Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

  11. Контактная сеть – это система проводов и всех конструкций, которые служат для передачи электрической энергии движущимся электромашинам. Сюда относятся контактные рельсы, контактные провода, токоприемники и электровозы. На городских электрических дорогах для уменьшения числа контактных опор делают контактные подвески, к которым крепятся контактные электрические провода.

Контроллер

Контроллер – это аппарат ручного или ножного управления, который осуществляет запуск, регулирование и электрическое торможение электродвигателей постоянного и переменного тока.

Чаще всего используется в управлении электродвигателями трамваев, троллейбусов, поездов метро, электровозов, тепловозов и подъемных кранов.

Контроллер состоит из контактной системы, приводного механизма с рукояткой, корпуса и кожуха. В электродвигателях малой мощности контроллер включается напрямую в силовую цепь для создания разрыва контактов.

Существуют контроллеры барабанные, тяговые и кулачковые.

Барабанные контроллеры имеют мощность электродвигателя 45 кВт постоянного тока и 75 кВт переменного тока. Допускается 240 включений контроллера в час. При вращении барабана сегменты, состоящие из меди, образуют различные схемы соединения. Например, одна рукоятка может иметь от 4 до 8 схем соединений и фиксироваться установленным на валу храповым механизмом.

Кулачковые контроллеры необходимы для управления двигателями большей мощности и большим числом включений. Они имеют большой срок службы и состоят из элементов контакторного типа, которые замыкаются и размыкаются кулачковыми шайбами, насаженными на вал.

Тяговые контроллеры имеют несколько рукояток: ездовую, реверсивную, тормозную и селективную, каждая из которых выполняет ту функцию в двигателе, по которой получила свое название. Например, ездовой рукояткой при переключении с одной позиции на другую включаются пусковые реостаты в силовой электрической цепи или полностью изменяется схема соединений тяговых электродвигателей. Количество позиций у данных контроллеров 40—42 по соответствию с включенными реостатами.

Контактная система контроллеров из-за воздействия высокой температуры электрической дуги, которая возникает во время размыкания палиц и сегмента, подвергается большому механическому и электрическому износу. Данный износ можно сократить с помощью искрогасительной катушки.

Линейный трансформатор

Линейный трансформатор – это трансформатор, который применяется в телефонной связи для согласования четырехполюсных сопротивлений с сопротивлением нагрузки по всей полосе передаваемых частот. Так как линейный трансформатор изолирован от станционной схемы, то он устраняет влияние асимметрии на всю линию передачи и образует фантомную цепь.

Линия электропередачи

Линии электропередачи – это сооружения, которые предназначены для передачи электрической энергии на большие расстояния. Все линии электропередачи образуют высоковольтные электрические сети и являются основой энергетической системы.

Впервые о создании линии электропередачи заговорил М. В. Ломоносов в 1750 г., мечтая об электрификации всех городов России. Его мечту попытался осуществить в 1875 г. Ф. А. Пироцкий, который смог достигнуть передачи электричества мощностью 4,5 кВт на один километр. В этот период Д. А. Лачинов теоретически обосновал возможность электрической передачи энергии на большие расстояния при повышенном напряжении и большой мощности. В 1882 г. француз М. Депре испытал линию постоянного тока при напряжении 1500—2000 В с мощностью генератора 3 кВт на длину 57 км. В 1876 г. П. Н. Яблочковым был создан трансформатор, позволяющий переводить постоянный ток в переменный, а также благодаря созданной системе переменного трехфазного тока М. О. Доливо-Добровольского. Линия электропередачи длиной 170 км была построена в России в 1891 г. По ней проходил трехфазный ток напряжением 15 кВ с мощностью генератора 230 кВт и КПД передачи около 75%. Но по-настоящему строительство линий электропередачи началось лишь по плану ГОЭЛРО в 1920 г. Уже через два года была построена линия от Каширской станции напряжением 110 кВ. В 1932 г. от Днепрогэса созданы линии электропередачи напряжением 154 кВ. Дальнейшее развитие энергетики во всех странах базировалось на уже имеющихся электрических станциях и сопровождалось созданием высоковольтных электроэнергетических систем.

Важнейшей характеристикой является напряжение, величина которого зависит от передаваемой мощности и длины линии электропередачи. По своему конструктивному выполнению линии электропередачи подразделяются на воздушные и кабельные.

Воздушные линии электропередачи также разделяются по напряжению на три класса: 35 кВ для питания ответственных нагрузок; 35 кВ для питания обычной нагрузки и все линии до 1 кВ; от 1 кВ и ниже. В воздушные линии электропередачи входят провода, защитные тросы, изоляционный материал, опоры и электроарматура. Провода могут быть однопроволочными, многопроволочными и полыми. Изготовляются провода из меди, алюминия и стали без использования изолирующих оболочек. Самыми популярными считаются сталеалюминиевые провода, в которых высокая проводимость алюминия сочетается с прочностью стали. В сельскохозяйственной электрификации иногда используется оцинкованная стальная проволока, а в районах рек, озер и ущелий – бронзовая, стальная или биметаллическая линии. Полые провода применяются на линиях электропередачи напряжением 220 кВ для увеличения диаметра провода и уменьшения коронного разряда.

Коронирование предотвращается использованием проводов диаметром не менее 10,6 мм, а для линий электропередачи напряжением 400 кВ нужны полые провода диаметром 50 мм. Провода линий электропередачи, напряжение которых составляет менее 35 кВ, устанавливаются на штыревых изоляторах, которые в свою очередь крепятся к опоре на стальных крюках или штырях.

На линиях электропередачи, напряжение которых составляет 35 кВ и более, провод закрепляется специальными поддерживающими зажимами на подвесных гирляндах изоляторов и натяжными зажимами на оттяжных гирляндах изоляторов. Количество изоляторов в гирлянде растет с увеличением напряжения линии электропередачи от 2—3 для 35 кВ до 14—16 для 220 кВ. Изоляторы могут устанавливаться на деревянных, железобетонных или стальных опорах. Линии электропередачи, напряжение которых составляет менее 35 кВ, при малых сечениях устанавливают на деревянных опорах в виде одиночного столба, при больших сечениях – на опорах, состоящих из двух столбов, поставленных А-образно. На линиях электропередачи, напряжение которых составляет 35 и 110 кВ, используются деревянные промежуточные опоры, установленные П-образно, и анкерные опоры (две скрепленные А-образные опоры). Линии электропередачи, напряжение которых составляет 110 и 220 кВ, устанавливаются обычно на стальных опорах. Расстояние между промежуточными опорами составляет для линий с напряжением менее 35 кВ около 50—100 м; для линий с напряжением 35 кВ на деревянных опорах – 100—200 м; для линий в 110 кВ на деревянных опорах – 100—250 м; для линий того же напряжения, но на металлических опорах – 150—350 м; для линий в 220 кВ – 300—500 м.

Прочность всей конструкции линии электропередачи можно проверить по расчетам, обусловленным специальными нормами. При установке проводов и тросов на линии электропередачи проверяют их соответствие установленным нормам, связанным с нагрузкой от своей массы, от веса потенциально образующегося льда, от скорости и давления ветра, от частоты осадков, изменчивости температуры, ее нижних и верхних пределов, а также нормам, связанным с общими климатическими и географическими условиями региона, где проходит линия электропередачи. Все эти условия также влияют на то, как будет построена сама система линий электропередачи, как на ней будут расположены провода и тросы. Изоляция воздушных линий электропередачи терпит на себе воздействие различных атмосферных перенапряжений. Для линий электропередачи, напряжение которых составляет более 110 кВ, также необходима подвеска по всей длине специальных защитных тросов, которые служат для обеспечения нормальной работы линии электропередачи во время грозы. Для линий электропередачи с напряжением менее 110 кВ хватает подвески такого троса только на подходах к распределительным устройствам и подстанциям, а также на концах тросов и в местах, изоляция которых ослаблена, монтируются трубчатые разрядники, в задачи которых входит защита от волн перенапряжения. Большая часть перекрытий изоляции (что происходит из-за грозовых перенапряжений) не повреждается, если используется дугоотводящая арматура. При повторном включении такой линии электропередачи она продолжает свою работу. Во время эксплуатации линий электропередачи за ними идет постоянный присмотр, т. е. периодически проходят осмотры их внешнего состояния, технические проверки, выявляющие какие-либо повреждения и неисправности, а также какие-либо профилактические меры по предупреждению этих неисправностей и повреждений. Также периодически проводят капитальные ремонты линий электропередачи, что значительно улучшает их эксплуатационные качества и показатели, а также увеличивает срок их службы. Ремонт на линиях электропередачи, которые проводят свою работу в сетях с заземленной нейтралью и с наличием пофазного управления, проводится также пофазно, что означает, что при проведении ремонтных работ на одном фазовом проводе остальные не прекращают своей работы. Улучшение эксплуатационных качеств линий электропередачи можно провести, совершенствуя грозозащиту, защиту проводов от вибрации и многих других мер.