Система электроснабжения 2 × 25 кВ

Дальнейший рост грузонапряженности железных дорог, повышение массы поездов до 10 тыс. т, внедрение многократной тяги мощными электровозами создают трудности в электроснабжении и при переменном токе напряжением 25 кВ. Самым радикальным способом усиления электрифицированных линий в этих условиях, как уже отмечалось, было бы повышение напряжения в контактной сети, но это связано с большими капитальными затратами по усилению изоляции, постройке новых электровозов на повышенное напряжение, реконструкции некоторых постоянных устройств.

Изучение в связи с этим возможных путей совершенствования системы переменного тока выявило перспективность системы электроснабжения 2 × 25 кВ. В системе 2 × 25 кВ на тяговой подстанции (рис. 154) устанавливают тяговые трансформаторы Tp1 и Тр2 с двумя вторичными обмотками; номинальное напряжение каждой обмотки, как и на подстанции дорог переменного тока, равно 25 кВ^*. Обмотки соединены последовательно, а их общие точки присоединены к тяговым рельсам. Выводы а1 подключены к дополнительному питающему проводу П, выводы а2 к контактной сети К.

^* (В действительности напряжение на 10% больше, как уже отмечалось выше, для компенсации потерь в тяговой сети.)

Рис. 154. Принципиальная схема электроснабжения электрифицированного участка по системе 2×25 кВ

Следовательно, между контактным и питающим проводом напряжение составляет 50 кВ, но по отношению к рельсам (к земле) провода П и К имеют напряжение 25 кВ.

Для передачи электроэнергии к электровозам на расстоянии около 10 км друг от друга устанавливают автотрансформаторы AT1, AT2 ... (на рис. 154 условно показано два трансформатора) с коэффициентом трансформации, равным 2.

Энергия для питания электровоза, находящегося между двумя автотрансформаторами, от тягового трансформатора Тр2 по проводам П и К передается к автотрансформаторам AT1 и AT2, которые понижают напряжение до 25 кВ. По тяговой сети оно подводится к электровозу. Если электровоз находится посередине между автотрансформаторами, то от каждого из них в тяговой сети проходит ток 0,5 I_э, а по проводам П и К одна четвертая часть тока, т. е. 0,25 I_э, так как напряжение между этими проводами вдвое больше. В результате на участке от AT1 до электровоза токи суммируются и по контактной сети идет ток 0,75 I_э; на участке от АТ2 до электровоза токи вычитаются и по контактной сети идет ток 0,5 I_э - 0,25 I_э = 0,25 I_э.

Автотрансформаторы поочередно берут на себя нагрузку от электровоза, но ток его без трансформации проходит только между смежными автотрансформаторами, а на остальных участках большой протяженности от подстанции в контактной сети он вдвое меньше. В результате потери напряжения значительно уменьшаются. Они становятся еще меньше при двустороннем питании.

Расчеты показали, что в системе 2 × 25 кВ расстояние между смежными подстанциями может составить 100 км и более. Такая система может быть особенно эффективна для электрифицируемых участков БАМа, для которых учитывая климатические условия, необходимо максимально увеличивать расстояние между соседними тяговыми подстанциями.