Xem mẫu
- Chương 1
T NG QUAN V
CUNG C P ðI N CHO GIAO THÔNG ðI N
1.1. SƠ LƯ C V GIAO THÔNG ðI N
Các lĩnh v c s d ng giao thông ñi n bao g m: giao thông ñư ng s t có ñ u máy
ñi n kéo các toa xe ch hàng ho c ch khách, ñoàn tàu g m các toa xe g n môtơ ñi n
thư ng dùng ch khách trên các ñư ng ngo i ô các thành ph l n; giao thông thành
ph có tàu ñi n bánh s t, xe ñi n bánh hơi, tàu ñi n ng m; giao thông công nghi p có
ñ u máy ñi n kéo các xe goòng ch than trong các h m lò, ñ u máy ñi n kéo các toa xe
ch nguyên v t li u và công nhân trong các xí nghi p.
T t c các lo i giao thông ñi n s d ng trong các lĩnh v c nêu trên có chung m t
cơ s nguyên lý làm vi c và có th bi u th khái quát quá trình làm vi c b ng sơ ñ kh i
sau ñây:
1
Hình 1.12
3
4
5 6 7
9
ðC 8 10
Trên sơ ñ : Hình 1.1.
1. Nhà máy ñi n.
2. Tr m bi n áp.
3. ðư ng dây cao áp 3 pha.
4. Tr m ñi n kéo.
5. Dây cung c p (phía m ng ti p xúc).
6. Dây v (n i ñ t, n i ray).
7. H th ng dây ti p xúc.
8. ð u máy ñi n.
9. C n ti p ñi n.
MCA&TðK • 7
- 10. ðư ng ray.
T t c các lo i giao thông ñi n (trên ñư ng ray) s d ng trong các lĩnh v c nêu
trên ñ u dùng ñ ng cơ ñi n kéo. Vi c truy n t i năng lư ng ñi n t nhà máy ñi n t i
các ñ ng cơ ñi n kéo ñ t trên các ñ u máy ho c các toa xe ñư c th c hi n nh các tr m
bi n áp, các ñư ng dây cao áp v i các c p ñi n áp khác nhau và các tr m ñi n kéo.
Trong các tr m ñi n kéo ñi n năng ñư c bi n ñ i theo t ng lo i dòng ñi n và ñi n áp
phù h p v i lo i ñ ng cơ ñi n kéo trên ñ u máy, sau ñó theo h th ng dây ti p xúc ñi n
ñư c cung c p ñ n các ñ ng cơ ñi n kéo. ð ng cơ ñi n kéo làm vi c và theo h truy n
ñ ng làm chuy n ñ ng các bánh xe c a ñ u máy (m ch vòng c a dòng ñi n là ñi theo
ñư ng ray tr v tr m).
T u ñi n bánh s t Hà N i ñư c s d ng t nh ng năm 1920, ñ ng th i cũng
trong kho ng th i gian ñó ñ u máy ñi n ñư c áp d ng ñ ch than t các h m lò ñ n
b n C a Ông (Qu ng Ninh) và các ñàu máy ñi n ch goòng trong khai thác than dư i
h m lò.
Ngót 70 – 80 năm Vi t Nam giao thông ñi n m than Qu ng Ninh cũng như
Hà N i ñã ñư c khai thác. ðó là các h th ng ñi n m t chi u, ngu n ñi n là các máy
phát ñi n m t chi u, còn ñ ng cơ ñi n kéo là ñ ng cơ ñi n m t chi u kíck t n i ti p.
T sau ngày gi i phóng (1954) ñ n nay ñã s a ch a và ñ i m i như thay các tr m phát
ñi n b ng các tr m ch nh lưu bán d n, riêng thành ph Hà N i thì h th ng giao thông
ñi n ñã quá cũ và b xoá b hoàn toàn t năm 1980.
Áp d ng giao thông ñi n trong ngành ñư ng s t, giao thông thành ph và v n t i
công nghi p có nh ng ưu vi t sau:
1. Giao thông ñi n cho phép nâng cao công su t kéo c a ñ u máy tương ñ i d
dàng nh công su t l n, t c ñ l n nên kh năng chuyên ch và kh năng
thông qua nhanh.
2. Hi u su t c a giao thông ñi n l n. N u không tính ñ n t n hao ñi n năng trong
h th ng cung c p ñi n cũng như t n hao nhà máy ñi n (nhi t ñi n) thì hi u
su t b ng 29,5 – 33,4%, trong khi ñó giao thông ñiêzen có tr s hi u su t là
22,8 –23,8%. Như v y hi u su t c a ñ u máy ñi n cao hơn c a ñ u máy ñiêzen
kho ng t (6,7 – 9,6%).
3. Trên ñ u máy ñi n không có các b ph n làm vi c nhi t ñ cao và chuy n
ñ ng t nh ti n qua l i như ñ u máy ñiêzen, do v y ít s a ch a, gi m chi phí
khai thác.
4. Do ñ c tính cơ ñi n, ñ u máy ñi n có gia t c l n hơn ñ u máy ñiêzen, do ñó s
d ng ñ u máy ñi n ño n ñư ng nhi u ch ñ r t thu n l i. Vì v y ngư i ta
thư ng dùng ñ u máy ñi n ch y các khu v c ngo i ô thành ph ñ chuyên
ch hành khách.
5. ð ng cơ ñi n là lo i ñ ng cơ duy nh t mang tính ch t bi n ñ i năng lư ng
thu n ngh ch. Vì v y ñ u máy ñi n ch ñ kéo nó là ñ ng cơ tiêu th ñi n
năng, ch ñ hãm nó là máy phát ñi n ñưa ñi n năng tr v lư i. Nh
phương pháp hãm tái sinh (thu h i ñi n năng) khi xu ng d c ho c khi gi m t c
ñ , ñ u máy ñi n tr l i năng lư ng ñi n cho h th ng cung c p ñi n năng.
- 6. S d ng d dàng t o ñi u ki n ñ c i t o k thu t, các khâu khác như cơ khí
hoá, t ñ ng hoá, công tác duy tu b o dư ng ñư ng s t, x p d hàng hoá các
kho bãi, ñi u khi n t ñ ng và ñi u khi n t xa... c i thi n ñi u ki n lao ñ ng
cho cán b , công nhân viên ngành ñư ng giao thông.
7. Áp d ng giao thông ñi n trên ñư ng s t r t có th k t h p gi i quy t ñư c vi c
ñi n khí hoá các lĩnh khác c a n n kinh t qu c dân n m trong khu v c ñư ng
s t ñi qua trong ph m vi bán kính t 30 ñ n 60km ( hai phía c a ñư ng s t)
và kho ng t 50 ñ n 100km bán kính xung quanh tr m ñi n kéo.
8. ð u máy ñi n kéo không có máy phát riêng trên ñ u máy cho nên so v i ñ u
máy ðiêzen thì nó nh hơn, r hơn và b n hơn. Cùng công su t ñ u máy, tr ng
lư ng ñ u máy ñiêzen g p 1,5 ñ n 1,7 l n tr ng lư ng ñ u máy ñi n, giá thành
cũng g n g p ñôi so v i ñ u máy ñi n.
9. ð u máy ñi n không nh hơi ñ c, không có khói b i, thu n ti n cho vi c gi
gìn v sinh môi trư ng cho hành khách, thành ph và khu dân cư ñư ng s t ñi
qua.
Nhưng như c ñi m c a ñ u máy ñi n so v i ñ u máy ñiêzen có th khái quát
b ng nh ng ñi m sau ñây:
1. Áp d ng s c kéo ñi n ph i b v n ñ u tư l n cho h th ng cung c p năng
lư ng ñi n như ñư ng dây cao áp, tr m ñi n kéo, h th ng dây ti p xúc (c t,
ñư ng dây...). Giá c a m t ñ u máy ñi n bình quân ch b ng 2/3 giá ñ u máy
ñiêzen, nhưng ñ u tư cho m ng cung c p ñi n g m ñư ng dây cao áp, tr m
ñi n kéo, h th ng dây ti p xúc (c t, ñư ng dây...) có giá thành b ng 2,5 l n
giá ñ u máy. Như v y ph i có m t kh i lư ng v n chuy n tương ñ i l n thì
ñi n khí hoá m i có kh năng th c hi n ñư c, vì kh i lư ng v n chuy n l n
cho phép hoàn v n ñ u tư nhanh.
2. Tính cơ ñ ng c a ñ u máy ñi n y u hơn so v i ñ u máy ñiêzen.Nh t là khi x y
ra chi n tranh. Vì ngoài ñư ng s t, công trình ñư ng s t và b n thân ñ u máy
còn có c h th ng m ng lư i cung c p ñi n năng.
3. S d ng s c kéo ñi n gây nên nh ng nh hư ng ñ i v i các h th ng khác như
nh hư ng ñi n t trư ng ñ i v i ñư ng dây thông tin liên l c, nh hư ng
dòng ñi n rò, phá ho i các công trình ng m dư i lòng ñ t... Các nh hư ng ñó
ñã ñư c nghiên c u và có các bi n pháp kh c ph c, gi m thi u.
1.2. CÁC D NG GIAO THÔNG ðI N
Giao thông ñi n có th phân thành lo i l y ñi n t m ng ti p xúc và lo i t hành.
Ph bi n, phát tri n nh t là lo i giao thông ñi n ti p xúc t c nh n ñi n năng t dây d n
ti p xúc t c là ph i có m t h th ng cung c p ñi n kéo bao g m: m ng ñi n ti p xúc,
tr m ñi n kéo và h th ng ñi u khi n cung c p ñi n.
Giao thông ñi n t hành: ñi n năng c n thi t cho vi c v n chuy n ñư c s n sinh
b i máy phát ñi n ñ t trên ñ u máy (ñoàn tàu). ði n năng sinh ra b i các máy phát ñi n
ñư c ñưa ñ n các ñ ng cơ ñi n kéo.
MCA&TðK • 9
- Kh o sát ñ c tính c a t ng d ng giao thông ñi n – giao thông ñi n ti p xúc và
giao thông ñi n t hành, theo sơ ñ hình 1.2.
Phát tri n và ph bi n nh t là giao thông ñi n v i lư i ñi n ti p xúc. ð c bi t là
giao thông ñi n trong v n t i ñư ng s t và v n t i hành khách trong thành ph . Trên
ñư ng s t s c kéo dùng ñ d ch chuy n ñoàn tàu trên ñư ng ray g i là ñ u máy. ð u
máy nh n năng lư ng ñi n t m ng dây ti p xúc g i là ñ u máy ñi n. ð u máy ñi n ch
hàng dùng ñ kéo các toa xe hàng n ng có l c kéo l n nhưng t c ñ c c ñ i không cao
(nh hơn 110Km/h), ñ u máy ch khách có t c ñ tương ñ i cao (160,180Km/h và có
th ñ t 200Km/h và hơn n a)
Giao thông ñi n
Ti p xúc T hành
ðư ng s t Thành ph ðư ng s t Không ray
– ð u máy – Xe ñi n bánh – ð u máy ðiêzen – V n t i ñi n
ñi n s t – ð u máy ch y khí bánh hơi
– ð u tàu ch y – Xe ñi n bánh – ðoàn tàu ðiêzen – V n chuy n
ñi n hơi hàng bánh hơi
– ð u tàu ñi n – Xe ñi n ng m –V nt iñ c
t c ñ cao bi t
Hình 1.2. Các d ng giao thông ñi n
D a vào lo i hình s c kéo ñi n ñư c áp d ng, ngư i ta phân thành ñ u máy ñi n 1
chi u, ñ u máy ñi n xoay chi u và ñ u máy ñi n h n h p.
Ph n cơ c a ñ u máy bao g m thùng xe và giá ñ chuy n ñ ng. Thùng xe g m 1
ho c 2 nhóm ñ t trên g m xe có 2 ho c 3 tr c. Trên ñ u c a thùng xe ñ t bu ng lái tàu.
Các ñ ng cơ ñi n kéo ñ t trên giá ñ và qua chuy n ñ ng bánh răng chuy n mô men
quay cho tr c bánh xe. Chuy n ñ ng bánh răng cho phép nh n t c ñ quay c a ph n
ng ñ ng cơ ñi n kéo cao hơn so v i bánh xe d n ñ ng ñ u máy. ði u ñó có l i vì v i
m t kích thư c nh t ñ nh công su t c a ñ ng cơ ñi n kéo càng l n bao nhiêu thì t c ñ
quay c a nó cũng l n b y nhiêu. Kích thư c gi i h n c a ñ ng cơ ñi n kéo ph thu c
vào công su t c a nó. Trên ñoàn tàu ñư c gi i h n b i ñư ng kính c a bánh xe d n
ñ ng và chi u r ng c a ñư ng ray. Vì th s d ng ñ ng cơ ñi n kéo chuy n ñ ng quay
nhanh cho phép nh n l c kéo l n. Thông thư ng m i m t ñ ng cơ ñi n kéo làm quay
m t c p bánh xe d n ñ ng vì th truy n ñ ng như v y g i là truy n ñ ng ñi n. ðôi khi
có th s d ng truy n ñ ng c m (nhóm), khi ñó m t ñ ng cơ ñi n kéo b o ñ m làm
chuy n ñ ng quay 2 ho c 3 tr c. Khi chuy n ñ ng, do dao ñ ng ph n cơ h c, v trí d t
- c a ñ ng cơ ñi n kéo và c a bánh xe d n ñ ng có th thay ñ i (v kho ng cách) trong
m t gi i h n nh t ñ nh. Vì th truy n ñ ng s c kéo v i t t c các s thay ñ i ñó c n
ph i ñ m b o truy n ñ ng tin c y c a mômen quay t ñ ng cơ ñi n kéo ñ n c p bánh xe
d n ñ ng. Các yêu c u ñ có th th c hi n ñư c b ng bi n pháp k thu t là trên ñ ng cơ
ñi n kéo và và ng d ng trong truy n ñ ng ñi n kéo nh ng phân t ñàn h i.
Trên khung giá ñ ñ t b ph n hãm cơ khí, các ph n t lò xo treo, nh ng thi t b
cơ và ñi n còn l i, máy bi n th , các ph n t bi n ñ i, kh i ñ ng, hãm. Thi t b ñi u
khi n và các máy ph ñ t trên thùng ñ u máy. C n ti p ñi n và m t ph n thi t b ñ t
trên nóc ñ u máy.
K t c u ñ i ña s các ñ u máy cho phép s d ng nhi u ñơn v ñ u máy như m t
t p h p, trong ñó nh ng ñ u máy riêng l ñư c n i v i nhau ñ tăng s c kéo, còn ch
ñi u khi n s d ng trên h th ng ñi u khi n c a m t ñ u máy (trong m t bu ng lái c a
lái t u). Khi hãm các ñ u máy s d ng hãm ñi n (ñi n tr , tái sinh) và hãm cơ khí. hãm
cơ khí ñư c c u t o trên t t c các ñoàn tàu ch y ñi n.
Cùng các ñ u máy ñi n kéo các ñoàn tàu hàng, tàu khách ch y trên tuy n ñư ng
dài thì các ñ u máy ñi n công nghi p v i các tr ng t i khác nhau ñư c s d ng kéo các
toa xe ch hàng trên các ñư ng s t, các xí nghi p công nghi p l n, các ñ u máy ñi n
d n d ch ñoàn t u trên các ga ñư ng s t, các ñ u máy ch qu ng làm vi c các m than
dư i lòng ñ t.
Trong các ñ c tính k thu t c a các ñoàn tàu ch y ñi n, công su t và l c kéo
thư ng l y theo ch ñ làm vi c gi . Trong qúa trình làm vi c thi t b ñi n kéo phát
nóng vì các t n th t ñi n năng trong các ph n t c a ñ u máy, nhi t ñ phát nóng c a nó
tr thành m t thông s gi i h n. Tiêu chu n là công mà v i công ñó nhi t ñ không
vư t quá nhi t ñ c c ñ i cho phép. Khi ñoàn tàu ch y ñi n làm vi c, gi i h n theo phát
nóng thư ng ñ t ñư c trư c h t trong các ñ ng cơ ñi n kéo. Phát nóng các ñ ng cơ ph
thu c vào công su t mà v i công su t ñó ñ ng cơ làm vi c và ph thu c vào ñ dài th i
gian làm vi c c a ñ ng cơ.
Công su t gi c a ñ ng cơ ñi n kéo là công su t l n nh t trên tr c ñ ng cơ, v i
công su t ñó ñ ng cơ b t ñ u làm vi c t nhi t ñ môi trư ng xung quanh, có th làm
vi c trong th i gian m t gi không tăng nhi t ñ phát nóng c a m t b ph n b t kỳ nào
ñó l n hơn nhi t ñ c a môi trư ng vư t quá nhi t ñ cho phép (theo tiêu chu n
quy ph m).
Ngoài ch ñ gi ñ ng th i xác ñ nh ch ñ dài h n, quan h t l gi a công su t
gi và công su t dài h n ñ c trưng cho kh năng quá t i c a ñ ng cơ ñi n kéo.
T c ñ c c ñ i c a ñoàn t u ch y ñi n g i là t c ñ c u t o. ðưa ra khái ni m như
v y ñư c gi i thích r ng t c ñ c u t o ñư c xác ñ nh b i t c ñ quay ph n ng c a
ñ ng cơ ñi n kéo ñ t giá tr c c ñ i cho phép theo ñi u ki n ñ g n ch t dây qu n
ph n ng.
ðoàn t u ch y ñi n là d ng các toa xe g n môtơ n i móc v i nhau và ñư c c p
ñi n t lư i ñi n ti p xúc dùng v n chuy n hành khách. Thư ng thì ñoàn t u ch y ñi n
ñư c s d ng ngo i ô thành ph . T c ñ ñoàn t u ch y ñi n ngo i ô thành ph có th
ñ t 120 – 130km/h, và gi a các thành ph v i nhau có th ñ t t i 250km/h.Thông
MCA&TðK • 11
- thư ng ñoàn t u ch y ñi n cho phép thành l p t 4,6,8,9,11 toa ph thu c vào lưu lư ng
hành khách.
Các toa xe cu i và ñ u ñoàn t u ch y ñi n có bu ng lái cho ngư i ñi u khi n và
nhanh chóng quay nhanh ñoàn t u nh ng ga cu i. Nh ng toa như v y g i là toa ñi u
khi n. ðoàn t u ñi n m t chi u ñư c s d ng trên nhi u ño n ñư ng s t v i h th ng
ñi n khí hoá b ng dòng ñi n m t chi u, ñ i v i h th ng dòng ñi n xoay chi u m t pha
t n s công nghi p ñi n áp 25kV có các ñoàn t u ñi n xoay chi u s d ng các ñ ng cơ
ñi n kéo m t chi u v i ch nh lưu bán d n ho c các ñ ng cơ xoay chi u không ñ ng b .
T t c các ñoàn t u ch y ñi n cùng v i hãm cơ khí ñư c l p ñ t h th ng hãm ñi n –
hãm tái sinh và hãm ñi n tr . Hi u qu c a hãm tái sinh s r t cao khi s d ng các toa
xe t hành trên nh ng không gian ng n có m t ñ v n chuy n l n và cho phép ti t ki m
ñ n 30% ñi n năng.
ðư ng s t t c ñ cao trên ñó cho phép các ñoàn t u ñ c bi t ch y v i t c ñ hơn
200km/h. Khái ni m ñư ng s t t c ñ cao xu t hi n sau khi ñưa vào khai thác tuy n
ñư ng s t chuyên d ng ñ u tiên t i Nh t vào năm 1964. ð n năm 2001 t i 15 nư c trên
th gi i ñã khai thác hơn 5000km ñư ng s t t c ñ cao.
Trong các thành ph , giao thông ñi n có các d ng sau: xe ñi n bánh s t, xe ñi n
bánh hơi, xe ñi n ng m.
Xe ñi n bánh s t – m t lo i giao thông thành ph trên ray v i s c kéo ñi n l y
năng lư ng ñi n theo ñư ng dây ti p xúc. ðư ng ray là b ph n không tách r i c a
m ng ñi n kéo vì theo m ch ray dòng ñi n quay tr v tr m ñi n kéo theo ñư ng dây
v .
Xe ñi n g m thùng xe trên giá ñ khung xe 2 tr c, trên ph n trư c c a thùng xe
ñ t bu ng lái cho lái t u, ph n còn l i là gh ng i c a hành khách. Các ñ ng cơ ñi n kéo
ñ t trên giá ñ khung xe thư ng có s lư ng ñ ng cơ ñi n kéo b ng s lư ng tr c xe.
Các thi t b ñi n khác còn l i ñ t dư i g m thùng xe ho c trên nóc thùng xe. Ngoài toa
xe g n ñ ng cơ ñi n kéo có th móc thêm các toa xe không g n ñ ng cơ ñi n kéo,
thư ng thư ng c m t toa xe g n ñ ng cơ ñi n kéo n i v i m t ho c hai toa xe không
g n ñ ng cơ ñi n kéo.
ð cung c p ñi n cho xe ñi n bánh s t thư ng dùng h th ng dòng ñi n m t chi u
v i ñi n áp trên dây ti p xúc la 550 ho c 750V ( Nga dùng ñi n áp 550V, ð c va
Pháp là 750V), công su t các ñ ng cơ ñi n kéo dao ñ ng t 45 ñ n 80 KW. Thư ng thì
s d ng ñ ng cơ ñi n 1 chi u, nhưng nh ng năm g n ñây ñã áp d ng ñ ng cơ ñi n xoay
chi u không ñ ng b . Xe ñi n bánh s t áp d ng hãm cơ ho c hãm ñi n t và h th ng
hãm ñi n.T c ñ xe ñi n bánh s t n m trong kho ng 50–90km/gi .
Xe ñi n bánh hơi là m t d ng giao thông ñi n m t ñư ng ray dùng ñ chuyên ch
trên nh ng tuy n ñư ng ôtô thông thư ng. Lư i ñi n ti p xúc c a xe ñi n bánh hơi có
hai dây ti p xúc. Năng lư ng ñi n t tr m ñi n kéo theo m t dây d n ti p xúc cung c p
cho toa xe ñi n chuy n ñ ng và theo dòng ti p xúc còn l i tr v tr m ñi n kéo. C u t o
c n ti p ñi n c a xe ñi n bánh hơi g m 2 thanh cho phép xe ñi n bánh hơi l ch v i tr c
c a m ng dây ti p xúc mà không có nh ng c n tr gì ñáng k . Vì th v tính cơ ñ ng xe
ñi n bánh hơi hơn h n xe ñi n bánh s t.
- T i các thành ph lư i ti p xúc c a xe ñi n bánh hơi ñư c cung c p dòng ñi n 1
chi u v i ñi n áp 550V. ð ng cơ ñi n kéo ñ t dư i thùng xe c a xe ñi n bánh hơi.
Nh tr c ch ñ ng và truy n ñ ng bánh răng côn làm chuy n ñ ng bánh xe d n ñ ng.
Thùng xe c a xe ñi n bánh hơi có s gi ng nhau r t l n v i xe buýt: Ph n trư c ñ t
bu ng lái cho tài x , ph n còn l i c a thùng xe dành cho hành khách. Các b ph n cơ
khí và thi t b ñi n khác ñ t dư i thùng xe, m t ph n nh nh ñ t trên ñ u xe.
M t d ng v n chuy n hành khách công c ng ti n nghi và hi n ñ i là xe ñi n ng m
(Mêtro), lo i v n chuy n hành khách công c ng b ng ñư ng ray không ñi trên ñư ng
ph . Thư ng thì ñư ng s t Metro ñ t dư i lòng ñ t m c dù cũng có nh ng ño n ñi trên
m t ñ t. ðư ng xe ñi n ng m ñ u tiên ñư c xây d ng London (Anh) vào năm 1863,
nhưng lúc ñó s c kéo là trên ñ u máy hơi nư c. Sau này m i s d ng s c kéo ñi n thì
xe ñi n ng m m i phát tri n m nh m M , Nga và m t s nư c Tây Âu.
ði n năng c p cho ñoàn tàu xe ñi n ng m nh m ng ñi n kéo. Trong m ng ñi n
kéo c n ti p ñi n l y ñi n t ray ti p xúc ho c t dây d n ti p xúc.Vì kích thư c gi i
h n c a ñư ng h m nên vi c l y ñi n cho xe ñi n ng m thư ng th c hi n qua ray th 3
(thư ng g i là ray ti p xúc) ñ t bên c nh và song song v i ñư ng ray ch y tàu (tàu ñi n
ng m c a Nga thùng cao hơn m t ray kho ng 160mm).
Công su t c a ñ ng cơ ñi n kéo ñoàn tàu ñi n ng m vào kho ng 110kw, t c ñ
c c ñ i thư ng ñ t 90–100km/h. ð c ñi m d ng tàu xe ñi n ng m cho phép kho ng
cách ch y tàu r t nh kho ng 20–30 giây nhưng v i t c ñ t ñ ng ñi u khi n ch y tàu
r t cao.
Giao thông 1 ray không bánh xe có th nâng t c ñ ch y t u lên r t cao, v n
chuy n gi a các thành ph và các nư c v i ti n nghi và an toàn tuy t ñ i.. Chuy n ñ ng
c a ñoàn tàu ñư c ñ m b o b i ñ ng cơ ñi n tuy n tính. S d ng giao thông ñi n 1 ray
yêu c u r t cao v m c ñ t ñ ng hoá v i s d ng h th ng vi x lý ñi u khi n các ch
ñ ch y tàu.
Câu h i ôn t p,ki m tra ñánh giá chương 1.
1/ Mô hình sơ ñ kh i c a m t h th ng giao thông ñi n .
2/ Các d ng giao thông ñi n .
3/ T c ñ và c p ñi n áp c a các phương ti n giao thông ñi n .
4/ Hình nh giao thông ñi n trên các qu c gia phát tri n .
5/Tình hình Giao thông ñi n Vi t nam trong th k qua .
MCA&TðK • 13
- Chương 2
H TH NG CUNG C P ðI N
CHO GIAO THÔNG ðƯ NG S T
2.1. T NG QUAN V H TH NG CUNG C P ðI N CHO GIAO THÔNG
ðƯ NG S T
H th ng cung c p ñi n cho giao thông nh n ñi n năng t h th ng năng lư ng là
t h p các nhà máy ñi n, tr m bi n áp, lư i ñi n n i v i nhau thành m t h th ng s n
xu t, truy n t i, phân ph i ñi n năng. Ph n ñi n c a h th ng năng lư ng bao g m các
máy phát c a các nhà máy ñi n, ñư ng dây cao áp truy n t i ñi n năng, các tr m ñi n
và m ng lu i phân ph i ñi n và ñ u n i chúng là các ph t i tiêu th ñi n năng. Khi n i
t t c các nhà máy ñi n, tr m bi n áp ñi n l c và các ñư ng dây truy n t i ñi n năng
thành m t h th ng năng lư ng và do ñó vi c phân ph i và truy n t i ñi n năng hi u
qu và gi m chi phí cho s n xu t ñi n năng, gi m t n th t ñi n năng và tăng hi u su t
c a h th ng ñi n năng. Trên hình 2.1 d n 1 ví d v sơ ñ c u trúc ph n ñi n c a h
th ng năng lư ng.
ði n áp phát ra c a các nhà máy ñi n không vư t quá 21KV nên ñ truy n t i
ñi n năng ñi xa ph i qua các tr m bi n áp tăng áp lên 35; 110; 220KV ñưa ñi n năng
ñ n các tr m phân ph i gi m áp ñ n m c ñ c n thi t và qua m ng h áp truy n t i ñi n
năng ñ n các h tiêu th .
Các tr m ñi n kéo c a giao thông ñi n ñư c c p ñi n t các tr m ñi n tương ng
c a h th ng ñi n năng ñư c g i là trung tâm c p ñi n. ðư ng dây truy n t i ñi n năng
t trung tâm c p ñi n ñ n các tr m ñi n kéo c a giao thông ñi n thư ng có c p ñi n 110
ho c 220KV. Các tr m ñi n kéo mà giao thông thành ph thư ng nh n ñi n năng theo
ñư ng cáp ñi n v i ñi n áp 6, 10KV. Các tr m ñi n kéo bi n ñ i ñi n năng theo lo i
dòng ñi n và m c ñi n áp ñ cung c p cho ñoàn tàu ch y ñi n. T tr m ñi n kéo theo
ñư ng dây c p ñi n là m ng dây ti p xúc và qua c n ti p ñi n trư t theo dây ti p xúc, s
ñ n các ñ ng cơ ñi n kéo. Qua ñư ng ray ho c là theo dây ti p xúc dòng ñi n tr v
tr m ñi n kéo.
các nư c khác nhau trên th gi i các lo i s c kéo ñi n v i truy n d n ñi n năng
theo dây d n s d ng h th ng dây ñi n m t chi u (không ñ i) và h th ng dây ñi n
xoay chi u (bi n ñ i).
H th ng dòng ñi n m t chi u – Dòng ñi n 3 pha t n s công nghi p t i các tr m
ñi n kéo bi n ñ i thành dòng ñi n (m t chi u) có ñi n áp phù h p v i ñi n áp ñ ng cơ
ñi n kéo trên ñoàn tàu (ñ u máy). Trong giao thông ñư ng s t h th ng dây ñi n m t
chi u s d ng c p ñi n áp 3000V. Trong giao thông công nghi p cũng dùng h th ng
dây ñi n m t chi u v i c p ñi n áp 1500V và 750V. Tăng ñi n áp c a m ng dây ti p
xúc s l i hơn vì gi m t n th t ñi n năng trong m ng ñi n kéo và tăng ñư c kho ng
cách gi a các tr m ñi n kéo.
- Hình 2.1. Sơ ñ c u trúc h th ng năng lư ng
1. Nhà máy ñi n (Thu ñi n,nhi t ñi n…);
2. Tr m bi n áp phân ph i;
3. Máy bù ñ ng b ;
4. Các ñư ng dây truy n t i ñi n năng;
5. C p ñi n cho các nhu c u t dùng c a nhà máy ñi n.
Hình 2.2. Sơ ñ chung c p ñi n cho ñoàn tàu ch y ñi n trên ñư ng s t ñi n khí hoá
+ 1: Tâm c p ñi n (Tr m bi n áp h th ng ñi n l c);
+2: ðư ng dây cao áp 1; 2’: ðư ng dây cao áp 2;
MCA&TðK • 15
- +3: Máy bi n áp (Tr m ñi n kéo);
+4: B ch nh lưu;
+5: Dây cung c p;
+6: Dây v ;
+7: M ng dây ti p xúc;
+8: ðoàn tàu ch y ñi n;
+9: ðư ng ray.
Cung c p ñi n cho ñoàn tàu ch y ñi n ti p xúc như hình 2.2.
H th ng dòng ñi n xoay chi u m t pha t n s công nghi p (50Hz) – Dòng ñi n
3 pha t n s công nghi p nh các máy bi n áp t i các tr m ñi n kéo bi n ñ i ñi n áp ñ t
m c theo yêu c u phù h p lư i ti p xúc dư i d ng dây ñi n m t pha. H th ng xoay
chi u 1 pha t n s công nghi p ph bi n v i m c ñi n áp 25KV. Trên các ñ u máy kéo
ñi n ho c ñoàn tàu ch y ñi n, máy bi n áp gi m ñi n áp, sau ñó ch nh lưu dòng ñi n ñ
cung c p cho các ñ ng cơ ñi n kéo m t chi u.
2.2. SƠ ð T NG TH CUNG C P ðI N
Trên hình 2.1 là sơ ñ t ng th cung c p ñi n phía ngoài cho ñư ng s t ñơn ch y
ñi n. Trên sơ ñ n i v i ngu n c p ñi n là nhà máy ñi n ho c tr m bi n áp khu v c c a
h th ng ñi n qu c gia. ðư ng truy n t i ñi n năng 3 pha c p cho các tr m ñi n kéo
(tr m bi n áp này là tr m bi n áp ch nh lưu). ði n áp c a ñư ng dây cao áp có th t
6kw ñ n 35kv,110kv ho c 220kv, ph thu c vào lo i ñư ng s t ch y ñi n, công su t
tiêu th và kho ng cách ngu n cung c p ñi n. Ph n h th ng cung c p ñi n t ngu n
ñ n tr m ñi n kéo g i là cung c p ñ ên phía ngoài, ph n còn l i là cung c p ñi n phía
trong cho ñư ng s t ch y ñi n.
1 1
2
3 3 3 3 3 3
5 4 11 3
6
10 9
8
7
Hình 2.3. Sơ ñ t ng th cung c p ñi n phía ngoài cho ñư ng s t ñơn ch y ñi n
1. Nhà máy ñi n (Tr m bi n áp khu v c);
2. ðư ng dây cao áp 110 kV;
- 3. Tr m ñi n kéo;
4. Dây cung c p;
5. Dây v ;
6. Dây ti p xúc;
7. M ch ray;
8. ð u máy ñi n;
9. C n ti p ñi n;
10. Ph n cách ly;
11. Thi t b n i.
Như trong hình 2.3 ñoàn t u chuy n ñ ng nh c n ti p ñi n n i v i m ng dây ti p
xúc. Như m t thi t b ñ u ñi n, lư i ñi n ti p xúc có th th c hi n m t dây ti p xúc
ho c m t h dây treo m t xích ti p xúc. N u ph t i ñi n kéo l n ñ n m c ti t di n c a
m t h dây treo ti p xúc ch ñ l n thì ph i ñ t nhi u dây song song v i nó(d ng tăng
cư ng). Như v y m ng ti p xúc trong t ng trư ng h p chúng như m t thi t b d n ñi n
có tr (ñi n tr , ñi n kháng hay t ng tr ) là m t t h p các dây ti p xúc và dây tăng
cư ng cùng v i cáp treo c ng, nh ng dây d n ph c a h dây xích treo ti p xúc.
Các ñ u máy ñi n và các toa xe t hành qua bánh xe n i ñi n vơí m ch ray. M ch
ray như m t v t d n ñi n ñư c hi u là t h p các ñư ng ray, m i n i các ñư ng ray và
n i ngang gi â các ñư ng ray và các thi t b khác ñưa dây d n ñi n d c các ñư ng ray
và phân b ñ u dòng ñi n gi a các ñư ng ray riêng r .
ðư ng ray không cách ñi n v i ñ t và ñ t ñư c xem như m t dây d n song song,
theo ñó có m t ph n dòng ñi n ch y qua.Ph n này c a dòng ñi n r m ch t ray xu ng
ñ t g i là dòng ñi n rò. Dòng ñi n rò ñi qua các công trình kim lo i ng m dư i ñ t và
ch ñi ra c a kim lo i t o thành ăn mòn kim lo i.
Các ñ u máy ñi n và toa xe t hành nh có các bánh xe n i ñi n v i m ch ñư ng
ray. M ch ñư ng ray như m t thi t b d n ñi n có th hi u là t h p các ñư ng ray, m i
n i ray, n i ñi n ngang gi a 2 ray và n i ngang gi a các ñư ng s t ñ ng th i là các thi t
b b o ñ m d n ñi n qua m ch ray và phân b ñ u dòng ñi n gi a các ñư ng ray riêng
bi t. Giao thông ñi n không ray có m ng ti p xúc 2 dây.
M ch ñi n ñư ng ray n i v i tr m ñi n kéo nh các dây d n g i là: dây hút v .
Khái ni m c m t cung c p và hút v ñư c s d ng không ph thu c vào c c c a dây
d n c a m ch ray trong h th ng cung c p ñi n m t chi u và c trong h th ng cung
c p ñi n xoay chi u. Thi t b n i các dây d n hút v v i m ch ray g i là ñi m hút v .
T h p các dây hút v g i là m ng dây hút v . Dây ti p xúc, dây hút v , dây cung c p
và m ch ñi n ñư ng ray t o thành m ng ñi n kéo.
T t c các ph n t ñ nh nghĩa trên cho ta khái ni m v giao thông ñi n m t
chi u, giao thông ñi n xoay chi u, xe ñi n ng m. Giao thông ñi n không ray khác ch
là thay vào ñư ng ray là m t ñư ng dây d n ti p xúc th 2, như v y m ng ti p xúc
ñư c th c hi n v i 2 dây d n.
MCA&TðK • 17
- 2.3. CÁC SƠ ð CUNG C P ðI N PHÍA NGOÀI (hình 2–4)
Các sơ ñ cung c p ñi n phía ngoài cho giao thông ñi n r t ña d ng ph thu c vào
yêu c u và ñ tin c y, ñi u ki n nơi ñư ng s t ñi qua và quy ñ nh v thi t k . Trong các
sơ ñ sau t 1 ñ n 4 là các tr m ñi n kéo ñư c c p ñi n t m t ngu n. Các sơ ñ t 5
t i 9 là các tr m ñi n kéo ñư c c p t 2 ngu n.
Kh o sát các sơ ñ theo th t hình v :
a. Trư ng h p có m t ngu n cung c p
1. Cung c p 1 phía b ng cách n i móc. (Sơ ñ 1)
ð tin c y c a sơ ñ kém vì s hư hóng có th x y ra m t ñi m b t kỳ trên h
th ng dây cao áp (DCA) 3 pha cũng làm cho t t c các tr m ñi n kéo ng ng ho t ñ ng.
Trong các sơ ñ v i ký hi u:
1. Nhà máy ñi n (ho c tr m bi n áp khu v c)
2. Tr m ñi n kéo.
1
2 2 2 2
Sơ ñ 1
2. Cung c p m t phía b ng cách n i thông. (Sơ ñ 2)
ð tin c y kém vì n u s c x y ra ñ u ñư ng dây cao áp thì toàn b tr m ñi n
kéo (TðK) ng ng ho t ñ ng, còn n u có s hư h ng x y ra m t ñi m b t kỳ trên DCA
s làm ng ng ho t ñ ngcác tr m ñi n kéo phía bên ph i.
1
2 2 2 2
Sơ ñ 2
3. Cung c p m t phía n i hình tia.(Sơ ñ 3)
ð tin c y kém nhưng cao hơn hai phương pháp sơ ñ 1, 2. Vì n u x y ra hư
h ng m t ñi m nào ñó trên dây cao áp thì ch ng ng ho t ñ ng m t tr m ñi n kéo.
Tuy nhiên cũng có như c ñi m là: s lư ng dây cao áp l n, không kinh t .
- 1
2 2 2 2
Sơ ñ 3
4. Cung c p ñi n m t phía khép kín.(sơ ñ 4)
ð tin c y l n hơn các sơ ñ trên vì hư h ng x y ra m t ñi m b t kỳ trên ñư ng
dây cao áp s không có m t tr m ñi n kéo nào ph i ng ng ho t ñ ng.
S lư ng dây cao áp l n h n so v i các sơ ñ 1, 2 nhưng nh hơn nhi u so v i sơ
ñ 3.
1
2 2 2 2
Sơ ñ 4
b. Trư ng h p có hai ngu n cung c p.
Các nhà máy ñi n ho c tr m bi n áp khu v c ñư c n i v i nhau thành m t h
th ng ñi n lư i qu c gia. Song ch s d ng ngu n ñi n t hai nhà máy ñi n ho c hai
tr m bi n áp khu v c ñ c p ñi n cho ño n ñư ng s t ch y ñi n.
Có th s d ng các sơ ñ sau
1. Cung c p 2 phía n i móc(sơ ñ 5)
So v i sơ ñ cung c p 1, cung c p 2 (sơ ñ 5) có ñ tin c y cao hơn khi x y ra hư
h ng 1 ngu n cung c p. Song n u 1 hư h ng x y ra trên dây cao áp thì toàn b tr m
ñi n kéo ng ng ho t ñ ng.
1 1
2 2 2 2
Sơ ñ 5
2. Cung c p 2 phía n i móc (Sơ ñ 6)
So v i sơ ñ 2 trên thì thêm m t ño n dây cao áp n i t tr m ñi n kéo phía cu i
bên ph i t i ngu n ñi n 2, nên s hư h ng x y ra m t ñi m b t kỳ trên dây cao áp
không làm ng ng ho t ñ ng b t kỳ tr m ñi n kéo nào. So v i sơ ñ 5 thì sơ ñ này có
ưu ñi m hơn vì s lư ng dây cao áp ít hơn ñ ng th i ñ tin c y cao hơn khi có s hư
h ng x y ra t i ngu n.
MCA&TðK • 19
- 1 1
2 2 2 2
Sơ ñ 6
3. Trư ng h p có h th ng kép dây cao áp(ñư ng dây 2 m ch) v i sơ ñ 7,8 và 9
T t c các sơ ñ trình bày trên ñ u có th áp d ng l i theo d ng cao áp kép,
trong trư ng h p ñó ñ tin c y s cao hơn. các sơ ñ 8,9 các tr m ñi n kéo còn ñư c
n i theo 2 d ng: trung gian n i thông su t(tr m 3,6) và tr m trung gian n i móc(tr m
5,4), cùng v i tr m g c 1 và 2
1 1
2 2 2 2
Sơ ñ 7
1 1
2 2 2 2
Sơ ñ 8
Ph t i kéo ñi n là ph t i lo i 1 ñ m b o c p ñi n liên t c không b gián ño n,
b t kỳ s c nào v ñi n cho nên ph i ñ m b o hai yêu c u chính sau ñây:
– Ph t i ñư c c p ñi n năng t hai ngu n ñ c l p
– ð m b o ñi n năng d tr c n thi t ph i ñư c c p t h th ng dây cao áp kép
- Tr m ñi n kéo khu v c
N i v i ngu n 2
DCA
1 3 5 6 4 2
Sơ ñ 9
+ TðK 3 và 6 là tr m trung gian n i thông su t;
Tr m
+ Tr m 2 là tr m g c trung chuy n;
+ Tr m 4,5 là tr m trung gian n i móc;
+ Tr m 1 là tr m g c ñ u.
Ưu ñi m chính c a cách cung c p 2 phía này là:
Hư h ng x y ra trên m t m ch b t kỳ c a h th ng dây cao áp kép gi a hai tr m
ñi n kéo n i thông su t, s không gây ra ng ng ho t ñ ng tr m ñi n kéo nào c .
Hư h ng x y ra ñ ng th i trên c 2 m ch c a h th ng ñư ng dây cao áp kép thì
s gây ra ng ng ho t ñ ng trong m t th i gian dài m t tr m ñi n kéo n i móc v i tr m
x y ra s c .
Theo kinh nghi m khai thác ñư ng s t ch y ñi n c a nhi u nư c thì s lư ng các
tr m ñi n kéo trung gian gi a 2 tr m ñi n kéo g c như sau:
Xoay chi u m t pha v i ñi n áp h th ng ñi n lư i là 110KV s lư ng tr m ñi n
kéo trung gian là 3.
Xoay chi u m t pha v i ñi n áp h th ng ñi n lư i là 220KV s lư ng tr m ñi n
kéo trung.
2.4. CÁC SƠ ð CUNG C P ðI N PHÍA TRONG CHO GIAO THÔNG ðI N
DÒNG ðI N M T CHI U
2.4.1. SƠ ð C U TRÚC TR M ðI N KÉO 1 CHI U
Tr m ñi n kéo dòng ñi n m t chi u lúc ñ u là ch nh lưu thu ngân, t sau nh ng
năm 1970 ñư c thay th b i các tr m ch nh lưu bán d n. Vì th lúc ñ u là kh o sát sơ ñ
cung c p ñi n phía trong v i tr m ñi n kéo ch nh lưu thu ngân. Sau ñó thay th b ng
các tr m ñi n kéo ch nh lưu bán d n.
Các tr m ñi n kéo ñư ng s t ch y ñi n m t chi u thư ng k t h p c xoay chi u
cho các ph t i không ph i ñi n kéo trên khu v c ñư ng s t ñi qua. Sơ ñ ñơn gi n c a
tr m ñi n kéo như v y th hi n hình 2.5.
MCA&TðK • 21
nguon tai.lieu . vn
