Электрифицированные железные дороги России получают электроэнергию от Единой энергосистемы, в которую входят крупные электростанции различных типов: тепловые, гидравлические, атомные и др.  Электростанции связаны между собой линиями электропередачи (ЛЭП), благодаря чему обеспечиваются бесперебойность и высокая надежность снабжения электроэнергией всех потребителей энергосистемы.

В России на ж.д. для питания ЭПС применяют постоянный ток напряжением 3000В или однофазный переменный ток напряжением 25000В.

Тяговые подстанции (ТП) железных дорог, электрифицированных на постоянном токе 3000В, располагают на расстоянии 15-20 км, на переменном токе напряжением 25000В – через 40-50 км.

Общая схема питания

На ТП постоянного тока установлены трансформаторы Т1 и Т2, понижающие напряжение энергосистемы до 3,3 кВ (выше номинального на 10% для компенсации падения напряжения в контактной сети).

Каждый из трансформаторов соединен с соответствующим статическим преобразователем (выпрямителем) П1 и П2, преобразующим переменный ток в постоянный.

Выпрямленное напряжение с плюсовых шин тяговой подстанции с помощью питающих линий ПЛ подается в контактную сеть.

Минусовые шины от вторичных обмоток трансформаторов Т1 и Т2 соединены с рельсовыми цепями.

Основным достоинством системы электроснабжения постоянным током является использование на подвижном составе тяговых электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.

Недостаток такой системы – сравнительно низкое напряжение в контактной сети (3000 В); подземные металлические сооружения подвергаются электрической коррозии, вызываемой протекающими в земле блуждающими токами.

Тяговые подстанции переменного тока

В отличие от тяговых подстанций постоянного тока они только понижают напряжение энергосистемы до 27,5 кВ.

Система электроснабжения железных дорог переменным током промышленной частоты значительно проще, экономичнее и лишена недостатков системы постоянного тока.

Более высокое напряжение в тяговой сети позволяет в 2,5-3 раза уменьшить площадь сечения проводов в контактной сети и увеличить расстояние между тяговыми подстанциями.

К недостаткам этой системы относятся неравномерная нагрузка фаз внешней питающей системы трехфазного тока, электрическое и магнитное влияние на линии связи и идущие вдоль полотна железной дороги металлические коммуникации.  В них индуцируются значительные ЭДС.

Контактная сеть: О – опора; ЗП – заземляющий провод; КП – контактный провод; ВЛ ПЭ – воздушная линия продольного электроснабжения устройств СЦБ; НТ – несущий трос; К – консоль; ГИ – изолятор; Ф – фиксатор; С – струнки

Она служит для подведения электроэнергии к электроподвижному составу путем непосредственного контакта с его токоприемниками. Контактная сеть выполнена в виде воздушной контактной подвески на опорах.

Контактная подвеска может быть простой и цепной. Простая применяется на деповских и второстепенных станционных путях, а цепная – на магистральных участках железных дорог.

Цепная подвеска подразделяется на одинарную и двойную.

В плане на прямых участках пути контактные провода располагают зигзагообразно относительно оси пути, что обеспечивает равномерный износ рабочей части токоприемников.

Зигзаг контактного провода создается фиксаторами и составляет 0,3 м в каждую сторону.

При двойной цепной подвеске к несущему тросу на струнах подвешивают вспомогательный провод, к которому также струнами крепят контактный провод.

Двойная цепная подвеска допускает наибольшие скорости движения.

Контактные провода выполняют из меди, иногда из бронзы или сплава стали и меди площадью сечения 100 – 150 мм².

Площадь сечения проводов контактной сети переменного тока значительно меньше, чем постоянного.

Рельсовая цепь

В тяговую сеть помимо контактной сети входит рельсовая сеть, служащая вторым проводом тяговой сети.  Для уменьшения сопротивления рельсовой сети тяговому току в рельсовых стыках устанавливают соединители, представляющие собой небольшие отрезки гибкого медного провода с двумя наконечниками, привариваемыми к рельсам по обе стороны стыка (сечением не менее 70 мм² при постоянном токе и 50 мм² – при переменном).

При применении на стыковых болтах тарельчатых пружин установка соединителей не требуется. На станциях междурельсовые соединители устанавливаются, кроме того, на каждом стрелочном переводе.