Система тягового электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводом (ЭУП)

Из-за повышенного сопротивления стальных рельсов переменному току, а также относительного низкого переходного сопротивления рельсы - земля обратный тяговый ток стекает с рельсов в землю и протекает в земле. В результате ничем не скомпенсированное магнитное поле контактной подвески, где могут протекать токи до 1000 А, оказывает значительное влияние на окружающую среду. Например, даже в нескольких десятках метров от линии аудиоаппаратура будет издавать устойчивый фон переменного тока.

Система ЭУП разработана в 1975 году в РГУПС. В дальнейшем участие в ее совершенствовании принимали ВНИИЖТ, МИИТ, Трансэлектропроект. Всего этой системой в 1990 году было оборудовано 560 км на Северо-Кавказской н Горьковской ж.д. Опыт эксплуатации подтверждает достоинства системы.

За рубежом такая система стала использоваться с начала 90-х годов (Германия, Испания).

Система с экранирующим и усиливающим проводами (в германии ее называют системой с пассивным обратным проводом) достаточно проста (см.рис.1). С полевой стороны опор контактной сети на небольшом расстоянии (0,8 - 1 м) друг от друга подвешиваются два провода, один из которых (усиливающий) соединяется каждые 500 - 600 м с контактной сетью, а другой (экранирующий) - с рельсовой сетью (с интервалом 3 - 4 км).

Рис. 1.26 Схема расположения проводов в системе с ЭУП

Под действием магнитного поля усиливающего провода и контактной подвески в экранирующем проводе наводится ЭДС направленная в сторону, противоположную направлению тока в усиливающем проводе и контактной сети. Под действием этой ЭДС происходит перераспределение обратного тягового тока, часть которого (до 30%) протекает по экранирующему проводу и своим магнитным полем частично компенсирует магнитное поле контактной сети и усиливающего провода.

Добиться еще больше ослабления электромагнитного влияния позволяет схема с отсасывающими трансформаторами. Устроена она следующим образом: с полевой стороны опор контактной сети подвешивается обратный провод, для увеличения экранирующего эффекта его обычно выполняют расщепленным на два. Каждые 5 - 6 километров вдоль линии устанавливаются отсасывающие трансформаторы. Эти трансформаторы имеют коэффициент трансформации близкий к единице, их первичная обмотка включается в рассечку контактной сети, вторичная - в рассечку обратного провода. Посредине между двумя отсасывающими трансформаторами обратный провод соединяется с рельсовой сетью. Принцип действия во многом схож с ЭУП: ток контактной сети, протекая по первичной обмотке отсасывающего трансформатора наводит во вторичной обмотке ЭДС под действием которой возникает ток в обратном проводе. Подбором коэффициента трансформации добиваются, чтобы ток в обратном проводе был максимально близок к току в контактной сети. В этом случае достигается максимальный эффект ослабления электромагнитного влияния.

Достоинства:

• снижение потерь электроэнергии. Внедрение такой системы на Северо-Кавказской ж.д. обеспечило экономию электроэнергии в 1988 году более 25000 кВтч в год на один километр каждого пути;

• снижение опасных индуктивных влияний на смежные сооружения примерно в два раза;

• снижение потенциала рельсов (повышение электробезопасности) примерено в два раза;

• снижение сопротивления тяговой сети примерно в два раза (стабилизация уровня напряжения даже при больших токах, возможность увеличения расстояний между подстанциями при новом строительстве).

Недостатки:

• экранирующий эффект сильно зависит от расстояния между проводами и частоты соединения экранирующего провода с землей;

• при замене автоблокировки на систему с тональными рельсовыми цепями возникают сложности с подключением экранирующего провода из-за отсутствия дроссель-трансформаторов.