 |
Распределение потенциалов и токов в рельсовой цепи
|
|
|
|
Распределение потенциалов и токов в рельсовой цепи
для отсасывающего провода подстанции
Алгебраическое суммирование потенциальных диаграмм и диаграмм распределения токов на рельсах позволяет получить результирующие диаграммы
распределения потенциалов и токов в рельсах для схемы с одной подстанцией и одной нагрузкой.
Анализ этих диаграмм показывает следующее: в точке q потенциалы рельсовой цепи для схем нагрузки и обратного провода равны и противоположны по знаку. Их сложение определяет точку нулевого потенциала рельсов (точка q ) по отношению к
земле. Отсутствие разности потенциалов между этой точкой и землёй исключает утечку тока в этой точке из рельсов в землю.
Результирующие диаграммы распределения потенциалов на рельсах (рис. а)
и токов в рельсах (рис. б) и земле (рис. в)
1 – анодная зона; 2 – катодная зона; 3 – знакопеременная зона.
Справа от точки q потенциалы рельсов по отношению к земле оказываются положительными, слева – отрицательными. Следовательно, справа от точки q токи утечки стекают с рельсов, а слева - возвращаются на рельсы. Весь ток, стекающий с рельсов в землю в правой части схемы, должен возвратиться на рельсы в её левой части.
Значение тока утечки с рельсов в землю зависит от потенциала рельсов относительно земли, сопротивления рельсов, переходного сопротивления рельс – земля и метеорологических условий. Утечка происходит с подошвы рельсов, через костыли, шурупы и подкладки, противоугоны, междурельсовые и междупутные соединения и заземляющие устройства.
Если переходное сопротивление rп по всей длине рельсовой цепи одинаково, то площадь положительных потенциалов рельсов (справа от точки q ) должна равняться площади отрицательных потенциалов (слева от точки q ). Это равенство определяет полный возврат блуждающего тока в обратный фидер.
|
|
|
Распределение тяговых токов в земле и потенциалов различных сооружений относительно грунта зависит от наличия и расположения на участке металлических подземных сооружений (ПС) (кабели, трубопроводы и т. д. ), взаимного расположения рельсовых путей и ПС, неодинаковой проводимости грунта и многих других
факторов. Поэтому определение необходимых данных производится соответствующими измерениями (измерение разности потенциалов между рельсами и землёй производят через каждые 200 – 300 м).
При электрической тяге на постоянном токе тяговые токи, перетекая с рельсов в землю, могут распространяться на значительные расстояния (до 50 км и более) и составлять значительную часть тягового тока (до 50 – 60 %). Эти токи получили название блуждающих токов.
Блуждающий ток – это та часть тягового тока, которая стекает с рельсов в землю, протекает по ней и по расположенным в ней подземным сооружениям и возвращается на рельсы в зоне отрицательных потенциалов рельсов по отношению к земле.
На линиях постоянного тока при прохождении поездов между рельсами и землёй создаётся разность потенциалов. Зоны потенциалов подразделяются на:
1 – анодную, где рельс имеет положительный потенциал (тяговые токи стекают с металлических сооружений в землю);
2 – катодную, где рельс по отношению к земле имеет отрицательный потенциал (тяговые токи перетекают из земли в металлическое сооружение);
3 – знакопеременную, где потенциал рельса может меняться.
В анодных зонах происходит электролитическое разрушение металла сооружения (электрокоррозия), в катодных зонах электрокоррозия не наблюдается (за исключением свинца и алюминия при окружающей щелочной среде).
|
|
|
Опасность в отношении электрокоррозии представляет постоянный ток. (теоретическая потеря металла в течение года при протекании тока 1 А составляет около 9 кг стали и 34 кг свинца). Коррозионное воздействие переменного тока частотой 50 Гц в 100 раз меньше, чем постоянного, и увеличивается с уменьшением частоты и увеличением плотности тока стекания.
На ПС расположение катодных и анодных зон примерно противоположно их расположению на рельсах. Таким образом, вблизи пункта присоединения кабелей к рельсам наблюдается катодная зона на рельсах, а на подземных сооружениях – анодная. При этом на ПС анодная зона оказывается относительно стабильной, а катодная зона - перемещающейся.
При рекуперативном торможении на спусках, когда электроэнергия от двигателей поступает в контактную сеть, в зависимости от тока рекуперации катодная зона может быть и в середине фидерной зоны.
Пример распределения потенциалов и токов в рельсах
при схеме с одной подстанцией и одной нагрузкой 1000 А
|
|
|
