1. Начало истории создания электрических сетей и линий электропередачи относится к тому времени, когда ученые М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман в 1753 г. электростатические и атмосферные заряды электричества подсоединяли с помощью металлической проволоки к «громовой машине», а Б. Франклин — к «электрическому змею». Термин «элек­трическая цепь» появился, когда аббат Нолле демонстрировал французскому королю прохождение тока через 180 гвардейцев, взявшихся за руки и одновременно вздрагивающих в момент за­мыкания так называемой «лейденской банки» (1747 г.). В 1807 г. русским ученым П. И. Стреховым было установлено, что электри­ческий заряд может проходить через воду и землю, что впослед­ствии позволило использовать их как обратный провод.Практическое использование линий электропередачи в России началось в 70-х гг. XIX в., когда возникла необходимость переда­чи электроэнергии от генераторов к электрическим лампам нака­ливания А. Н. Лодыгина и «свечам Яблочкова».Работы по военной минной электротехнике и электромагнитно­му телеграфу привели к созданию подводного и подземного кабе­лей. (П. Л. Шиллинг, 1812г., Э.В. Сименс, 1848 г.).В 1873 г. в Вене состоялась международная выставка, с которой на­чинается история электропередачи. На этой выставке инженер Фонтен демонстрировал обратимость электрических машин, вклю­чив между генератором и электродвигателем барабан с кабелем дли­ной в 1 км, который имитировал ЛЭП соответствующей длины.В 1882 г. французский электротехник М. Депре построил линию Мисбах –Мюнхен длиной 57 км на постоянном токе напряжением 1,5 – 2 кВ и мощностью 3 л.с. с телеграфным проводом диаметром 4,5 мм.В 1889 г. русский инженер М. О. Доливо-Добровольский сконструи­ровал первый трехфазный асинхронный двигатель. В августе 1891 г. осуществил преобразование и передачу электроэнергии трехфазным то­ком на 170 км от места установки турбины мощностью 300 л.с. на реке Неккер (близ местечка Лауфен) до Всемирного электротехнического выставки во Франкфурте-на-Майне. Электрогенератор был выполнен на напряжение 95 В, масляные трансформаторы повышали линейное напряжение до 15 кВ и подавали его в трехпроводную линию с проле­том средней длиной 60 м. Медные провода диаметром 4 мм крепились на штыревых фарфорово-масляных изоляторах.

2. Контактные сети электрического транспорта предназначены для пи­тания ЭПС и в зависимости от типа транспортных средств могут быть выполнены в виде:

– воздушной эластичной контактной подвески с одинарным или двойным контактным проводом верхнего расположения (электрифи­цированные железные дороги, трамвай, промышленный транспорт);

– то же с двумя разнополярными контактными проводами (троллейбус);

– жесткого контактного рельса (метро, монорельсовый транспорт).

На электрифицированных железных дорогах и трамвайных линиях питание ЭПС осуществляется по контактной сети в основном с верх­ней эластичной контактной подвеской над путями. Контакт­ные подвески (провода) закрепляются на опорах, расположенных вдоль железной дороги, с помощью консолей или поперечин. В качестве обратного провода используются ходовые рельсы.

3. Почти сразу же после появления первых электродвигателей (1831 – 1832 гг.) начались попытки применить электрическую энер­гию для транспорта, вначале автономного.

В 1834 – 1835 гг. американец Девенпорт построил несколько вагонов, автономно передвигавшихся от энергии батарей гальва­нических элементов. Подобные опыты проводили Беккер и Стратинг в Германии, Ботто в Турине (Италия). В 1838 г. Р. Давидсон совершил поездку на двухосной тележке (5 т) на участке Глазго – Эдинбург. В 1845 г. профессор Паж достиг скорости 30 км/ч на участке Вашингтон – Бладенсбург.

В 1834 г. русский физик Б. С. Якоби построил электродвигатель с постоянными магнитами и установил его на лодку (бот) для вращения гребных колес. Для питания двигателя электроэнергией на лодке были размещены 320 медно-цинковых гальванических элементов (0,5 л.с.). Лодка смогла плыть по Неве против течения со скоростью более 4 км/ч.

После появления генератора электрической энергии системы Лэдда в 1867 г. и системы 3. Грамма в 1877 г. стала возможной неавто­номная электрическая тяга с контактной сетью. В 1876 г. русский военный инженер Ф. А. Пироцкий оборудовал вагон Петербургс­кой конной железной дороги двигателем с зубчатой тяговой переда­чей к колесной паре. Реборды колес были изолированы от своих цен­тров и снимали ток с ходовых рельсов. Рельсы были уложены на просмоленную парусину, используемую в качестве изоляции, и под­ключены как прямой и обратный провода к генератору мощностью 6 л.с., вращаемого паровой машиной (локомобилем). Во время ис­пытаний в Дегтярном переулке вагон успешно возил груз 7 т (40 пас­сажиров), используя для токосъема принцип контактных рельсов.

В 1879 г. на Берлинской промышленной выставке В. Сименс де­монстрировал электровоз мощностью 3 л.с., получавший питание напряжением 130 В от шины, уложенной между рельсами на изоля­торах, с помощью щетки-токоприемника. Была применена ремен­ная передача от двигателя к колесной паре. Подобную же систему испытывал Т. А.Эдисон в Менло-Парке, а в 1881 г. она начала ра­ботать на железной дороге между Берлином и Лихтерфельде длиной 2,45 км при напряжении 160 В. Так успешно утвердилась сис­тема токосъема с жестким контактным токопроводом.

В 1882 г фирмой Сименс-Гальске был построен опытный участок под Берлином с первыми верхними гибкими контактными провода­ми, выполненными в виде подвешенных к стальным тросам двух труб с прорезями в нижней части. В трубы помещались токоприемники (челноки-скользуны), от которых по двум гибким проводам напряже­ние подавалось к подвижной единице. Это был первый троллейбус.

В 1884 г. по этой системе была выполнена первая линия Франк­фурт-на-Майне – Оффенбах напряжением 300 В. Но система была сложна на воздушных стрелках и пересечениях. В 1885 г. на трам­вайной линии в Канзас-Сити (США) на воздушной контактной под­веске вместо трубок был использован круглый медный провод, к которому прижимался токосъемный ролик-«троллей», затем был применен валик и, наконец, скользящий контакт.

4.На электрифицированных железных дорогах электроподвижной состав (э. п. с.) получает электрическую энергию через контактную сеть от тяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии друг от друга, чтобы были обеспечены необходимое напряжение на э. п. с. и защита от токов короткого замыкания. При системе электро­снабжения постоянного тока (рис. 152, а) в контактную сеть электри­ческая энергия поступает от шин положительной полярности напряже­нием 3,3 кВ тяговых подстанций и возвращается после прохождения через тяговые двигатели э. п. с по рельсовым цепям, присоединенным к шинам отрицательной полярности. Расстояние между тяговыми под­станциями постоянного тока в зависимости от грузонапряженности ко­леблется в широких пределах (7—30 км).

В системе электроснабжения однофазного переменного тока (рис. 152, б) электроэнергия в контактную сеть поступает от двух фаз a и b напряжением 27,5 кВ и возвращается также по рельсовой цепи к третьей фазе с. При этом питание осуществляют одной фазой встреч­но на фидерную зону с чередованием питания для последующих фи­дерных зон с целью выравнивания нагрузок отдельных фаз энергоснабжающей системы. При этой системе электроснабжения вследствие высокого напряжения тяговые подстанции представляется возможным располагать через 40—60 км.

Применяется также система электроснабжения 2x25 кВ с авто­трансформаторами (рис. 153), при которой на тяговой подстанции уста­новлены специальные однофазные трансформаторы, вторичные обмотки которых состоят из двух секций, каждая рассчитанна на 27,5 кВ. Эти секции соединены последовательно, а общая точка подключена к рельсам. Вывод одной секции вторичной обмотки подключен к прово­дам контактной сети, а другой — к дополнительному питающему про­воду, который подвешивают на опорах контактной сети. Таким обра­зом, контактная сеть и питающий провод с учетом потери напряжения находятся под напряжением 25 кВ по отношению к земле, а между ними напряжение равно 50 кВ.

В межподстанционной зоне на расстоянии 8—15 км друг от друга установлены автотрансформаторы с коэффициентом трансформации, равным 2. Автотрансформаторы подключены к проводам контактной сети и питающему проводу, а средняя точка — к рельсам.

При этой системе электроснабжения 2x25 кВ электрическая энер­гия от тяговой подстанции передается по проводам контактной сети к питающему проводу при номинальном напряжении 50 кВ, в результате ток в тяговой сети вдвое меньше, чем потребляемый электровозами, что уменьшает потери напряжения и энергии и позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 100. При движении поезда по участку автотрансформаторы принимают нагрузку, понижают напряжение до 25 кВ и подают его в контактную сеть, от которой питаются электровозы.

Как правило, на электрифицированных железных дорогах применяют схему двухстороннего питания. Каждый находящийся на линии локомотив получает энергию от двух тяговых подстанций. Исключение составляют участки контактной сети расположенные в конце электрифицированной линии, где может быть применена схема консольного (одностороннего) питания от крайней тяговой подстанции.

Контактную сеть делят на отдельные участки (секции), для чего у тяговых подстанций и постов секциони­рования устраивают изолирующие сопряжения — это так называемое продольное секционирование. Каждая секция получает электроэнергию от питающей линии тяговой подстанции и от соседних секций контактной сети через пост секционирования.

При продольном секционировании с помощью изолирующих сопряжений выделяют в отдельные секции контактную сеть каждого перегона и станции. Эти секции между собой соединяют­ся секционными разъединителями, что позволяет при необходимости отключать любую из секций от электрического питания. В некоторых случаях контактную сеть крупных тоннелей или мостов с ездой понизу также выделяют в отдельные секции.

В системе электроснабжения однофазного переменного тока с це­лью снижения магнитного влияния на смежные сети устанавливают от­сасывающие трансформаторы с коэффициентом трансформации, рав­ным единице, на расстоянии 3—4 км друг от друга (рис.. 154), где кон­тактная сеть разделяется изолирующими сопряжениями. Первичную обмотку такого трансформатора подключают в пределах изолирующе­го сопряжения в рассечку контактной сети, а вторичную - - в рассеч­ку провода обратного тока.

На крупных станциях, имеющих несколько электрифицированных парков, контактная сеть отдельных парков выделяется в самостоятель­ные секции с питанием при возможности непосредственно от тяговой подстанции,

На двухпутных и многопутных участках электрически разделяют контактную сеть каждого главного пути перегона и станции от других путей - это так называемое поперечное секциониро­вание. В этом случае на станциях контактную сеть группы путей выделяют в отдельные секции и питают их электроэнергией от главных путей через секционные разъединители, которые при необходимости могут быть отключены. Секции контактной сети на со­ответствующих съездах между главными и группами второстепенных

гон изолируют секционными изоляторами. Этим рмгается электрическое разделение каждого главного пути и сек­ций второстепенных путей» что облегчает схему и устройство защиты и дает возможность при повреждении или отключении одной из сек-ни»! осуществлять движение поездов по другим секциям и главным пу­тям, допускается на промежуточных, станциях контактную сеть од­ного или двух путей подключать к контактной сети главных путей.

На контактной сети участков переменного тока у тяговых под­станций монтируют два рядом расположенных изолирующих сопря­жения с нейтральной вставкой между ними. Это вы-амио тем, что смежные секции питаются от разных фаз н даже кратко­временное соединение их между собой через полоз токоприемника, проходящего по изолирующему сопряжению, вызывает короткое за­мыкание сети*

На подстанции, питающей контактную сеть, осуществляется защи­та от токов короткого замыкания с помощью быстродействующих ав­томатических выключателей на линиях постоянного тока и масляных выключателей на линиях переменного тока.

Кроме того, для защиты контактной сети от токов перегрузки и коротких замыканий между тяговыми подстанциями устанавливают посты секционирования. На двухпутных и многопутных участках вы­ключателями поста секционирования электрически соединяют кон­тактную сеть параллельно расположенных главных путей. Таким об­разом создается схема узлового питания, при которой э. п. с. получает электроэнергию по контактной сети всех главных путей от двух тяго­вых подстанций. При схеме узлового питания в случае повреждения на каком-либо из участков между тяговой подстанцией и постом сек­ционирования защитная аппаратура отключит сеть только того участ­ка, где произошло повреждение, а по остальным может продолжаться движение поездов. На грузонапряженных двухпутных и многопут­ных линиях для повышения напряжения на токоприемнике преду­смотрено параллельное соединение контактных сетей в нескольких ме­стах между тяговыми подстанциями, которое осуществляется уста­новкой специальных пунктов параллельного соединения.

Все разъединители контактной сети в зависимости от назначения и частоты переключений оборудуют двигательными (для дистанционного управления) или ручными приводами. При этом обязательно двига­тельные приводы должны быть у разъединителей питающих линий тя­говых подстанций, постов секционирования, автотрансформаторов и у разъединителей, участвующих в схемах профилактического подогре­ва и плавки гололеда на контактной сети. Дистанционно управляют разъединителями с пунктов, где постоянно находится дежурный пер­сонал: с района контактной сети, с тяговой подстанции, из помеще­ний дежурного по станции, парка и депо. На участках с телеуправле­нием двигательные приводы разъединителей вводят в систему теле­управления и переключают их с энергодиспетчерского пункта.

Для каждого участка электрифицированной линии разрабатывают схему питания и секционирования контактной сети, на которой пока­зывают расположение: тяговых подстанций и постов секционирова­ния, автотрансформаторов и отсасывающих трансформаторов, пунк­тов группировки на станциях стыкования, пунктов параллельного со­единения, линий два провода — рельс (ДПР), питающих и отсасыва­ющих линий, линий 6 или 10 кВ продольного электроснабжения и ли­ний питания автоблокировки, пересечений контактной сети воздуш­ными линиями электропередачи и искусственными сооружениями, станций и остановочных пунктов.

5.Белорусская железная дорога осуществляет около 75% всех выполняемых в стране грузовых и более 50% пассажирских перевозок. Общая протяженность путей БЖД составляет 5500 км, электрифицированных линий - 874 км. На БЖД работают около 110000 человек. В состав путевого хозяйства входит более 7000 км главных и 3000 км станционных путей, около 12000 стрелочных переводов, свыше 3900 мостов и искусственных сооружений, более 70 путепроводов и около 1500 переездов.

Ввиду возросшего спроса на транзитные перевозки грузов через республику Беларусь возникла необходимость в модернизации участка Гомель-Осиповичи, в том числе и в электрификации данного участка. Электрификация железных дорог повышает пропускную и провозную способности, надёжность работы, сокращает эксплуатационные расходы, позволяет сделать железнодорожный транспорт более комфортабельным. На электрифицированных дорогах имеется возможность возврата части электрической энергии в контактную сеть при движении поезда на спусках и при торможении – рекуперативное торможение. Кроме того, для выработки электроэнергии на ТЭЦ обычно используют низкосортное топливо, которое нельзя применять в тепловозах.

Решение вопроса об электрификации зависит от возможности согласованных действий Финляндии, Литвы, России, Беларуси, Украины, Молдовы, Румынии, Болгарии и Греции, которые соединены так называемым Транспортным коридором №9. Это линии Петербург- Витебск - Гомель - Чернигов и Жлобин - Гудогай (далее -на Клайпеду и Калининград).

Хронология электрификации Белорусской железной дороги приведена в таблице 1.

Таблица 1 – История электрификации БЖД

В данной работе было произведен расчет и разработана схема электроснабжения участка Буда-Кошелево – Череток, а также разработана монтажная и строительная часть проекта.

В качестве исходных данных использовались: съемка местности, региональная карта нормативных ветровых районов РБ, региональная карта нормативных районов по гололеду РБ, схема секционирования участка Гомель – Осиповичи.

Была спроектирована схема секционирования контактной сети на участке Буда-Кошелево – Череток. В результате расчета установлена нейтральная вставка на участке, проверены условия ее прохождения составами различной массы и установлено, что скорость состава, при прохождении ее, не опуститься ниже 20 км/ч.

Конструкция контактной подвески и ее основные габариты должны строго соответствовать применяемой конструкции и габаритам токоприемника, а также условиям эксплуатации электротяги на рассматриваемом участке. При скоростях движения до 160 км/ч применяется компенсированная рессорная подвеска. В такой подвеске почти полностью устраняются изменения положения контактного провода по высоте при колебаниях температуры. Применяется контактный провод МФ-100, при величине снимаемого тока менее 1000 А. Несущий трос – ПБСМ1-95.

Планы контактной сети составляются для каждой станции, разъезда и обгонного пункта и для каждого перегона. Поскольку условия разбивки опор крайних сопряжений анкерных участков на станциях несколько сложнее, чем на перегонах, целесообразно сначала составить планы контактной сети на станциях, а затем приступать к разработке планов сети на перегонах, увязывая их с соответствующими станциями. На каждом из планов контактной сети приведены: спецификация анкерных участков с указанием длины и марок проводов контактной подвески; спецификация проводов гибких поперечин, питающих, отсасывающих и других проводов; спецификация типов опор, ригелей, консолей и фиксаторов; спецификация фундаментов, анкеров, лежней и опорных плит; суммарная длина электрифицированных путей.

В данном проекте длинна анкерных участков не превышает 1600 м. Рассчитана наибольшая допустимая длина пролетов исходя из нагрузок: ветровых, по гололеду. Принята она равной 62 м.

Опоры устанавливаются с учетом множества габаритов, из-за чего это часто вызывает некоторые трудности. При их расстановке необходимо также учитывать расстояние до линий СЦБ, связи; ЛЭП; строений, платформ и много другого.

В заключении следует отметить, что переход на электрическую тягу позволит решить множество проблем Белорусской железной дороги, выведя ее на современный уровень функционирования, тем самым привлекая новые объемы перевозок, инвесторов.

Белорусская железная дорога в 2013 году начнет электрификацию в направлении Молодечно-Гудогай-госграница с Литвой. Об этом сообщили БЕЛТА в пресс-службе БЖД.  Проект будет реализован совместно с АО "Литовские железные дороги", на литовской стороне будет электрифицировано направление Кяна-Н.Вильня. Белорусская железная дорога планирует начать работу по электрификации направления Молодечно-Гудогай-госграница в 2013 году и завершить в 2014-м.  Также в 2013 году намечено завершить строительные работы по электрификации участка Осиповичи-Жлобин и начать строительство устройств электрификации на участке Жлобин-Гомель. В декабре 2012 года между Белорусской железной дорогой и Компанией по экспорту и импорту электрооборудования Китая подписан договор на выполнение работ по электрификации участка Жлобин-Гомель.  Электрификация железнодорожных линий в рамках IX общеевропейского транспортного коридора является одним из важнейших инвестиционных проектов, которые в настоящее время реализует БЖД. Государственной программой развития железнодорожного транспорта Беларуси на 2011-2015 годы предусмотрена также электрификация обходов Минска Колодищи-Шабаны и Гатово-Михановичи. Общая протяженность всех участков республики, запланированных к электрификации, составит 387 км. Это позволит довести долю электрифицированных железнодорожных линий на белорусской магистрали до 23%. На дальнейшую перспективу БЖД совместно с российской и латвийской железными дорогами прорабатываются вопросы сотрудничества в области электрификации направления Смоленск-Витебск-Даугавпилс. Реализуя проекты по электрификации, Белорусская железная дорога применяет самое современное, наиболее надежное и безопасное оборудование. Например, внедрение новейших систем управления, диагностики и удаленного мониторинга состояния оборудования в ближайшем будущем позволит обеспечить работу тяговых подстанций без обслуживающего персонала. Еще одно новшество электрификации - использование современной контактной подвески. Это одно из условий увеличения скорости движения поездов до 160 км/ч. Более того, внедрение новых технологий снижает эксплуатационные затраты и продлевает срок эксплуатации контактной сети. В дальнейшем белорусская магистраль ставит перед собой задачу электрифицировать до 200 км железнодорожных линий ежегодно.

Белорусская железная дорога (БЖД) в 2013 году завершит реализацию инвестпроекта по электрификации участка дороги Жлобин — Осиповичи с привлечением кредита Экспортно-импортного банка Китая

«Реализация проекта началась в июле 2011 года. Строительно-монтажные работы по нему планируется завершить в 2012 году, а целиком электрификация участка Жлобин — Осиповичи будет завершена в 2013 году», — сообщил представитель БЖД.

Проект предусматривает электрификацию участка железной дороги Гомель — Жлобин — Осиповичи и Жлобин — Калинковичи на отрезке Жлобин — Осиповичи. Он финансируется за счет собственных средств БЖД с привлечением кредитных ресурсов Экспортно-импортного банка Китая и в соответствии с контрактом от 25 августа 2010 года № 2784, заключенным между Белорусской железной дорогой и Китайской компанией по экспорту и импорту электрооборудования (CUEC), которая является генеральным подрядчиком проекта. Субподрядчиком выступает УП «Белтрансавтоматика» Белорусской железной дороги.

Второй и третий участки проекта предусматривают электрификацию участков Гомель-Жлобин (86 км) и Жлобин-Калинковичи (101 км).

Условия реализации инвестпроекта на участке Жлобин — Осиповичи определены указом А. Лукашенко №427 от 27 сентября 2012 года. Он предусматривает, что для реализации проекта освобождаются от обложения ввозными таможенными пошлинами и НДС ввозимое технологическое оборудование, комплектующие и запасные части.

Также освобождаются от обложения НДС обороты по реализации китайской CUEC товаров, работ (услуг) в рамках реализации инвестиционного проекта.

Как сообщили в БЖД, электрификация участков Гомель-Жлобин-Осиповичи и Жлобин-Калинковичи и последующий перевод на электротягу движения грузовых и пассажирских поездов позволит снизить себестоимость перевозок на 26% и сократить потребление топливно-энергетических ресурсов на 15%.

В настоящее время протяженность магистральных линий Белорусской железной дороги составляет 5,5 тысяч километров, из которых электрифицированы порядка 23% путей.

6.Электропоезд «Штадлер»

"Новый электропоезд состоит из 4 вагонов, в которых смогут разместиться 624 пассажира. Конструкционная скорость ЭПГ для Белорусской железной дороги составляет 160 км/ч, ускорение при трогании с места – 1,2 м/с2 (для сравнения: ускорение метро – 1 м/с2), что позволяет достичь скорости 120 км/ч за 43 секунды. Для городских поездов это отличные показатели ускорения: благодаря им существенно сократится время движения между остановочными пунктами. Во время тестовой эксплуатации ЭПГ будут курсировать ежедневно по маршруту ст. Минск-Пассажирский – ст. Беларусь (г. Заславль) с остановками: Масюковщина, Лебяжий, Ждановичи, Минское Море, Ратомка, Крыжовка, Зелёное. Уютная, комфортная. С низкой посадкой – не нужно прыгать с вагона на перрон (как в старых синих электронах) – спокойно, как в новых автобусах вышел, и все. В поезде не открывается ни одно окно. Но оно и не нужно, ведь в вагонах установлены кондиционеры. Сами по себе, как в метро или в старых электричках, здесь двери не открываются. Нужно нажать на зеленую кнопку, когда поезд стоит – тогда одна дверь возле пассажира откроется. В принципе, неплохо – зимой не будут открываться все двери состава – экономия тепла. В обычных электричках через тамбур и две железные двери можно попасть в следующий вагон. В швейцарской же от одного конца состава до другого нет ни единой двери. В каждом вагоне по несколько видеокамер наблюдают за пассажирами.

Источник: https://studfiles.net/preview/6736887/