ЖД энциклопедия

КОНТАКТНАЯ СЕТЬ — комплекс устройств для передачи электроэнергии от тяговых подстанций к ЭПС через токоприёмники. К. с. является частью тяговой сети и для рельсового алектрифицир. транспорта обычно служит её фазой (при перем. токе) или полюсом (при пост, токе); другой фазой (или полюсом) служит рельсовая сеть.
К. с. может быть выполнена с контактным рельсом или контактной подвеской. Ходовые рельсы впервые были использованы для передачи электроэнергии движущемуся экипажу в 1876 русским инж. Ф. А. Пироцким. Первая контактная подвеска появилась в 1881 в Германии.
Осн. элементами К. с. с контактной подвеской (часто наз. воздушной) являются провода К. с. (контактный провод, несущий трос, усиливающий провод и пр.), опоры, поддерживающие устройства (консоли, гибкие поперечины и жёсткие поперечины) и изоляторы. К. с. с контактными подвесками классифицируют: по виду электрифицир. транспорта, для к-рого К. с. предназначена — магистрального, в т. ч. высокоскоростного, ж.-д., трамвая и карьерного транспорта, рудничного подземного транспорта и др.; по роду тока и номии. напряжению питающегося от К. с. ЭПС; по размещению контактной подвески относительно оси рельсового пути — для центрального (магистральный ж.-д. транспорт) или бокового (промышл. транспорт) токосъёма; по типам контактной подвески — К. с. с простой, цепной или спец. подвеской; по особенностям выполнения — К. с. перегонов, станций, для искусств. сооружений.
В отличие от др. устройств электроснабжения К. с. не имеет резерва. Поэтому к надёжности контактной сети предъявляют повыш. требования, с учётом к-рых осуществляются проектирование, стр-во и монтаж, техническое обслуживание контактной сети и ремонт контактной сети.
Выбор общей площади сечения проводов К. с. обычно осуществляется при проектировании системы тягового электроснабжения. Все остальные вопросы решаются с помощью теории К. с.— самостоятельной науч. дисциплины, становлению к-рой во многом способствовали работы сов. учёного И. И. Власова. Осн. вопросами проектирования К. с. являются: выбор числа и марок её проводов в соответствии с результатами расчётов системы тягового электроснабжения, а также тяговых расчётов, выбор типа контактной подвески в соответствии с макс, скоростями движения ЭПС и др. условиями токосъёма; определение длины пролёта (гл. обр. по условию обеспечения её ветроустойчивости); выбор типов опор и поддерживающих устр-в для перегонов и станций; разработка конструкций К. с. в искусств. сооружениях; размещение опор и составление планов К. с. станций и перегонов с согласованием зигзагов проводов и с учётом выполнения воздушных стрелок и элементов секционирования контактной сети (изолирующих сопряжений анкерных участков, секционных изоляторов и разъединителей). При выборе методов стр-ва и монтажа К. с. в ходе электрификации железных дорог стремятся, чтобы они в возможно меньшей степени отражались на перевозочном процессе при безусловном обеспечении высокого качества работ.
Осн. производств, предприятия по сооружению К. с.— строительно-монтажные поезда н электромонтажные поезда. Организация и методы техн. обслуживания и ремонта К. с. выбираются из условий обеспечения заданного высокого уровня надёжности К. с. при наименьших трудовых и материальных затратах, безопасности труда работников районов контактной сети, возможно меньшего влияния на организацию движения поездов. Производств, пр-тием по эксплуатации К. с. является дистанция электроснабжения.
Оси. размеры, характеризующие размещение К. с. относительно других пост, устр-в ж. д.,— высота З подвешивания контактного про-вода над уровнем верха головки рельса; расстояние А от частей, находящихся под напряжением, до заземлённых частей сооружений и подвижного состава; расстояние Г от оси крайнего пути до внутр. края опор К. с. на уровне головок рельсов.
Совершенствование конструкций К. с» направлено на повышение её надёжности при снижении стоимости стр-ва и эксплуатации. Ж.-б. опоры К. с. и фундаменты металлич. опор выполняются с учётом электрокоррозионного воздействия на их арматуру блуждающих токов. Увеличение срока службы контактного провода достигается, как правило, применением на токоприёмниках угольных контактных вставок.
При техн. обслуживании К. с. на отечеств. ж. д. без снятия напряжения используют изолирующие съёмные вышки, монтажные автомотрисы. Перечень работ, выполняемых под напряжением, был расширен благодаря применению двойной изоляции на гибких поперечинах, в анкеровках проводов и др. элементах К. с. Многие контрольные операции осуществляются средствами диагностирования, к-рыми оснащены вагоны-лаборатории. Оперативность переключений секционных разъединителей К. с. значительно возросла благодаря применению телеуправления. Увеличивается оснащённость дистанций электроснабжения специалвзир. механизмами и машинами для ремонта К. с. (напр., для рытья котлованов и установки опор). Повышению надёжности К. с. способствуют использование разработанных в нашей стране методов плавки гололёда, в т. ч. без перерыва движения поездов, электрорепеллентной защиты, ветроустойчивой ромбовидной контактной подвески и др. Для определения числа районов К. с. и границ участков обслуживания пользуются понятиями эксплуатационной длины и развёрнутой длины электрифицир. путей, равной сумме длин всех анкерных участков К. с. в заданных пределах. На отечеств, ж. д. развёрнутая длина электрифицир. путей является учётным показателем для районов К. с, дистанций электроснабжения, отделений дорог, мин-ва и более чем в 2,5 раза превышает эксплуатац. длину. Определение потребности в материалах на ремонтно-эксплуатац. нужды К. с. производится до её развёрнутой длине.

ЕМКОСТНАЯ КОМПЕНСАЦИЯ — процесс компенсации реактивной мощности в электрич. сетях, питающих ЭПС. Различают продольную, поперечную и продольно-поперечную Ё. к.
Продольная Ё. к. применяется для повышения напряжения в тяговой, сети перем. тока, симметрирования напряжения на тяговых подстанциях. Устройство продольной Ё. к. (УПРК) представляет собой батарею конденсаторов, к-рая включается последовательно с тяговой нагрузкой в рассечку контактной подвески или провода, питающего эту подвеску. Это
устр-во повышает напряжение в тяговой сети, компенсируя падением напряжения на ёмкостных сопротивлениях конденсаторов падение напряжения на индуктивных сопротивлениях сети электроснабжения. УПРК обычно размещают на тяговых подстанциях (ТП), реже — на перегонах или постах секционирования контактной сети. Вследствие больших капитальных затрат и малых возможностей компенсации падения напряжения в системе электроснабжения УПРК не устанавливают на стороне 110 (150) или 220 В. На стороне тягового напряжения 27,5 кВ возможно использование УПРК в двух- или однофазном исполнении. На ТП применяют неполномощные УПРК, включаемые в рассечку двух или одной фазы. В трёхфазном исполнении УПРК не нашло применения из-за больших капитальных затрат. На перегонах устр-ва продольной Ё. к. размещают на затяжных подъёмах, удалённых от смежных ТП. На ТП пост, тока включают в анодные цепи преобразователей для стабилизации напряжения на шинах выпрямленного тока. Поперечная Ё. к. применяется для повышения или регулирования напряжения на шинах приёмников электроэнергии, симметрирования токов (напряжений) в трёхфазных сетях, питающих несимметричные одно-, двух- или трёхфазные нагрузки. На тяговых подстанциях устр-ва поперечной Ё. к. (УППК) присоединяют к тяговым обмоткам трансформаторов на напряжение 27,5 к В параллельно потребителям электроэнергии. В цепь УППК последовательно с батареей конденсаторов вводится резонансный реактор.
При отсутствии УППК необходимая для тяги реактивная энергия наряду с активной вырабатывается генераторами на электростанциях. Передача её по электрич. сетям внешнего электроснабжения и тягового электроснабжения связана с потерями электроэнергии в этих сетях. Установка устр-ва компенсации на тяговых подстанциях или в тяговой сети позволяет использовать для питания нагрузок реактивную энергию конденсаторов УППК, подключённых непосредственно к тяговой сети. Вследствие этого снижаются потери энергии в электрич. сетях и повышается напряжение на токоприёмниках ЭПС.
На ТП пост, тока применяют нерегулируемые УППК в трёхфазном исполнении, включая их со стороны первичных обмоток преобразоват. трансформаторов, для компенсации реактивной энергии и фильтрации высших гармоник, возникающих от преобразователей трёхфазного перем. тока в выпрямленный ток напряж. 3,3 кВ. На ТП перем. тока из-за несимметричного присоединения тяговых нагрузок к трёхфазной питающей сети используют нерегулируемые или регулируемые УППК в двух- или однофазном исполнении. Нерегулируемые однофазные УППК устанавливают на ТП либо в тяговой сети — на постах секционирования. При установке УППК на посту секционирования компенсация реактивной энергии, а также снижение потерь электроэнергии и напряжения происходят не только в сети внеш. электроснабжения, но и в тяговой сети. УППК могут быть стационарными и передвижными. Передвижные УППК монтируют в вагонах. Повышение уровня напряжения в тяговых сетях прн больших размерах движения н организации движения тяжеловесных поездов с помощью устр-ва регулирования напряжения на трансформаторах тяговых подстанций малоэффективно. Для этого применяют устр-ва регулируемой поперечной Ё. к. (УРППК), включаемые на постах секционирования. Однофазные УРППК могут использоваться на ТП для компенсации реактивной энергии и симметрирования тяговых нагрузок.
Продольно - поперечная Ё. к. применяется для автоматич. регулирования напряжения в тяговой сети, симметрирования токов (напряжений) в трёхфазных сетях, питающих несимметричные нагрузки. Устр-во продольно-поперечной Е. к. может быть комбинированным и совмещённым. Комбинированное устр-во состоит из УПРК и УППК. Оно позволяет одновременно эффективно воздействовать на баланс реактивной энергии в системе электро-снабжения и на напряжение в тяговой сети. На отечеств, ж. д. продольно-поперечную Ё. к. применяют на участках ж. д. перем. тока с большими размерами движения, где экономически выгодно осуществлять эффективную компенсацию реактивной энергии и повышать уровень напряжения в тяговой сети. Комбннир. устр-во выполняется с предвключённым УППК и с предвключённым УПРК. Схему включения устр-ва выбирают на основе техн.-экон. расчётов. В совмещённом устр-ве кроме УПРК и УППК имеются коммутирующие аппараты. Применяется на участках ж. д. перем. тока с небольшими размерами движения, т. е. с невысокими нагрузками тяговых подстанций. В этом случае напряжение на токоприёмниках ЭПС достаточно высокое, н экономически
целесообразно применять только УППК, компенсирующее реактивную энергию, потребляемую тяговыми нагрузками. Однако после плановых и аварийных перерывов движение поездов организуется в течение непродолжит, времени с небольшими интервалами попутного следования. При этом напряжение на токоприёмниках ЭПС снижается и для его повышения целесообразно применять УПРК. Использовать комбинир. устр-во на этих участках менее целесообразно, т. к. при этом требуется большое число конденсаторов.

ГОЛОЛЕД на контактной сети — слой плотного льда, образующийгося на проводах контактной сети. Возможны отложения других видов (иней, кристаллич. и зернистая изморози и др.). Г. нарушает контакт между контактным проводом и токоприёмником. Возникающая при этом электрич. дуга вызывает повыш. износ контактного провода и контактных вставок, ухудшает радиосвязь, а в режиме трогания с места и разгона ЭПС может вызвать пережог контактного провода. Из-за дополнит, нагрузки на некомпенсир. провода при Г. могут происходить их обрывы. При Г., определ. направлении и скорости ветра могут происходить автоколебания контактной подвески (см. Ветроустойчивость). Удаление Г. на контактной сети необходимо для норм, работы ЭПС. Борьба с гололёдоизморозевыми образованиями на проводах контактной сети осуществляется электрич., механич. и хим. способами. Наиболее эффективен электрич. способ плавки гололёда, однако он требует дополнит, расхода электроэнергии. Механич. очистка проводов от Г. производится гололёдоочистит. установками, смонтиров. на рабочих (изолированных)
площадках дрезин, или виброполозами. Рабочая часть гололёдоочистит. установки выполнена в виде барабанов с продольными жёсткими стержнями, очищающими провода при вращении барабана с частотой до 3000 об/мин. Виброполозы временно устанавливались на токоприёмниках нек-рых электровозов (съём тока виброполозами не производился). На каждом виброполозе имелись два вибратора, подключ. к магистрали сжатого воздуха. Применяют также хим. способ, к-рый заключается в нанесении на провода противогололёдных покрытий (смазочных материалов), к-рые предупреждают образование Г. или снижают прочность сцепления Г. с проводом.

ВЕНТИЛЬНОЕ СЕКЦИОНИРОВАНИЕ РЕЛЬСОВОЙ СЕТИ — осуществляется с помощью вентильных блоков (диодных и диодно-тиристорных) с целью уменьшения коррозионных повреждений подошв рельсов блуждающими токами на электрифицир. участках дорог. В. с. применяется гл. образом в ж.-д. тоннелях, где сохраняется высокая влажность в условиях интенсивного загрязнения балластного слоя, пов-сти шпал и деталей рельсовых скреплений, что является причиной повышенных (по сравнению с открытыми участками) токов утечки с рельсов, а следовательно, и интенсивной электрокоррозии. С помощью диодных блоков электрически отделяют рельсы внутри тоннеля от рельсов вне его, при этом ток от поездов, находящихся за пределами тоннеля, в рельсы тоннеля не проходит. При использовании в тоннеле рекуперативного торможения поездов для В. с. применяются диодно-тиристорные блоки. Диодное плечо блока выполняет осн. функцию В. с, а тиристорное плечо пропускает ток рекуперации. На крупных станциях В. с. позволяет отделить станц. пути от деповских, обладающих пониж. переходным сопротивлением, что вызывает пост. дополнительную утечку тока с главных путей. Непрерывность рельсовой сети при В. с. обеспечивается обходными (шунтирующими) перемычками. В. с. выполняется с учётом существующей схемы автоматической блокировки. Благодаря уменьшению утечки токов с рельсов В. с. позволяет снизить коррозионные потери металла в 4—6 раз.

БАЛЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОНТАКТНОЙ СЕТИ — система оценки состояния контактной сети; принята на ж. д. России и нек-рых др. стран. Заключаетси в начислении штрафных баллов за отклонение параметров контактной сети, регистрируемых аппаратурой, находящейся в вагонах-лабораториях, от нормируемых значений. Число баллов, отнесённое к развёрнутой длине контактной сети, характеризует качество её техн. обслуживания. В Б. о. к. с. включают также нек-рые учётные показатели, напр. число отказов контактной сети за определ. период.