Расчетные режимы и определение тяговых нагрузок

Согласно требованиям Правил технической эксплуатации желез­ных дорог устройства электроснабжения электрических желез­ных дорог должны обеспечивать бесперебойное движение поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между поездами при требуемых размерах движения. Для реализации этих требований должны быть соответствующим образом выбраны парамет­ры устройств электроснабжения, основными из которых являются: рас­стояния между подстанциями (их размещение), мощность подстанций и сечения проводов контактной сети.

Для расчета системы электроснабжения и выбора ее параметров необходимо располагать соответствующими исходными данными и знать возможные в эксплуатации режимы работы электрифицируемой линии. Число пар поездов различных типов, их вес или составность обычно устанавливают на расчетные годы в задании на проектирование электрификации железнодорожной линии или определяются в процес­се проектирования. В задании или в процессе проектирования устанав­ливают также систему электрической тяги (переменного или постоян­ного тока), которую целесообразно применить при электрификации данной линии.

На основе этих данных проводят тяговые расчеты, по результатам которых устанавливают средние и среднеквадратичные значения то­ков, потребляемых поездами разных типов за время их хода по отдель­ным участкам.

По средним значениям токов, потребляемых поездами различных типов, и числа пар поездов могут быть определены описанными ниже методами средние значения нагрузок тяговых подстанций, потерь мощности в тяговой или контактной сети и т. д. Эти значения соот­ветствуют равномерному пропуску поездов и используются при выборе параметров устройств электроснабжения, наиболее выгодных в эко­номическом отношении.

Однако нагрузки тяговых подстанций, потери напряжения до токо­приемников электроподвижного состава в отдельные периоды суток или месяца могут существенно возрастать в результате неравномер­ного пропуска и сгущения поездов. Степень и продолжитель­ность таких сгущений зависят от условий эксплуатации железно­дорожной линии, числа ее путей и принятой системы сношений по движению поездов (полуавтоматическая блокировка, автоблокиров­ка и т. д.). Проектирование устройств электроснабжения во всех случаях с учетом полного использования пропускной способности же­лезнодорожной линии неограниченно длительное время приводило бы к неоправданному их удорожанию.

В связи с этим на основе опыта эксплуатации в зависимости от числа путей и степени исполь­зования пропускной способности железнодорожных линий установ­лены следующие режимы их работы, на которые рассчитывают устрой­ства электроснабжения.

На двухпутных линиях при использовании их пропускной способ­ности на 50% и более устройства электроснабжения рассчитывают на полное использование пропускной способности, т. е. число пар грузовых поездов в этом случае определяется установленным интервалом их попутного следования. При автоблокировке интервал между поездами в этом случае обычно составляет 10 мин, а в отдельных случаях может быть еще меньше. Если пропускная способность линии используется менее чем на 50%, то устройства электроснабжения рассчитывают на удвоенное число поездов.

На однопутных участках устройства электроснабжения рассчиты­вают исходя из числа грузовых поездов, соответствующего максималь­ной пропускной способности при частично пакетном графике из двух поездов с установленным интервалом попутного следования в направ­лении наибольшего токопотребления и одного поезда — в обратном.

На участках с преобладающим пригородным движением устройства электроснабжения проверяют за интенсивный его период. Размеры движения пригородных поездов и длительность периода в этом случае определяют по зонам, в зависимости от размера пассажиропотока в те­чение суток и расчетной населенности пригородных поездов. Состав­ность электропоездов устанавливается с учетом частоты движения в интенсивные часы.

Исходя из этих режимов работы железнодорожных линий, выби­рают мощность преобразовательных агрегатов и трансформаторов тя­говых подстанций, устанавливают соответствие уровня напряжения на токоприемниках электроподвижного состава минимально допусти­мым их значениям и проверяют провода контактной сети на нагревание.

Кроме того, производится проверка пропускной способности электрифицируемой линии по устройствам электроснабжения при ава­рийном отключении одной из тяговых подстанций.

Составление мгновенных схем для тяговой сети

Постоянного и переменного тока

Схему нагрузок на участке питания с указанием их значе­ния и места приложения в определенный момент времени на­зывают мгновенной. Расчет мгновенных схем сводится к опре­делению нагрузок подстанций, их фидеров, потерь напряжения и мощности в контактной сети.

Мгновенные схемы в зависимости от поставленной задачи могут составляться для фидерной, подстанционной зон или для участка дороги с несколькими подстанциями.

Составление мгновенных схем зависит от характера электрифи­цированной дороги (одно-, двух- или многопутная), а их расчеты — от режима работы тяговых подстанций по контактной сети (раз­дельная или параллельная работа), схемы соединения контактных подвесок путей (раздельная работа подвесок путей, узловая схема, параллельное соединение подвесок не только посередине фидерной зоны). Расчеты мгновенных схем для участков постоянного и пере­менного тока отличаются друг от друга.

При заданных параметрах тяговой сети для каждой мгновенной схемы приложения нагрузок могут быть определены: ток в питающей линии тяговой подстанции, потеря напряжения до токоприемника любого электровоза, находящегося на участке питания, и потеря мощ­ности в тяговой или контактной сети. Способ определения этих величин зависит от схемы питания контактной сети и различен при электриче­ской тяге на постоянном и переменном токе.

Схема расположения нагрузок при одностороннем питании