Сооружения и устройства электроснабжения (назначение, система тока, тяговая сеть)

Железнодорожный транспорт потребляет более 7% энергии, вырабатываемые электростанциями страны. В основном она расходуется на тягу поездов и частично на питание нетяговых потребителей. Устройство электроснабжения железной дороги должны обеспечивать бесперебойное движение поездов, с установленными нормами массы, скорости, и интервалами между поездами, а также надежное электропитание устройств СЦБ и связи.

В систему электроснабжения электрифицированных линий входят устройства, составляющие ее внешнюю часть, (электростанций, районные трансформаторные подстанции, сети и линии электропередач), и тяговую часть (тяговые подстанции, и электротяговая сеть). Крупные электростанции вырабатывают электроэнергию трех фазного переменного тока, напряжением 6-21 кВ. Для передачи электроэнергии в энергосистемы — это напряжение повышают на подстанциях, до 25 – 750 кВ.

Вблизи мест потребления напряжения на трансформаторных подстанциях железные дороги могут быть электрифицированы по системе постоянного или переменного тока, однако электроподвижной состав (ЭПС) использует двигатели постоянного тока.

Основными параметрами системы электроснабжения являются мощность тяговых подстанций, расстояния между ними и площадь сечения контактной подвески. Тяговые подстанции выполняются 2 функции — понижают напряжение подвижного трехфазного тока, и преобразуют его в постоянный ток. Для этой цели используются трансформаторы, размещаемые на открытых площадках. Для поддержания нужного уровня напряжения на токоприемниках локомотивов, тяговые подстанции размещают близко друг от друга (10-20 км). Переменный ток дает возможность значительно повысить технико-экономические показатели электрической тяги, за счет того что по контактной сети передается мощность при меньших токах, при этом тяговые подстанции размещаются друг от друга на расстоянии 40-60 км. Их устройства (тяговых подстанций переменного тока) значительно проще и дешевле.

Все оборудование таких подстанций размещают на открытых площадках. Однако электроподвижной состав переменного тока гораздо сложнее, чем постоянного. Переменный ток оказывает электромагнитное влияние на металлические сооружения и коммуникации расположенные вдоль железнодорожных путей. Стыкование линий переменного и постоянного тока осуществляется на специальном оборудовании железнодорожных станций стыкованием, или используются локомотивы двойного питания. Тяговая сеть состоит из контактной и рельсовой сетей и питающих линий.