электротравм.
Защитные меры и устройства 219
§ 16.4 Защитные заземления и зануление 223
§ 16.5. Расчет и устройство сложных искусст-
венных заземлителей 226
§ 16.6. Заземление трансформаторных под-
станций, питающихся от системы «два
провода — рельсы» 232
§ 16.7. Заземление искусственных сооружений,
на которых смонтировано освещение
или проходят провода переменного
тока 224
§ 16.8. Заземление передвижных электростан-
ций и подстанций 234
16.9. Нагревостойкость и механическая проч-
ность заземлителей 235
§ 16.10. Монтаж заземлителей 236
§ 16.11. Измерение сопротивления заземляющих
устройств 236
§ 16.12. Защитное отключение *37
§ 16.13. Индуктивное влияние контактной сети
переменного тока 237
§ 16.14. Расстояния приближения к опасным
элементам
§ 16.15. Основные организационно-технические
мероприятия по технике безопасности24 7
§ 16.16. Оценки электробезопасности у 0П°Р04О
контактной сети 249
Список литературы
Алфавитно-предметный указатель 201
СПРАВОЧНИК ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Петр Михайлович Шилкин, Борис Ефимович Геронимус, Илья Борисович Мостинский,
Георгий Густавович Марквардт, Эдуард Станиславович Бржозовский, Эдуард Вартанович
Т зр-Оганов, Константин Густавович Марквардт, Юрий Михайлович Никитин, Татьяна
Викторовна Полякова, Валерий Порфиръевич Илъяшенко, Леонид Абрамович Герман,
Виктор Алексеевич Кисляков, Михаил Иосифович Векслер, Борис Михайлович Бородулин,
Виктор Данилович Радченко, Евгений Николаевич Дагаев, Николай Григорьевич Сергеев,
Александр Владимирович Котельников, Геннадий Андреевич Минин, Игорь Валентинович
Павлов, Владимир Петрович Семенчук, Адольф Нарцизович Поплавский, Николай Ни-
колаевич Фирсанов, Яков Аронович Зельвянский, Борис Иванович Косарев, Михаил
Васильевич Хлопков
Редакторы И. К. Петушкова, С. А. Каткова
Составитель алфавитно-предметного указателя И. К. Петушкова
Техн, редактор Л. А. Кульбачинская
Корректор А. Б. Мельникова
ИБ № 2034
Сдано в набор 04.10.79. Подписано в печать 20.10.80. Т-19026
Формат 70X108/16- Бум. тип. № 2. Гарнитура литературная. Высокая печать
Усл. печ. л. 22,4. Уч.-изд. л. 28,3
Тираж 11 000 экз. Заказ № 1426 Цена 2 pv6.
Изд. № 1-2-1/5 № 6618
Издательство «Транспорт», 107174, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
129041, Москва, Б. Переяславская ул., д. 46