Gwiezdne wiadomości
Napięcie w sieci kontaktów rzhd. Historia elektryfikacji kolei
2. Systemy zasilania elektrycznego szyny kolejowe, przedsiębiorstwa transportu kolejowego i sposoby ich pracy.
2.1 Krótka historia i stan obecny elektryfikacji kolei.
2.1.1 Historia trakcji elektrycznej.
Pierwszy EZhD został zademonstrowany w 1879 roku przez firmę Siemens w Berlinie na wystawie przemysłowej. Lokomotywa elektryczna o mocy 2,2 kW przewoziła trzy wagony z 18 pasażerami. W Petersburgu w 1880 r. Odbyły się eksperymentalne podróże wagonem 40-osobowym z silnikiem elektrycznym o mocy 3 kW. W 1881 roku w Berlinie uruchomiono pierwszą linię tramwajową. W Rosji pierwszy tramwaj został uruchomiony w 1892 roku. Pierwszy odcinek kolei z ruchem lokomotyw elektrycznych został otwarty w USA w 1895 roku.
2.1.2 Główne etapy elektryfikacji kolei w Rosji. plany elektryfikacji.
Elektryfikacja kolei rosyjskich została zaplanowana w Państwowym Planie Elektryfikacji (GOELRO) w 1920 roku. Pierwsza elektryczna kolej prądu stałego o napięciu 3 kV Baku - Sabunchi została uruchomiona w 1926 r. W 1932 r. przez przełęcz Suram na Kaukazie przejechały pierwsze lokomotywy elektryczne. Do 1941 roku zelektryfikowano 1865 km. W latach Wielkiej Wojny Ojczyźnianej 1941 - 1945 kontynuowano elektryfikację kolei: odcinki Czelabińsk - Zlatoust, Perm - Chusovskaya itp. Zelektryfikowany odcinek Murmańsk - Kandalaksha działał stabilnie w strefie frontowej.
Generalny plan elektryfikacji kolei w ZSRR został przyjęty w 1956 roku. Od tego roku tempo wprowadzania trakcji elektrycznej znacznie wzrosło.
Wskaźniki elektryfikacji w ZSRR były następujące:
|
Kilometry |
|
Na początku 1991 roku zelektryfikowano 55,2 tys. km. Ze 147,5 tys. km linii kolejowych w ZSRR stanowiło to 37,4%. Wolumen przewozów koleją elektryczną wyniósł 65%. W ten sposób 1/3 kolei jest zelektryfikowana, a 2/3 przewozi się nimi towary. Z reguły najbardziej ruchliwe kierunki były zelektryfikowane. Taki stosunek elektryfikacji kolei do przewożonych towarów wskazuje na znaczną efektywność elektryfikacji kolei.
Długość zelektryfikowanych linii kolejowych według lat:
|
Łącznie tys. km |
Na prąd przemienny, tysiąc km |
długość, w % długości całkowitej |
|
|
W Rosji | |||
|
Plany elektryfikacji | |||
Następujące linie kolejowe obsługują trakcję elektryczną:
Wyborg - Sankt Petersburg - Moskwa - Rostów nad Donem - Tbilisi - Erywań, Baku - 3642 km.
Moskwa - Kijów - Lwów - Czop - 1765 km.
Moskwa - Samara - Ufa - Tselinograd - Chu - 3855 km.
Brześć - Mińsk - Moskwa - Swierdłowsk - Omsk - Irkuck - Czita - Chabarowsk - Władywostok - 10 000 km. W 2002 roku zakończono elektryfikację Kolei Transsyberyjskiej.
Ufa - Czelabińsk - Omsk - Irtysz - Ałtaj - Abakan - Tajszet - Siewierobajkalsk - Taksimo
Do 1956 r. elektryfikację kolei prowadzono wyłącznie prądem stałym, najpierw napięciem 1,5 kV, a następnie 3 kV. W 1956 r. pierwszy odcinek został zelektryfikowany prądem przemiennym o napięciu 25 kV (odcinek Ozherelye - Pavelets drogi moskiewskiej).
Rozpoczął się etap przenoszenia trakcji elektrycznej z prądu stałego o napięciu 3 kV na prąd przemienny o napięciu 25 kV.
W listopadzie 1995 roku po raz pierwszy w światowej praktyce główny odcinek kolei Zima-Słudyanka o długości 434 km został przestawiony z napięcia stałego 3 kV na prąd zmienny 25 kV. Jednocześnie zlikwidowano dwie stacje dokujące. Umożliwiło to zwiększenie masy pociągów towarowych. Powstała pojedyncza ciągła autostrada Mariinsk - Chabarowsk o długości 4812 km i 2002 do Władywostoku, zelektryfikowana poprzez system zasilania prąd przemienny 25kV. W październiku 2000 r. odcinek Loukhi - Murmańsk z odgałęzieniami (490) km kolei Oktyabrskaya został przeniesiony na prąd zmienny.
Informacje statystyczne dotyczące elektryfikacji kolei rosyjskich:
według długości: trakcja spalinowa - 53,2%, trakcja elektryczna - 46,8%;
pod względem wielkości przewozów: trakcja spalinowa - 22,3%, trakcja elektryczna - 77,7%;
według rodzajów prądu: prąd stały o napięciu 3 kV - 46,7%, prąd przemienny o napięciu 25 kV - 53,35%;
Udział kolei zelektryfikowanych w Rosji w świecie:
według długości z całkowitej sieci kolejowej świata: Rosja - 9%, inne kraje świata - 91%;
według długości zelektryfikowanych linii kolejowych: Rosja - 16,9%, inne kraje świata - 83,1%.
Program elektryfikacji kolei i przestawiania ruchu towarowego z jazdy spalinowej na zelektryfikowaną przewiduje elektryfikację 7640 km i przestawienie około 1000 km linii kolejowych z prądu stałego na prąd zmienny w okresie od 2001 do 2010 roku. Jednocześnie 90% nowej elektryfikacji odbywa się na prądzie przemiennym, a tylko kilka oddziałów na prądzie stałym. Do 2010 roku Rosja będzie miała 49,1 tys. km zelektryfikowanych linii. Będzie to stanowić 56,7% całkowitej długości sieci kolejowej, przy wykonywaniu na niej 81,2% ogólnego wolumenu ruchu. Rosja znajdzie się w obszarze najbardziej optymalnego wykorzystania trakcji elektrycznej
Wprowadzenie trakcji elektrycznej ma następujące etapy:
1. Elektryfikacja obszarów podmiejskich napięciem prądu stałego 1,5 kV;
2. Elektryfikacja głównych odcinków linii kolejowej napięciem 3 kV i przeniesienie na napięcie 3 kV odcinków podmiejskich.
3. Wprowadzenie prądu przemiennego o napięciu 25 kV wraz z rozszerzeniem wielokąta prądu stałego o napięciu 3 kV. Opracowano niezawodny system łączenia dwóch rodzajów prądu poprzez przecinanie sieci kontaktów.
4. Wykonanie trójprzewodowego układu zasilania autotransformatorowego o podwyższonym napięciu 2x25 kV oraz ograniczenie elektryfikacji przy prądzie stałym 3 kV.
5. Przeniesienie odcinków prądu stałego na prąd przemienny.
W ostatniej ćwierci XIX w. nakreślono kontury nowych obszarów budowy lokomotyw - lokomotyw elektrycznych i lokomotyw spalinowych.
Możliwość wykorzystania trakcji elektrycznej na kolei została wskazana już w 1874 r. we wniosku o przywilej przez rosyjskiego specjalistę F. A. Pirockiego. W latach 1875-1876. prowadził eksperymenty na kolei Sestroretsk dotyczące przesyłania energii elektrycznej po szynach odizolowanych od ziemi. Transmisja odbywała się na odległość około 1 km. Druga szyna służyła jako przewód powrotny. Energia elektryczna została przeniesiona do małego silnika. W sierpniu 1876 roku F. A. Pirotsky opublikował artykuł w Engineering Journal z wynikami swojej pracy. Te eksperymenty doprowadziły go do pomysłu wykorzystania elektryczności do wózków poruszających się po metalowych szynach.
Praktyczna realizacja idei wykorzystania energii elektrycznej w transporcie należy do Wernera Siemensa (Niemcy), który zbudował pierwszą kolej elektryczną, która została wystawiona na Berlińskiej Wystawie Przemysłowej w 1879 roku. Była to niewielka droga wąskotorowa przeznaczona dla spacerujący zwiedzający wystawę. Krótki ciąg otwartych przyczep napędzany był lokomotywą elektryczną z dwoma silnikami, którą otrzymał DC napięcie 150 V z żelaznej taśmy ułożonej między szynami. Jedna z szyn jezdnych służyła jako przewód powrotny.
W 1881 roku W. Siemens zbudował próbny odcinek drogi elektrycznej na przedmieściach Berlina Lichterfelde, po raz pierwszy używając samochodu. Do jednej z szyn jezdnych doprowadzono prąd o napięciu 180 V, a druga szyna służyła jako przewód powrotny.
Aby uniknąć dużych strat energii elektrycznej, które powstały na skutek słabej izolacyjności podkładów drewnianych, firma V.Siemens zdecydowała się na zmianę obwodu zasilania elektrycznego silnika elektrycznego. W tym celu zastosowano napowietrzny przewód roboczy na drodze elektrycznej zbudowanej w tym samym 1881 roku na Wystawie Światowej w Paryżu. Przedstawiał żelazną rurę zawieszoną nad szynami. Dolna część tuby zaopatrzona była w podłużną szczelinę. W rurze biegł wahadłowiec, połączony przez szczelinę z elastycznym drutem, który był przymocowany do dachu lokomotywy i przesyłał prąd elektryczny do silnika elektrycznego. Ta sama rurka, zawieszona obok pierwszej, służyła jako przewód powrotny. Podobny system zastosowano w tych zbudowanych w latach 1883-1884. tramwaje podmiejskie Mödling - Vorderbrühl w Austrii i Frankfurt - Offenbach w Niemczech, pracujące pod napięciem 350 V.
Mniej więcej w tym samym czasie w Kinresh (Irlandia) zastosowano trzecią szynę na linii tramwajowej, którą zainstalowano na izolatorach obok szyn jezdnych. System ten okazał się jednak zupełnie nie do przyjęcia w warunkach miejskich, ingerując w ruch powozów i pieszych.
Warto zauważyć, że techniczną klęskę takiego systemu zasilania silnika prądem elektrycznym przewidział wcześniej F. A. Pirocki, który napisał w 1880 r. W gazecie S. Petersburg Vedomosti: „Zbudowana przeze mnie kolej elektryczna jest najprostszą i najbardziej najtańszy. Nie wymaga kosztu środkowej linii kolejowej, niepotrzebnie zwiększając koszt drogi o 5% i zatrzymując ruch wagonów w mieście. Nie wymaga kosztu żeliwnych słupów, które są zbyt drogie.
List ten został opublikowany przez Pirockiego w związku z pojawiającymi się w prasie doniesieniami o wynikach prób tramwaju elektrycznego przeprowadzonych przez niego 3 września 1880 r. w Petersburgu. W tym czasie F. A. Pirotsky był intensywnie zaangażowany w realizację swoich projektów związanych ze stworzeniem niezawodnego miejskiego transportu elektrycznego. Rozumiał, że rozwój głównego kolejowego transportu elektrycznego jest niemożliwy bez rozwiązania podstawowego problemu elektrotechniki - przesyłu energii elektrycznej na duże odległości. Biorąc to pod uwagę, F. A. Pirocki skoncentrował swoją uwagę na eksperymentach z elektrycznym ruchem samochodu, przyjętych na miejskich kolejach konnych. W rezultacie w 1880 roku udało mu się po raz pierwszy przeprowadzić ruch po szynach prawdziwego dwupoziomowego samochodu. F. A. Pirocki zaprezentował wyniki swojej pracy w 1881 roku na Międzynarodowej Wystawie Elektrycznej w Paryżu, gdzie wystawił swój schemat kolei elektrycznej.
W 1884 roku w Brighton (Anglia) zbudowano kolej elektryczną według schematu Pirockiego, napędzaną jedną z szyn o długości 7 wiorst. Eksploatacja tylko jednego wagonu dawała zysk netto, w porównaniu z 420 frankami dziennie zaprzęgiem konnym.
Od połowy lat 80-tych XIX wieku. Rozwojem trakcji elektrycznej na kolei zaczynają się intensywnie zajmować amerykańscy inżynierowie i przedsiębiorcy, którzy energicznie zabrali się do ulepszania lokomotyw elektrycznych, a także sposobów zasilania prądem.
Nad problemem elektrycznego transportu kolejowego pracował T. A. Edison, który w latach 1880-1884 zbudował trzy małe eksperymentalne linie. W 1880 roku stworzył lokomotywę elektryczną, która swoim wyglądem przypominała lokomotywę parową. Lokomotywa elektryczna była zasilana prądem elektrycznym z szyn torowych, z których jedna była podłączona do dodatniego, a druga do ujemnego bieguna generatora. W 1883 roku TA Edison wraz z SD Field zbudowali bardziej zaawansowaną lokomotywę elektryczną („Sędzia”), wystawianą na wystawie w Chicago, a później w Louisville.
Do 1883 roku należy dzieło amerykańskiego inżyniera L. Dafta, który stworzył pierwszą główną lokomotywę elektryczną ("Atreg") dla normalnotorowej, zaprojektowaną dla kolei Saratoga-McGregor. W 1885 Daft zbudował ulepszoną lokomotywę elektryczną dla New York Trestle Railroad. Lokomotywa, nazwana „Benjamin Franklin”, ważyła 10 ton, miała ponad 4 m długości i była wyposażona w cztery koła napędowe. Prąd elektryczny o napięciu 250 V był dostarczany wzdłuż trzeciej szyny do silnika o mocy 125 KM. s, który mógłby ciągnąć ośmiowagonowy pociąg z prędkością 10 mil na godzinę (16 km/h).
W 1884 roku szwajcarski inżynier R. Tory zbudował eksperymentalną kolejkę zębatą, łączącą położony na zboczu góry hotel z miejscowością Terry (koło Montreux nad Jeziorem Genewskim). Lokomotywa miała cztery koła napędowe i poruszała się po bardzo stromym zboczu (1:33). Jego ładowność była niewielka i pozwalała na przewóz czterech pasażerów jednocześnie. Na zjeździe, podczas hamowania, silnik pracował jako generator, oddając energię elektryczną do sieci.
Od wielu lat myśl inżynierska niestrudzenie pracuje nad udoskonaleniem techniki zasilania elektrycznego lokomotywy.
W 1884 roku w Cleveland Bentley i Knight zbudowali tramwaj z podziemnym drutem. Podobny system wprowadzono w 1889 roku w Budapeszcie. Ten sposób zasilania okazał się niewygodny w użyciu, ponieważ spadochron szybko się brudził.
Pod koniec 1884 roku w Kansas City (USA) Henry przetestował system z miedzianymi przewodami napowietrznymi, z których jeden był bezpośredni, a drugi odwrotny.
W 1885 roku belgijski specjalista Van Depoule zbudował w Toronto (Kanada) pierwszy tramwaj z jednym przewodem roboczym. W jego schemacie szyny jezdne służyły jako przewód powrotny. Wzdłuż linii zbudowano słupy z konsolami, do których przymocowano izolatory z drutem roboczym. Kontakt z drutem roboczym odbywał się za pomocą metalowej rolki zamontowanej na pręcie tramwajowym, który „toczył się” wzdłuż drutu podczas ruchu.
Ten system zawieszenia okazał się bardzo racjonalny, po dalszych ulepszeniach został przyjęty w wielu innych krajach i wkrótce stał się powszechny. Do 1890 roku w USA funkcjonowało około 2500 km tramwajowych dróg elektrycznych, a do 1897 roku 25 000 km. Tramwaj elektryczny zaczął zastępować stare rodzaje transportu miejskiego.
W 1890 roku po raz pierwszy w Europie pojawił się przewód napowietrzny na linii tramwajowej w Halle (Prusy). Od 1893 r. koleje elektryczne w Europie rozwijały się w przyspieszonym tempie, w wyniku czego do 1900 r. ich długość osiągnęła 10 tys. km.
W 1890 r. na wybudowanej podziemnej drodze londyńskiej zastosowano trakcję elektryczną. Prąd elektryczny o napięciu 500 V doprowadzono do silnika elektrycznego za pomocą trzeciej szyny. System ten okazał się bardzo skuteczny w przypadku dróg samośledzących i zaczął szybko rozprzestrzeniać się w innych krajach. Jedną z jego zalet jest możliwość elektryfikacji dróg o bardzo dużym zużyciu energii elektrycznej, w tym metra i kolei głównych.
W 1896 r. Na odcinku linii kolejowej Baltimore-Ojai po raz pierwszy wprowadzono trakcję elektryczną wykorzystującą trzecią szynę przewodzącą prąd. Elektryfikacja dotknęła 7-kilometrowy odcinek drogi na podejściu do Baltimore. Na tym odcinku toru położono 2,5-kilometrowy tunel, co skłoniło budowniczych do jego zelektryfikowania. Lokomotywy elektryczne pracujące na tym odcinku otrzymywały energię elektryczną z trzeciej szyny o napięciu 600 V.
Pierwsze zelektryfikowane linie kolejowe były krótkie. Budowa kolei dalekobieżnych napotkała trudności związane z dużymi stratami energii, które są spowodowane przesyłaniem prądu stałego na duże odległości. Wraz z pojawieniem się w latach 80-tych transformatorów prądu przemiennego, które umożliwiły przesyłanie prądu na duże odległości, wprowadzono je do obwodów zasilania linii kolejowych.
Wraz z wprowadzeniem transformatorów do sieci elektroenergetycznej powstał tzw. „trójfazowy system prądu stałego”, czyli inaczej „trójfazowy system przesyłu prądu stałego”. Centralna stacja elektryczna wytwarzała prąd trójfazowy. Został on przekształcony w wysokie napięcie (od 5 do 15 tys. V, aw latach 20. do 120 tys. V), które doprowadzano do odpowiednich odcinków linii. Każdy z nich posiadał własną podstację redukcyjną, z której prąd przemienny kierowany był do silnika elektrycznego prądu przemiennego osadzonego na jednym wale z prądnicą prądu stałego. Drut roboczy był z niego zasilany energią elektryczną. W 1898 r. w Szwajcarii zbudowano linię kolejową o znacznej długości z niezależnym torem i systemem prądu trójfazowego, która połączyła Freiburg-Murten-Ins. Po nim nastąpiła elektryfikacja szeregu innych odcinków kolei i metra.
Do 1905 roku trakcja elektryczna całkowicie zastąpiła parę na podziemnych drogach.
Shukhardin S. „Technologia w jej historycznym rozwoju”
Wraz z rozwojem przemysłu i Rolnictwo krajach wzrasta ilość towarów, które trzeba przewieźć z jednego regionu kraju do drugiego, a to nakłada na transport kolejowy wymagania w zakresie zwiększenia ładowności i przepustowości kolei. W naszym kraju ponad połowa całkowitego obrotu towarowego jest obsługiwana przez trakcję elektryczną.
W carskiej Rosji nie było kolei elektrycznych. Elektryfikację głównych autostrad planowano w pierwszych latach władzy sowieckiej, podczas organizacji gospodarki planowej kraju.
W opracowanym w 1920 roku planie GOELRO zwrócono uwagę na zwiększenie nośności i przepustowości kolei poprzez przeniesienie ich na trakcję elektryczną. W 1926 r. zelektryfikowano linię Baku-Surakhani o długości 19 km przy napięciu w sieci jezdnej 1200 V DC. W 1929 r. podmiejski odcinek Moskwa - Mytiszczi o długości 17,7 km, z napięciem w sieci trakcyjnej 1500 V, został przełączony na trakcję elektryczną. Następnie rozpoczęto elektryfikację jednych z najcięższych pod względem warunków klimatycznych, najbardziej obciążonych ruchem odcinków i linii o ciężkim profilu.
Do początku II wojny światowej przekazano najtrudniejsze odcinki na Kaukazie, Uralu, Ukrainie, Syberii, Arktyce i przedmieściach Moskwy o łącznej długości około 1900 km. W czasie wojny zelektryfikowano linie na Uralu, na przedmieściach Moskwy i Kujbyszewa o łącznej długości około 500 km.
Po wojnie odcinki zelektryfikowanych linii kolejowych w zachodniej części kraju, znajdujące się na terenach czasowo okupowanych przez wroga, musiały zostać odbudowane. Ponadto konieczne było przeniesienie nowych ciężkich odcinków kolei na trakcję elektryczną. Odcinki podmiejskie, wcześniej zelektryfikowane napięciem 1500 V w przewodzie jezdnym, przeniesiono na napięcie 3000 V. Począwszy od 1950 r., od elektryfikacji poszczególnych odcinków, przestawiono na przeniesienie całych kierunków o dużym natężeniu ruchu towarowego na trakcję elektryczną i pracę rozpoczął się na liniach Moskwa-Irkuck, Moskwa-Charków itp.
Wzrost przepływów towarów gospodarki narodowej i wzrost ruchu pasażerskiego wymagają coraz potężniejszych lokomotyw i zwiększenia liczby pociągów. Przy napięciu w sieci trakcyjnej 3000 V prądy pobierane przez lokomotywy elektryczne dużej mocy, przy czym znaczna ich ilość w strefie zasilania z podstacji trakcyjnych, powodowały duże straty energii. W celu ograniczenia strat konieczne jest zbliżenie podstacji trakcyjnych do siebie oraz zwiększenie przekroju przewodów sieci jezdnej, ale zwiększa to koszt systemu zasilania. Możliwe jest zmniejszenie strat energii poprzez zmniejszenie prądów przepływających przez przewody sieci stykowej, a aby moc pozostała taka sama, konieczne jest zwiększenie napięcia. Zasada ta jest stosowana w systemie trakcji elektrycznej przemiennego prądu jednofazowego o częstotliwości przemysłowej 50 Hz przy napięciu w sieci jezdnej 25 kV.
Prądy pobierane przez tabor elektryczny (lokomotywy elektryczne i pociągi elektryczne) są znacznie mniejsze niż w systemie prądu stałego, co umożliwia zmniejszenie przekroju przewodów sieci jezdnej i zwiększenie odległości między podstacjami trakcyjnymi. Ten system w naszym kraju zaczął być badany jeszcze przed Wielką Wojną Ojczyźnianą. Potem, w czasie wojny, badania musiały zostać wstrzymane. W latach 1955-1956. zgodnie z wynikami powojennego rozwoju za pomocą tego systemu zelektryfikowano eksperymentalny odcinek Naszyjnik-Pavelets drogi moskiewskiej. W przyszłości system ten zaczął być szeroko wprowadzany na kolejach naszego kraju wraz z systemem trakcji elektrycznej prądu stałego. Do początku 1977 r. linie zelektryfikowane w ZSRR rozciągały się na długości około 40 tys. km, co stanowi 28% długości wszystkich linii kolejowych w kraju. Spośród nich około 25 tys. km jest na prąd stały, a 15 tys. km na prąd przemienny.
Linie kolejowe z Moskwy do Karymskiej o długości ponad 6300 km, z Leningradu do Erewania – ok. 3,5 tys. km, Moskwa-Swierdłowsk – ponad 2 tys. Wołgi oraz z zachodnią częścią Ukrainy itp. Ponadto ruch podmiejski we wszystkich dużych ośrodkach przemysłowych i kulturalnych został przestawiony na trakcję elektryczną.
Pod względem tempa elektryfikacji, długości linii, natężenia ruchu i obrotów towarowych nasz kraj daleko odbiega od wszystkich krajów świata.
intensywny elektryfikacja kolei ze względu na swoje wielkie zalety techniczne i ekonomiczne. W porównaniu z lokomotywą parową lub o tej samej masie i wymiarach może mieć znacznie większą moc, gdyż nie posiada silnika podstawowego (parowozu lub silnika spalinowego). Lokomotywa elektryczna zapewnia więc pracę z pociągami z dużo większymi prędkościami, a co za tym idzie zwiększa przepustowość i nośność kolei. Wykorzystanie sterowania kilkoma lokomotywami elektrycznymi z jednego posterunku (system wielu jednostek) pozwala jeszcze bardziej zwiększyć te liczby. Wyższe prędkości podróży zapewniają szybsze dostarczanie towarów i pasażerów do miejsca docelowego oraz przynoszą dodatkowe korzyści ekonomiczne gospodarce narodowej.
Trakcja elektryczna ma wyższą sprawność niż trakcja spalinowa, a zwłaszcza trakcja parowa. Średnia sprawność eksploatacyjna trakcji parowej wynosi 3-4%, lokomotyw spalinowych ok. 21% (przy 30% zużyciu mocy spalinowej), a trakcji elektrycznej ok. 24%.
Gdy lokomotywa elektryczna jest zasilana ze starych elektrociepłowni, sprawność trakcji elektrycznej wynosi 16-19% (przy sprawności samej lokomotywy elektrycznej około 85%). Tak niska sprawność układu przy dużej sprawności lokomotywy elektrycznej wynika z dużych strat energii w piecach, kotłach i turbinach elektrowni, których sprawność wynosi 25-26%.
Nowoczesne elektrownie z mocnymi i ekonomicznymi jednostkami pracują ze sprawnością do 40% i sprawnością do 40%. trakcja elektryczna przy otrzymywaniu z nich energii wynosi 25-30%. Najbardziej ekonomiczna eksploatacja lokomotyw elektrycznych i pociągów elektrycznych ma miejsce, gdy linia jest zasilana z elektrowni wodnej. Jednocześnie sprawność trakcji elektrycznej wynosi 60-62%.
Należy zauważyć, że lokomotywy parowe i lokomotywy spalinowe działają na drogim i wysokokalorycznym paliwie. Elektrownie cieplne mogą pracować na niższych gatunkach paliwa - węglu brunatnym, torfie, łupkach, a także na gazie ziemnym. Sprawność trakcji elektrycznej wzrasta również wtedy, gdy odcinki zasilane są z elektrowni jądrowych.
Lokomotywy elektryczne są bardziej niezawodne w eksploatacji, wymagają niższych kosztów przeglądów i napraw urządzeń oraz pozwalają zwiększyć wydajność pracy o 16-17% w porównaniu z trakcją spalinową.
Tylko trakcja elektryczna ma właściwości przetwarzania energii mechanicznej zmagazynowanej w pociągu na energię elektryczną i przekazywania jej podczas hamowania odzyskowego do sieci trakcyjnej do wykorzystania przez inne lokomotywy elektryczne lub wagony silnikowe pracujące w tym okresie w trybie trakcyjnym. W przypadku braku odbiorców energia może zostać przekazana do systemu elektroenergetycznego. Dzięki odzyskowi energii możliwe jest uzyskanie dużego efektu ekonomicznego. I tak w 1976 roku około 1,7 miliarda kWh energii elektrycznej wróciło do sieci dzięki rekuperacji. Hamowanie odzyskowe pozwala na podniesienie poziomu bezpieczeństwa ruchu pociągów, zmniejszenie zużycia okładzin hamulcowych i obręczy kół.
Wszystko to pozwala obniżyć koszty transportu i usprawnić proces przewozu towarów.
Dzięki technicznej przebudowie trakcji w transporcie kolejowym zaoszczędzono ok. 1,7 mld ton paliwa, a koszty eksploatacji zmniejszyły się o 28 mld rubli. Jeśli przyjąć, że dotychczas na naszych autostradach pracowałyby parowozy, to np. w 1974 r. trzeba by było zużywać w ich piecach jedną trzecią węgla wydobywanego w kraju.
Elektryfikacja kolei rosyjskich przyczynia się do rozwoju gospodarki narodowej okolicznych terenów, ponieważ przedsiębiorstwa przemysłowe, kołchozy, sowchozy otrzymują energię z podstacji trakcyjnych, a nieefektywne, nieekonomiczne lokalne elektrownie spalinowe są zamykane. Każdego roku ponad 17 miliardów kWh energii przechodzi przez podstacje trakcyjne, aby zaopatrywać odbiorców nietrakcyjnych.
Dzięki trakcji elektrycznej wzrasta wydajność pracy. Jeśli przy trakcji spalinowej wydajność pracy wzrasta 2,5-krotnie w porównaniu z parą, to przy trakcji elektrycznej wzrasta 3-krotnie. Koszt transportu na liniach zelektryfikowanych jest o 10-15% niższy niż w przypadku trakcji spalinowej.
System zasilania kolei zelektryfikowanej składa się z zewnętrznej części systemu zasilania, w skład której wchodzą urządzenia do wytwarzania, rozdziału i przesyłu energii elektrycznej do podstacji trakcyjnych (wyłącznie);
Część trakcyjna systemu zasilania, składająca się z podstacji trakcyjnych urządzeń liniowych oraz sieci trakcyjnej. Sieć trakcyjna z kolei składa się z sieci jezdnej, toru kolejowego, linii zasilających i ssących (zasilaczy) oraz innych przewodów i urządzeń połączonych wzdłuż linii oraz zawieszenia stykowego bezpośrednio lub poprzez specjalne autotransformatory.
Głównym odbiorcą energii elektrycznej w sieci trakcyjnej jest lokomotywa. Ze względu na losową lokalizację pociągów nieuniknione są przypadkowe kombinacje obciążeń (np. przejazd pociągów z minimalnym odstępem między pociągami), co może znacząco wpłynąć na tryby pracy układu zasilania trakcji.
Wraz z tym pociągi oddalające się od podstacji trakcyjnej zasilane są energią elektryczną o niższym napięciu, co wpływa na prędkość pociągu, a co za tym idzie na przepustowość odcinka.
Oprócz silników trakcyjnych, które napędzają pociąg, lokomotywy posiadają maszyny pomocnicze, które pełnią różne funkcje. Wydajność tych maszyn jest również związana z poziomem napięcia na ich zaciskach. Wynika z tego, że w systemach zasilania trakcji bardzo ważne jest utrzymanie zadanego poziomu napięcia w dowolnym punkcie sieci trakcyjnej.
Zasilanie zelektryfikowanego odcinka kolei odbywa się z systemu elektroenergetycznego danego regionu. Schemat ideowy zasilania zelektryfikowanej kolei pokazano na ryc. 1.3.
Układ zasilania zewnętrznego (I) obejmuje stację elektryczną 1, podstację transformatorową 2, linię elektroenergetyczną 3. Układ zasilania trakcji (II) zawiera podstację trakcyjną 4, zasilacze zasilające 5, zasilacz ssawny 6, sieć trakcyjną 7 i szyna trakcyjna 9 (patrz ryc. Ryc. 1.3), a także urządzenia liniowe.
Koleje zasilane są liniami 35, 110, 220 kV, 50 Hz. Układ zasilania trakcji może być prądem stałym lub przemiennym.
Ryż. 1.3. Schemat ideowy zasilania zelektryfikowanej kolei: 1 - elektrownia okręgowa; 2 - doładowanie podstacja transformatorowa; 3 - trójfazowa linia energetyczna; 4 - podstacja trakcyjna; 5 - linia zasilająca (podajnik); 6 - linia ssąca (podajnik); 7 - sieć kontaktów; 8 - lokomotywa elektryczna; 9 - szyny
Na kolejach Rosji system zasilania prądem stałym o napięciu w sieci jezdnej 3 kV oraz system zasilania prądem przemiennym o napięciu w sieci stykowej 25 kV i 2 × 25 kV, o częstotliwości 50 Hz stały się powszechne.
Na dzień 1 stycznia 2005 r. długość zelektryfikowanych linii kolejowych w Rosji wynosiła 42,6 tys. km.
System zasilania trakcji prądem stałym 3 kV
Obwód zasilania zelektryfikowanego odcinka linii kolejowej prądu stałego pokazano na ryc. 1.4.
W większości przypadków sieć trakcyjna jest zasilana z szyn 110 (220) kV poprzez transformator obniżający napięcie, który zapewnia obniżenie napięcia do 10 kV. Do szyn 10 kV podłączona jest przetwornica, która składa się z transformatora trakcyjnego i prostownika. Ten ostatni zapewnia konwersję prądu przemiennego na stałe napięcie na oponach 3,3 kV. Sieć jezdna jest podłączona do „szyny plus”, a szyny do „szyny minus”.
Ryż. 1.4. Schemat ideowy zasilania zelektryfikowanego odcinka linii kolejowej prądu stałego o napięciu w sieci jezdnej 3 kV
Podstawową cechą systemu zasilania trakcji prądem stałym jest połączenie elektryczne silnika trakcyjnego z siecią trakcyjną, czyli istnieje układ odbioru prądu stykowego. Silniki trakcyjne do lokomotyw elektrycznych prądu stałego i pociągów elektrycznych są zaprojektowane na napięcie znamionowe 1,5 kV. Szeregowe połączenie takich silników parami umożliwia uzyskanie w sieci trakcyjnej napięcia 3 kV.
O przewadze układu prądu stałego decyduje jakość szeregowego silnika prądu stałego, którego charakterystyka w większym stopniu spełnia wymagania dla silników trakcyjnych.
Wady systemu zasilania trakcji prądem stałym są następujące:
Ze względu na niskie napięcie w sieci trakcyjnej, obciążenia prądowe i duże straty energii elektrycznej (całkowity współczynnik wydajności (COP) sieci trakcji elektrycznej prądu stałego szacowany jest na 22%);
Przy dużych obciążeniach prądowych odległość między podstacjami trakcyjnymi wynosi 20 km lub mniej, co determinuje wysoki koszt systemu zasilania i wysokie koszty eksploatacji;
Duże obciążenia prądowe determinują konieczność posiadania zawieszenia stykowego o większym przekroju, co powoduje znaczne przekroczenie rzadkich metali nieżelaznych, a także wzrost obciążeń mechanicznych na wspornikach sieci stykowej;
System trakcji elektrycznej prądu stałego charakteryzuje się dużymi stratami energii elektrycznej w opornikach rozruchowych lokomotyw elektrycznych podczas rozpędzania (dla ruchu podmiejskiego wynoszą one około 12% całkowitego zużycia energii elektrycznej dla trakcji pociągowej);
Przy trakcji elektrycznej prądu stałego dochodzi do intensywnej korozji podziemnych konstrukcji metalowych, w tym podpór sieci jezdnej;
Stosowane do niedawna w podstacjach trakcyjnych prostowniki sześciopulsowe charakteryzowały się niskim współczynnikiem mocy (0,88 ÷ 0,92) i ze względu na niesinusoidalną charakterystykę pobieranego prądu powodowały pogorszenie jakości energii elektrycznej (szczególnie w autobusach 10 kV ).
Na drogach prądu stałego rozróżnia się schematy zasilania scentralizowanego i rozproszonego. Główna różnica między tymi schematami polega na liczbie prostowników w podstacjach oraz sposobach rezerwowania mocy. W przypadku scentralizowanego schematu zasilania jednostek w podstacji muszą być co najmniej dwa. W przypadku zasilania rozproszonego wszystkie podstacje są jednoczłonowe, a odległość między podstacjami trakcyjnymi jest zmniejszona.
Istnieje wymóg, aby w przypadku awarii jednej jednostki zapewnić normalne rozmiary ruchu. W pierwszym schemacie stosuje się dodatkowe (rezerwowe) jednostki dla redundancji, aw drugim celowe odrzucanie redundancji wyposażenia stacji przez węzły i przejście do redundancji całej stacji.
Według stanu na 1 stycznia 2005 r. długość linii kolejowych zelektryfikowanych systemem prądu stałego o napięciu w sieci trakcyjnej 3 kV wynosiła 18,6 tys. km.
System zasilania trakcji prądem przemiennym jednofazowym o napięciu 25 kV i częstotliwości 50 Hz
Na kolejach zelektryfikowanych prądem przemiennym najbardziej rozpowszechniony jest system zasilania 25 kV, 50 Hz. Schemat ideowy zasilania sekcji zelektryfikowanej pokazano na ryc. 1.5.
Ryż. 1.5. Schemat ideowy zasilania zelektryfikowanego odcinka kolei prądu przemiennego o napięciu w sieci jezdnej 25 kV, częstotliwości 50 Hz
Sieć trakcyjna jest zasilana z autobusów 110 (220) kV poprzez transformator obniżający (trakcyjny).
Posiada trzy uzwojenia:
I - uzwojenie wysokiego napięcia 110 (220) kV;
II - uzwojenie niskiego (średniego) napięcia 27,5 kV do zasilania sieci stykowej;
III - uzwojenie średniego (niskiego) napięcia 35, 10 kV do zasilania odbiorców nietrakcyjnych.
Do szyn 27,5 kV podłączone są zasilacze sieci jezdnej. W tym przypadku fazy A i B zasilają różne ramiona podstacji trakcyjnej. Aby oddzielić fazy w sieci styków, ustawiona jest wkładka neutralna. Faza C jest podłączona do szyn.
Podstawową cechą systemu zasilania trakcji prądem przemiennym - elektromagnetyczne połączenie silnika trakcyjnego z siecią trakcyjną - zapewnia transformator lokomotywy elektrycznej.
Zalety systemu:
Niezależne tryby napięcia są ustalane w sieci styków i na silniku trakcyjnym przy jednoczesnym utrzymaniu silnika trakcyjnego prądu stałego;
Napięcie w sieci jezdnej zostało podwyższone do 25 kV AC. W rezultacie prąd obciążenia maleje przy tej samej przesyłanej mocy; straty napięcia i mocy są zmniejszone;
Zwiększono odległość między podstacjami trakcyjnymi i zmniejszono ich liczbę (dwu-trzykrotnie);
Skrócony czas budowy i zwiększone tempo elektryfikacji;
Zmniejszone zużycie metali nieżelaznych.
Wady systemu zasilania trakcji AC:
Asymetryczna praca transformatorów trójfazowych (dla obciążenia dwuramiennego) aw efekcie pogorszenie jakości energii elektrycznej i znaczny spadek ich mocy dyspozycyjnej. Należy zauważyć, że moc dyspozycyjna transformatora pracującego w trybie niezrównoważonym jest rozumiana jako moc odpowiadająca składowej zgodnej prądu przy takim obciążeniu, gdy prąd w jednej z faz transformatora przyjmuje wartość nominalną;
Niesinusoidalność układu pobieranych prądów, a także pogorszenie jakości energii elektrycznej w układzie zasilania (krzywa prądu pobieranego przez lokomotywy elektryczne z zainstalowanym na nich prostownikiem dwupulsowym zawiera ujemną wyższą harmoniczne 3, 5, 7 o dużej wartości liczbowej);
Niski współczynnik mocy lokomotyw elektrycznych AC. Sprawność całego systemu trakcji elektrycznej oceniana jest na 26%;
Sieć trakcyjna prądu przemiennego jest źródłem oddziaływania elektromagnetycznego na sąsiednie urządzenia, w tym linie komunikacyjne, co determinuje konieczność podjęcia specjalnych działań mających na celu ograniczenie wpływu elektromagnetycznego;
Obecność prądów krążących z dwukierunkowym obwodem zasilania sieci trakcyjnej prądu przemiennego, aw konsekwencji dodatkowe duże straty energii elektrycznej.
Według stanu na dzień 1 stycznia 2005 r. długość linii kolejowych zelektryfikowanych siecią prądu przemiennego o napięciu w sieci trakcyjnej 25 kV i częstotliwości 50 Hz wynosiła na dzień 1 stycznia 2005 r. 24,0 tys. km.
Schemat zewnętrznego zasilania podstacji trakcyjnych dla sieci trakcji elektrycznej prądu stałego i przemiennego
Schematy zasilania kolei zelektryfikowanych z systemu elektroenergetycznego są bardzo zróżnicowane. Zależą one w większym stopniu od zastosowanego systemu trakcji elektrycznej, jak również od konfiguracji samego systemu elektroenergetycznego.
Rozważ obwody zasilania dla elektrycznych systemów trakcyjnych prądu stałego (ryc. 1.6) i przemiennego (ryc. 1.7).
Zazwyczaj linia przesyłowa 50 Hz jest zasilana z sieci energetycznej i znajduje się wzdłuż linii kolejowej.
Przez napięcie sieci trakcyjnej rozumie się napięcie nominalne, dla którego produkowany jest tabor elektryczny (EPS). Jest to również napięcie nominalne w sieci jezdnej, napięcie na szynach podstacji jest zwykle przyjmowane o 10% powyżej tej wartości.
na ryc. 1.6 i 1.7 są oznaczone: 1 - system zasilania; 2 - linia energetyczna; 3 - podstacje trakcyjne (z prostownikami, podstacje prądu stałego i podstacje transformatorowe - AC); 4 - sieć kontaktów; 5 - szyny; 6 - lokomotywa elektryczna.
Ryż. 1.6. Schemat ideowy zasilacza kolejowego prądu stałego
Ryż. 1.7. Schemat obwodu zasilania AC
Koleje zelektryfikowane należą do konsumentów pierwszej kategorii. Dla takich odbiorców zasilanie zapewniane jest z dwóch niezależnych źródeł energii elektrycznej. Są to oddzielne podstacje okręgowe, różne sekcje autobusowe tej samej podstacji - okręgowej lub trakcyjnej. Dlatego schemat zasilania podstacji trakcyjnych z systemu elektroenergetycznego powinien być taki, aby awaria jednej z podstacji obwodowych lub linii przesyłowych nie mogła spowodować awarii więcej niż jednej podstacji trakcyjnej. Można to osiągnąć poprzez wybór racjonalnego schematu zasilania podstacji trakcyjnych z systemu elektroenergetycznego.
Schematy podłączenia podstacji trakcyjnych do liniiprzesył mocy
Obwód zasilania podstacji trakcyjnych z linii elektroenergetycznych pokazano na ryc. 1.8.
Ryc. 1.8. Schemat dwutorowego zasilania podstacji trakcyjnych z dwutorowej linii elektroenergetycznej
W ogólnym przypadku obwód zasilania podstacji trakcyjnych zależy od konfiguracji sieci okręgowej, rezerwy mocy elektrowni i podstacji, możliwości ich rozbudowy itp. We wszystkich przypadkach dla większej niezawodności mają one tendencję do dwukierunkowy obwód zasilania podstacji trakcyjnych (patrz rys. 1.8). na ryc. 1.8. oznaczono: 1 - referencyjna podstacja trakcyjna (co najmniej trzy wejścia linii wysokiego napięcia). Wyposażona jest w zespół urządzeń łączeniowych wysokiego napięcia oraz automatycznych urządzeń zabezpieczających przed uszkodzeniem; 2 - pośrednia stacja lutownicza. Przełączniki wysokiego napięcia nie są instalowane, co zmniejsza koszt systemu zasilania; 3 - pośrednia podstacja tranzytowa, przewidziano sekcjonowanie linii wysokiego napięcia w celu naprawy lub wyłączenia w przypadku uszkodzenia.
Zapewnienie niezawodności systemu zasilania realizowane jest poprzez zastosowanie dwutorowej linii wysokiego napięcia, zapewniającej dwukierunkowe zasilanie każdej sieci elektroenergetycznej linii elektroenergetycznych, sekcjonowanie linii elektroenergetycznych w podstacjach tranzytowych oraz posiadanie szybkich automatycznych zabezpieczeń podstawowych, trakcji tranzytowej i podstacji okręgowych.
Zapewnienie sprawności systemu zasilania odbywa się poprzez redukcję aparatury wysokonapięciowej (przełączników) kosztem podstacji pośredniczących, które takich rozłączników nie posiadają. W przypadku uszkodzenia tych stacji, zabezpieczenie szybkoobrotowe wyłącza linie w stacjach referencyjnych, aw czasie martwym - w stacjach pośrednich. Nienaruszone podstacje są włączane przez system automatycznego ponownego załączania.
W przypadku zasilania z jednotorowej linii przesyłowej połączenie podstacji na liniach odgałęzionych jest niedozwolone. Wszystkie podstacje są włączone do odcinka linii, a na każdej podstacji pośrednie linie przesyłowe są oddzielone przełącznikiem.
Cechy obwodów zasilania sieci trakcyjnej prądem jednofazowymczęstotliwość przemysłowa
Na jednofazowych drogach prądu przemiennego sieć trakcyjna jest zasilana z trójfazowej linii elektroenergetycznej przez transformatory, których uzwojenia są połączone w jednym lub drugim obwodzie.
Na kolejach krajowych stosuje się głównie trójfazowe transformatory trójuzwojeniowe, włączane zgodnie ze schematem „gwiazda-gwiazda-trójkąt”, typu TDTTNGE (trójfazowy, olejowy, z wymuszonym chłodzeniem - podmuch, trójuzwojeniowy, z regulacją napięcia pod obciążeniem, piorunochronne, do trakcji elektrycznej) o mocy 20, 31,5 i 40,5 MV-A. Napięcie pierwotne - 110 lub 220 kV, wtórne dla trakcji - 27,5 kV, dla odbiorców regionalnych - 38,5 i 11 kV.
Do zasilania tylko obciążenia trakcyjnego stosuje się trójfazowe transformatory dwuuzwojeniowe typu TDG i TDNG ze schematem połączeń uzwojenia gwiazda-trójkąt (-11). Moc tych transformatorów jest taka sama jak trójuzwojeniowych. Połączenie uzwojenia trakcyjnego z „trójkątem” pozwala uzyskać bardziej płaską charakterystykę zewnętrzną. Jeden wierzchołek „trójkąta” jest przymocowany do szyn, a dwa pozostałe do różnych odcinków sieci jezdnej.
Obwód zasilania jednofazowej sieci trakcyjnej prądu przemiennego z transformatora trójfazowego z połączeniem uzwojenia gwiazda-trójkąt pokazano na ryc. 1.9.
Podczas zasilania obciążenia trakcyjnego z trzech faz sekcje sieci trakcyjnej po lewej i prawej stronie podstacji muszą być zasilane z różnych faz. Dlatego mają napięcia przesunięte w fazie względem siebie.
Ryż. 1.9. Schemat zasilania jednofazowej sieci trakcyjnej prądu przemiennego z transformatora trójfazowego z połączeniem uzwojenia gwiazda-trójkąt
Prądy w fazach można uzyskać bezpośrednio z równań Kirchhoffa. Jeżeli w rozpatrywanym momencie obciążenie znajduje się l na lewo od podstacji, a n na prawo (patrz rys. 1.9), to możemy napisać:
Ac \u003d ba + l; (1.1)
Ba = cb + n; (1.2)
Cb \u003d ac - l - p; (1.3)
Ac + ba + cb = 0. (1,4)
Równanie (1.4) implikuje:
Ba = - ac - cb. (1,5)
Podstawiamy wyrażenie (1.5) do równania (1.1):
Ac \u003d - ac - cb + l. (1,6)
Podstawiając wzór (1.3) do wyrażenia (1.6) otrzymujemy:
Ac \u003d - ac - ac + l + p + l;
3ac \u003d 2 l + n;
Ac = l + n. (1,7)
Podstawiając wzór (1.7) do wyrażenia (1.3) otrzymujemy:
Cb \u003d l + p - l - p;
Cb = - l - p. (1.8)
Podstawiając wzór (1.8) do wyrażenia (1.2) otrzymujemy:
Cb \u003d - l - n + n;
Ba = - l + n. (1.9)
Prąd w fazach wtórnego „trójkąta” i odpowiednio w fazach uzwojenia pierwotnego można również znaleźć, budując schemat wektorowy.
Do skonstruowania wykresu wektorowego przyjmuje się, że prądy stref zasilających l i n, co oznacza sumaryczne prądy podajników, odchodzące od podstacji odpowiednio w lewo iw prawo, są rozdzielone między uzwojenia wtórne transformatora . Innymi słowy, musisz określić udział partycypacyjny uzwojenie wtórne transformator w zasilaniu obu stref zasilających.
Gdy uzwojenia transformatora są połączone zgodnie ze schematem i nie ma prądów o sekwencji zerowej w zamkniętym „trójkątnym” obwodzie, każdą fazę można rozpatrywać niezależnie od drugiej, tj. Jako transformator jednofazowy. W tym przypadku o rozkładzie obciążeń po stronie wtórnej między fazami decyduje jedynie stosunek wartości rezystancji uzwojeń. Lewa strefa zasilacza prądem l zasilana jest napięciem U ac . Napięcie to jest generowane zarówno w uzwojeniach „ah”, jak iw uzwojeniach „bu” i „cz”. Rezystancja uzwojeń „ah” jest równa połowie rezystancji pozostałych dwóch uzwojeń połączonych szeregowo. Dlatego prąd l jest dzielony między te uzwojenia wytwarzające napięcie ac w stosunku 2:1. Prąd jest dzielony w ten sam sposób.
Zbudujmy diagram wektorowy, aby określić prądy fazowe transformatora trójfazowego (ryc. 1.10).
Ryż. 1.10. Schemat wektorowy do określania prądów fazowych transformatora trójfazowego
Przedstawmy na schemacie wektory napięcia i prądu I l, I p. Prąd w uzwojeniach „ah” w oparciu o powyższe powinien być równy sumie l i p. Nakładając na wektor I l wartość równą do jego długości, na wektorze I p jego długości, znajdujemy ac jako sumę tych części. Prąd w fazie A „gwiazdy” uzwojenia pierwotnego (jeśli przyjmiemy przekładnię równą jeden, a prąd jałowy równy zeru) będzie równy prądowi a.
Podobnie prąd w uzwojeniu „cz” składa się z n i -l. Dodając je, otrzymujemy bieżące c. Odpowiednio c = C .
Obciążenie w uzwojeniu „by” składa się z sumy l i n. Dodając wektory, otrzymujemy obciążenie trzeciej najmniej obciążonej fazy b = B. Należy zauważyć, że najmniej obciążona faza to faza „trójkąta” która nie jest bezpośrednio połączona z szynami.
Na schemacie na ryc. 1.10 pokazuje kąty przesunięcia fazowego A, B, C między prądem I A, I B, I C a napięciem U A, U B, U C. Zauważ, że A\u003e L i C< П, т. е. углы сдвига А и С для двух наиболее загруженных фаз оказываются разными (даже для Л = П). У «опережающей» (по ходу вращения векторов) С угол меньше, чем у «отстающей» фазы А. Это существенно влияет на потери напряжения в трансформаторе.
Aby zapewnić równomierne obciążenie faz linii elektroenergetycznych, są one przełączane po podłączeniu do podstacji trakcyjnych.
Schematy podłączenia grupy podstacji trakcyjnych do linii elektroenergetycznej
Wymagania dotyczące schematu połączeń są następujące:
Zapewnienie możliwości pracy równoległej na sieci trakcyjnej sąsiednich podstacji trakcyjnych;
Stworzenie równomiernego obciążenia linii elektroenergetycznej.
Jeżeli linia elektroenergetyczna jest zasilana jednokierunkowo, to cykl trzech podstacji o różnej kolejności faz zapewnia ich równomierne obciążenie w obszarze między źródłem energii elektrycznej a pierwszą podstacją (rys. 1.11). Generatory elektrowni będą pracować w normalnym trybie obciążenia symetrycznego. Straty napięciowych linii elektroenergetycznych są zmniejszone dzięki zmniejszeniu nierównomiernego obciążenia.
Rozważ schematy podłączania podstacji trakcyjnych do linii elektroenergetycznych (patrz ryc. 1.11).
Podstacja nr 1. W tym przypadku zacisk transformatora „ A t„Podłączanie do fazy A, a pozostałe dwa -„ Vt ”i„ C t ”- odpowiednio do faz B i C. Przy tym połączeniu podstacja jest oznaczona jako typ I. Zbudujmy diagram wektorowy dla tej podstacji (ryc. 1.12).
Faza opóźniona ac > a. Dlatego prąd Iac jest przesuwany o prąd Ib sąsiedniego ramienia w kierunku opóźnienia. Wzrasta pobór mocy biernej (w fazie opóźnienia), co prowadzi do spadku napięcia w niej zawartego.
faza zaawansowana cb< b . Следовательно, ток I a сдвигает вектор тока I cb в сторону опережения. Потребление реактивной мощности снижается, напряжение увеличивается.
Z powyższego wynika, że z trzech faz jedna jest mniej obciążona - środkowa - B.
Podstacja nr 2. Zacisk transformatora „Vt” nie będzie podłączony do fazy o tej samej nazwie, ale do fazy C, która będzie fazą rzeczywistą. Wszystkie strefy zasilające będą zasilane z punktów „a” i „b”, ale po wybraniu schematu zasilania z pierwszej podstacji trakcyjnej nie mamy już swobody wyboru fazy do zasilania.
Zbudujmy diagram wektorowy (ryc. 1.13). W drugiej podstacji zmieniła się kolejność faz. Jeśli na pierwszej podstacji była to ABC (podstacja typu I), to na drugiej stała się DIA (podstacja typu II). Teraz mniej obciążona faza będzie fazą C.
Podstacja nr 3. Zasilanie trzeciej strefy z podstacji nr 2 jest możliwe tylko z punktu „b” (patrz rys. 1.11). Z podstacji nr 3 strefa ta musi być również zasilana z punktu „b”. W związku z tym wszystkie strefy nieparzyste będą zasilane z punktów „b”, a wszystkie parzyste z punktów „a”.
Zbudujmy diagram wektorowy (ryc. 1.14). Napięcie między przewodami jezdnymi a szynami będzie dodatnie na odcinkach parzystych, a ujemne na odcinkach nieparzystych, to znaczy albo w fazie z napięciem jednej z faz linii elektroenergetycznej, albo przeciwnie do niego. Dla podstacji nr 3 najmniej obciążona okazuje się faza A. Kolejność faz będzie CAB (podstacja typu III).
Ryż. 1.12. Schemat wektorowy napięć i prądów dla podstacji nr 1
Ryż. 1.13. Schemat wektorowy napięć i prądów dla podstacji nr 2
Ryż. 1.14. Schemat wektorowy napięć i prądów dla podstacji nr 3
Kolejność naprzemienności najmniej obciążonych faz linii elektroenergetycznej zostanie określona przez liczbę podstacji na terenie oraz schemat zasilania sieci trakcyjnej.
W przypadku dwukierunkowych linii elektroenergetycznych stosuje się cykle będące wielokrotnością trzech (ryc. 1.15).
Ryż. 1.15. Podłączenie do linii elektroenergetycznych podstacji trakcyjnych różne rodzaje z zasilaniem dwukierunkowym
Niestety, podłączenie grupy podstacji trakcyjnych do linii elektroenergetycznej z wykorzystaniem kolejności faz nie rozwiązuje całego problemu asymetrii prądów i napięć. Kwestie te będą rozpatrywane oddzielnie.
Trójprzewodowy system zasilania trakcjiprąd przemienny
Ten system jest rodzajem systemu prądu przemiennego o częstotliwości sieciowej, ponieważ lokomotywa w tym przypadku pozostaje taka sama. Jako przykład rozważmy system zasilania trakcji AC 2 × 25 kV 50 Hz.
Schemat zasilania zelektryfikowanego odcinka linii kolejowej systemem zasilania trakcji 2 × 25 kV AC przedstawiono na rys. 1.16.
Ryc.1.16. Schemat zasilania zelektryfikowanego odcinka linii kolejowej według systemu zasilania trakcji prądem przemiennym 2 × 25 kV:
1 - transformatory obniżające napięcie stacji nr 1 i 2 (jednofazowe) 220/25 kV; 2 - autotransformatory liniowe 50/25 kV o mocy 16 mVΩ, instalowane między stacjami po 10 - 20 km; 3 - połączenie szyn w punkcie środkowym transformatora obniżającego napięcie i autotransformatora liniowego (LAT); 4 - przepływ mocy przy U = 50 kV; 5 - przy U = 25 kV; 6 - lokomotywa elektryczna
Odległość między podstacjami wynosi 60 - 80 km.
Zalety systemu są następujące:
Przenosząc moc do LAT na więcej niż Wysokie napięcie(50 kV) zmniejszają się straty mocy i napięcia w sieci trakcyjnej;
Działanie ekranujące przewodu zasilającego 50 kV pozwala ograniczyć wpływ sieci trakcyjnej na sąsiednie linie.
Wymienione zalety rozważanego systemu determinują jego zastosowanie na liniach kolejowych o dużym zagęszczeniu ładunków i szybkim ruchu pasażerskim.
Wady systemu obejmują:
Wzrost kosztów elektryfikacji ze względu na moc zainstalowaną LAT;
Komplikacja utrzymania sieci kontaktów;
Trudność w regulacji napięcia.
Po raz pierwszy trójprzewodowy system zasilania trakcji prądu przemiennego zastosowano w Japonii w 1971 roku. W krajach Wspólnoty Narodów w 1979 roku zainstalowano pierwszy odcinek Kolei Białoruskiej Wiaźma - Orsza.
Obecnie za pomocą tego systemu zelektryfikowano ponad 2000 km na moskiewskich, gorkowskich i byłych kolejach Bajkał-Amur.
Dostarczony system zasilania jest rozważany bardziej szczegółowo w pracach.
Skontaktuj się ze schematami zasilania sieciowego
W zależności od ilości torów zasilających obwody zasilające sieć stykową mogą być jedno- i wielotorowe. W tym przypadku możliwe jest zastosowanie zarówno jednostronnego, jak i dwustronnego zasilania.
Na odcinkach jednotorowych rozpowszechniły się schematy jednokierunkowego oddzielnego zasilania konsoli i przeciwkonsoli. Służy również do zasilania dwukierunkowego.
Na odcinkach dwutorowych - schematy oddzielnych, węzłowych, przeciwkonsolowych, przeciwpierścieniowych i zasilanie równoległe.
Wybór sposobu zasilania sieci stykowej wiąże się z określonymi wskaźnikami jej działania – niezawodnością i sprawnością. Zapewnienie niezawodności osiąga się poprzez sekcjonowanie sieci jezdnej i automatyzację montażu obwodów, sprawność – poprzez zmniejszenie strat energii elektrycznej oraz równomierne obciążenie sieci trakcyjnej poszczególnych odcinków i torów.
Obwody zasilania sieci styków pokazano na ryc. 1.17 i 1.18.
Sekcja jednotorowa(patrz rys. 1.17). Sieć trakcyjna jest podzielona na dwie sekcje (interfejsem izolującym lub wkładką neutralną), a każda sekcja jest zasilana z podstacji własnym zasilaczem. Jeśli jakakolwiek sekcja jest uszkodzona, tylko ta sekcja jest wyłączona (ryc. 1.17, a). W przypadku schematu wspornikowego (ryc. 1.17, b) strona jest zasilana przez jedną podstację po jednej stronie. W przypadku uszkodzenia zasilanie jest odłączane od całego obszaru. W schemacie przeciwkonsoli (ryc. 1.17, c) strona jest zasilana przez jedną podstację po jednej stronie. Każda sekcja ma swój własny podajnik. Jeśli jedna z podstacji jest wyłączona, obiekt jest pozbawiony zasilania.
Ryc.1.17. Obwody zasilania sieci stykowej odcinka jednotorowego
odcinek dwutorowy(patrz rys. 1.18). Oddzielny obwód zasilania (ryc. 1.18, a) zapewnia zasilanie każdej ścieżki niezależnie od siebie. W związku z tym zmniejsza się całkowity przekrój poprzeczny zawieszenia styku, co prowadzi do wzrostu strat energii elektrycznej. Jednocześnie niezawodność tego schematu zasilania jest wyższa w porównaniu z innymi schematami. Schemat mocy węzłowej (ryc. 1.18, b) jest wykonywany za pomocą słupków sekcyjnych. W takim przypadku straty energii elektrycznej są ograniczone ze względu na możliwe zwiększenie przekroju sieci trakcyjnej. W przypadku uszkodzenia sieci trakcyjnej wyłącza się z eksploatacji nie całą strefę międzypodstacyjną, a jedynie uszkodzony obszar między podstacją a słupkiem sekcyjnym.
Ryc.1.18. Obwody zasilania sieci stykowej odcinka dwutorowego
Obwód konsoli (ryc. 1.18, c) dostarcza energię do każdej ścieżki oddzielnie z różnych podstacji. Wady są tutaj takie same, jak w podobnym schemacie odcinka jednotorowego. Schemat przeciwkonsoli (ryc. 1.18, d) umożliwia podzielenie strefy między podstacjami na sekcje, które nie są ze sobą połączone elektrycznie. Każda ścieżka jest zasilana przez swój podajnik. Gdy zasilacz jest odłączony, sekcja jest bez napięcia. Straty energii elektrycznej rosną.
Schemat przeciwpierścieni (ryc. 1.18, e) umożliwia zasilanie odcinków wzdłuż pierścienia z dwóch podstacji, co zmniejsza straty energii elektrycznej i zwiększa niezawodność. Obwód równoległy (ryc. 1.18, e) zasilania jest najbardziej rozpowszechniony. W tym schemacie sieć kontaktowa jest zasilana przez dwie podstacje po obu stronach. Ponieważ zawieszenie styków obu torów jest ze sobą połączone elektrycznie, zwiększa się jego przekrój, co prowadzi do zmniejszenia strat energii elektrycznej. Jednocześnie równoległy obwód zasilania jest wysoce niezawodny w porównaniu z innymi obwodami.
Na kolejach krajowych jako główny przyjęto równoległy schemat zasilania.
Pierwsze możliwości wyposażenia kolei w trakcję elektryczną zostały omówione w 1874 roku. Rosyjski specjalista F.A. Pirocki we wskazanym okresie czasu przeprowadził pierwsze praktyczne eksperymenty na torach kolejowych w pobliżu Sestroretska nad możliwością przesyłania energii elektrycznej za pomocą izolowanych od ziemi szyn.
Pierwsze próby wyposażenia trakcji elektrycznej
Prace prowadzono w odległości jednego kilometra. Druga szyna służyła jako przewód powrotny. Powstała energia elektryczna była dostarczana do małego silnika. Dwa lata później, po rozpoczęciu trwających prac, specjalista F.A. Pirocki publikuje artykuł na temat uzyskanych wyników w jednym z czasopism technicznych. Efekt końcowy był taki, że przetestował uruchamianie wózków poruszających się za pomocą otrzymanej energii elektrycznej po żelaznych torach.
Pierwsze praktyczne zastosowanie
Mieszkający w Niemczech Werner Siemens wdrożył praktyczne zastosowanie energii elektrycznej na kolei. Berlińska Wystawa Przemysłowa z 1879 roku zaprezentowała to osiągnięcie na swoim terenie w postaci kolejki wąskotorowej, którą mieli zaszczyt przejeżdżać goście wystawy. Skład pociągu składał się z kilku wagonów typu otwartego ciągniętych przez lokomotywę elektryczną. Ruch zapewniały dwa silniki zasilane prądem stałym, napięcie stu pięćdziesięciu woltów dawało żelazna listwa umieszczona w przestrzeni międzyszynowej. Jedna z szyn jezdnych służyła jako przewód powrotny.
działka próbna
Dwa lata później w berlińskiej podmiejskiej części Lichterfeld wynalazca W. Siemens zakończył budowę torów testowych zasilanych energią elektryczną, po których poruszał się wagon wyposażony w silnik. Napięcie wynosiło sto osiemdziesiąt woltów i było doprowadzane do jednej szyny jezdnej - był to niejako przewód powrotny.
Aby wyeliminować możliwe duże straty energii elektrycznej przy złej izolacji spowodowane zastosowaniem podkładów drewnianych w tej pojemności, inżynier Werner Siemens musiał zmienić Schemat obwodu zasilanie silnika elektrycznego.
Pierwsze doświadczenia z podwieszonym systemem elektryfikacji
Wystawa Światowa w Paryżu stała się platformą, na której można było zobaczyć drogę elektryczną za pomocą zewnętrznego napędu roboczego. Zasilanie takie miało postać żelaznej rury zawieszonej nad torami kolejowymi. W dolnej części rury wykonano podłużne nacięcie. Wahadłowiec poruszał się po wewnętrznej stronie rury, którą łączono elastycznym przewodem przez istniejący otwór i mocowano bezpośrednio do powierzchni lokomotywy dachu, przekazując w ten sposób prąd do silnika elektrycznego.
Podobna rura została zawieszona obok siebie, równolegle do pierwszej rury i służyła jako napęd wsteczny. Podobny system zastosowano w tramwajach powstałych w 1884 roku, które pojawiły się na ziemiach niemieckich i austriackich w miastach Offenbach, Frankfurt, Vorderbrühl i Mödling. Dla zapewnienia ruchu tramwajowego doprowadzono napięcie trzystu pięćdziesięciu woltów.
Irlandzkie miasto Kinresh w tych samych latach stało się swego rodzaju platformą dla innowatorów, którzy wykorzystali trzecią szynę jako przewodnik prądu na liniach tramwajowych. Został zainstalowany za pomocą izolatorów, które były równoległe do szyn jezdnych. Niestety ten nowy schemat nie miał długiego praktycznego zastosowania, gdyż w warunkach miejskich stanowił wyraźną przeszkodę dla pieszych i zaprzęgów konnych.
Praca rosyjskiego inżyniera
Najciekawsze jest to, że Fiodor Apollonowicz Pirocki ostrzegał przed wszystkimi tymi okolicznościami technicznej zagłady zasilania silnika elektrycznego w jednej ze swoich prac, opublikowanej w wydaniu gazety Petersburg Vedomosti. Stwierdzili wprost, że jego potomek w postaci kolejki elektrycznej jest najprostszą i najtańszą konstrukcją. Nie ma potrzeby ponoszenia dodatkowych kosztów na ułożenie linii środkowej, co jednorazowo podnosi koszt projektu o pięć procent i utrudnia ruch wagonów na ulicach miasta. Realizacja jego projektu nie będzie wymagała zakupu żeliwnych słupów, które kosztują niemałe pieniądze. Następnie zagraniczni wynalazcy posłuchali tak rozsądnego ostrzeżenia rosyjskiego inżyniera i wprowadzili wszystko w życie.
wynalazca Pirocki był aktywnie zaangażowany w realizację swojego projektu, zdając sobie sprawę, że transport miejski i kolejowy nie ma przyszłości bez elektryczności. W oparciu o wyniki jego nowych badań i testów, na ulicach Petersburga pojawi się dwupoziomowy samochód, poruszający się po szynach. W 1881 roku samochód ten był wystawiany na wystawie w Paryżu.
Pionierem w praktycznej realizacji projektu rosyjskiego inżyniera stało się angielskie miasto Brighton w 1884 roku. Długość kolei elektrycznej, na której zasilana była tylko jedna szyna, wynosiła siedem mil. W rezultacie zysk netto jednego samochodu elektrycznego w porównaniu z bryczką wyniósł w ciągu dnia roboczego czterysta dwadzieścia franków.
Rozwój amerykańskich inżynierów
Również na kontynencie amerykańskim nie siedzieli bezczynnie, ale aktywnie angażowali się w ulepszanie sposobu zasilania prądem już stworzonej lokomobili elektrycznej.
Amerykański badacz T.A. Edison prowadził prace poszukiwawcze nad ulepszeniem lokomotywy kolejowej, która jako paliwo zużywa energię elektryczną. Przez cztery lata, do 1884 roku, T.A. Edisonowi udało się stworzyć trzy linie krótkiego toru. Powstała wersja lokomotywy, zasilana prądem elektrycznym, bardziej przypominała model lokomotywy lokomotywy. Zasilanie zapewniały generatory. Jedna z szyn torowych była zasilana z ujemnego, druga szyna była podłączona do dodatniego bieguna generatora. Już w 1883 roku na wystawie w Chicago na jednym ze stanowisk pojawiła się nowoczesna jak na tamte czasy lokomotywa, zużywająca prąd elektryczny, nazwana „Sędzią”. Stworzenie tej wersji lokomotywy elektrycznej zostało przeprowadzone w ścisłej współpracy z innym wynalazcą, S.D. Pole.
W tym samym czasie amerykański inżynier L. Daft zdołał zbudować pierwszy model głównej lokomotywy elektrycznej, nazwany „Atreg”. Lokomotywa używała standardowego rozstawu torów kolejowych z McGregor do Saratoga. Następnie L. Daft udaje się poprawić właściwości techniczne własnej wersji lokomotywy, ale teraz nazywa się „Benjamin Franklin”, jej masa wynosi dziesięć ton, długość cztery metry. Były cztery koła napędowe. Zasilanie prądem elektrycznym, którego napięcie wynosiło dwieście pięćdziesiąt woltów, odbywało się przez trzecią szynę, która zapewniała pracę silnika, którego moc dochodziła do poziomu stu dwudziestu pięciu koni mechanicznych. Wystarczyło, aby pociąg miał osiem wagonów i jechał za nim, napędzany lokomotywą elektryczną z prędkością równą szesnaście kilometrów na godzinę.
Szwajcarska droga zębata
Szwajcarski inżynier R. Thorn w tym samym 1884 roku zbudował eksperymentalną kolejkę z przekładnią. W efekcie wieś Tori i hotel górski otrzymały arterię komunikacyjną ze stromym zboczem, wzdłuż której jechała mała lokomotywa elektryczna z czterema kołami napędowymi. Parametry mocy były znikome i pozwalały przewozić pasażerów tylko czterem osobom. Zjeżdżając ze zbocza włączał się tryb hamowania, a silnik elektryczny stawał się generatorem, oddając wytworzoną energię elektryczną do sieci.
Elektryfikacja w Rosji
Projekt
Konstruktorzy wszystkich krajów pracowali nad ulepszeniem istniejących wersji lokomotyw elektrycznych, a także nad techniką zasilania lokomotywy w energię elektryczną.
Elektryfikacja poszła własną drogą w Imperium Rosyjskim. Projekt elektryfikacji pierwszej krajowej kolei pojawił się już pod koniec XIX wieku, w 1898 roku. Ale żeby zacząć budować Oranienbaum linia elektryczna z Petersburga do Krasnych Gorek było możliwe dopiero w 1913 roku. Z powodu wybuchu I wojny światowej nie udało się w pełni zrealizować dotychczasowych planów. W efekcie ograniczone odcinki drogi stały się miejską trasą tramwajową. W Strelnej tramwaje nadal jeżdżą po torach.
W okresie porewolucyjnym młody rząd RSFSR zainicjował opracowanie znanego planu GOELRO i zatwierdził go w 1921 roku. Elektryfikacja torów miała zostać zakończona w ciągu dziesięciu do piętnastu lat. Długość nowych torów w ramach projektu wynosiła trzy tysiące pięćset kilometrów, obejmując tylko niewielką część najważniejszych obszarów.
Początek pracy
Pierwsze koleje z trakcją elektryczną pojawiły się w 1926 roku na trasie z Surakhani do Sabunchi i dalej do stolicy Azerbejdżanu – Baku. Trzy lata później pociągi elektryczne pokonują trasę podmiejską z Moskwy Pasażerskiej do Mytiszczi wzdłuż Kolei Północnej.
Minęło trochę więcej czasu, aw 1932 r. Odcinek przełęczy Suramskiego otrzymał prąd. Teraz na tej drodze główny ruch zapewniały lokomotywy elektryczne. System trakcji elektrycznej wykorzystywał prąd stały, którego napięcie osiągało wartość trzech tysięcy woltów. W kolejnych latach był szeroko stosowany na kolejach Związku Radzieckiego. Pierwsze dni eksploatacji lokomotyw elektrycznych wyraźnie pokazały ich przewagę nad trakcją lokomotywową. Tymi wskaźnikami były produktywność i efektywność energetyczna.
Do 1941 roku długość wszystkich tras zasilanych energią elektryczną wynosiła tysiąc osiemset sześćdziesiąt pięć kilometrów.
okres powojenny
W pierwszym powojennym roku zelektryfikowane linie osiągnęły łączną długość dwóch tysięcy dwudziestu dziewięciu kilometrów. Należy zauważyć, że odrestaurowano, a właściwie praktycznie przebudowano sześćset sześćdziesiąt trzy kilometry drogi.
Aktywnie odbudowywano zdolności produkcyjne zniszczonych w czasie wojny fabryk. W mieście Nowoczerkask pojawia się nowe przedsiębiorstwo, które specjalizuje się w produkcji lokomotyw elektrycznych. Dwa lata po wojnie zaczęło działać ryskie przedsiębiorstwo produkujące pociągi elektryczne.
Nie wolno nam zapominać, że w tym trudnym okresie powojennym elektryfikacja kolei wymagała znacznych nakładów finansowych. W związku z tym wielkość rozbudowy torów z elektrycznością znacznie odbiegała od planowanych planów i wyniosła zaledwie trzynaście procent. Składało się na to wiele przyczyn, począwszy od skąpych środków finansowych na prace, a skończywszy na wysokich kosztach materiałów potrzebnych do przeprowadzenia takiej budowy.
50s
W latach pięćdziesiątych XX wieku poziom wartości wypracowanej w stosunku do planowanych obciążeń wynosił siedemdziesiąt procent.
Na XX Zjeździe Partii pierwszy sekretarz KC KPZR N.S. Chruszczow ostro skrytykował całe kierownictwo Ministerstwa Kolei. Część urzędników została usunięta ze swoich stanowisk.
Jednym z zadań piątego planu pięcioletniego była budowa nowych obiektów elektrowni, które mogłyby zaspokoić potrzeby zelektryfikowanej kolei.
Tworzone kolejne plany generalne wymagały zelektryfikowania czterdziestu tysięcy kilometrów linii kolejowych do 1970 roku.
Budowanie tempa
I znowu uprzemysłowienie pomaga osiągnąć roczny rozwój budowy linii kolejowych wyposażonych w elektryczność w ilości dwóch tysięcy kilometrów.
Do marca 1962 roku pojawiły się zwycięskie raporty o wykonaniu planowanych ładunków o sto pięć procent, co w sensie fizycznym wynosiło osiem tysięcy czterysta siedemdziesiąt trzy kilometry. Wszystko to wyraźnie świadczyło o dotychczasowym opóźnieniu w stosunku do pożądanego poziomu wyników.
W latach siedemdziesiątych XX wieku masową wymianę na prostowniki półprzewodnikowe zaczęto zastępować stojącymi na stacjach prostownikami rtęciowymi. Każda nowa budowana stacja była wyposażona wyłącznie w sprzęt półprzewodnikowy. Wszystko to sprawiło, że w Związku Radzieckim pojawiły się najpotężniejsze i najbardziej niezawodne jednostki inwerterowe. Umożliwiły one zwrot nadwyżki energii, która została wygenerowana przez tabor w okresie hamowania elektrycznego, do pierwotnej sieci zewnętrznej.
Bezpieczne i szybkie odłączenie prądu w sieci jezdnej zawsze było trudne i bolesne, zwłaszcza podczas zwarcia.
Wreszcie na podstacjach kolejowych pojawiły się potężne zwrotnice.
Montowano je parami w układzie sekwencyjnym.
okres rosyjski
Wraz z nadejściem XXI wieku zauważalny jest spadek tempa budowy zelektryfikowanych linii komunikacyjnych w Kolei Rosyjskich rocznie - to czterysta pięćdziesiąt kilometrów. Czasami wartość ta spadała do stu pięćdziesięciu kilometrów, a czasami wzrastała do siedmiuset kilometrów. Znaczna część torów zelektryfikowanych została przeniesiona na prąd zmienny. Podobną modernizację przeprowadzono na drogach kaukaskich, październikowych oraz na kierunkach syberyjskich.
Soczi 2014
W przededniu Zimowych Igrzysk Olimpijskich 2014 natychmiast zbudowano nową zelektryfikowaną kolej na trasie z Adlera do Krasnej Polany. Dziś Republika Białoruś kontynuuje prace nad elektryfikacją kolei na swoim terytorium.
