1.5. Системы электроснабжения метрополитена и других видов электрического транспорта

В транспортном комплексе крупных городов основным звеном, решающим проблему массовых пассажирских перевозок, является метрополитен. Городской подземный транспорт – метрополитен – появился в 1890 г. в Лондоне, а затем – в Париже, Берлине, Гамбурге, Нью-Йорке и других крупных городах.

В России первый метрополитен построен в Москве и сдан в эксплуатацию в 1935 г. В настоящее время метрополитен имеется в Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Самаре, Казани, Екатеринбурге, Новосибирске. Строится метрополитен и в Омске.

1.5.1. Система электроснабжения метрополитена

Основными потребителями электрической энергии в метрополитене являются электропоезда, эскалаторы для спуска и подъема пассажиров на станции; осветительные устройства; оборудование, обеспечивающее функционирование станции, ремонтные работы, организацию движении поездов и др.

Электропотребление в течение суток по метрополитену неравномерно: имеются два периода с наибольшей суммарной нагрузкой, совпадающие с часами самого интенсивного движения поездов (утренние и вечерние часы «пик»). На это же время приходится наибольшая нагрузка от электропривода эскалаторов. Режимы других потребителей в течение суток также изменяются, но без непосредственного совпадения наибольших нагрузок с цикличностью графика движения поездов.

Электроснабжение потребителей метрополитена осуществляется от энергосистемы города трехфазным переменным током напряжением 6 или 10 кВ, частотой 50 Гц. Электроприемники метрополитена в соответствии с правилами устройства электроустановок [2] относятся к первой категории потребителей. Их электроснабжение осуществляется от двух независимых источников питания. Для повышения на­дежности электропитания подстанции метрополитена подклю­чены непосредственно к генерирующим источникам и основным (районным) подстанциям энергосистемы — линиями 6 или 10 кВ без захода к другим потребителям города. Независимыми источ­никами энергосистемы являются две раздельно действующие и питающиеся от отдельных источников секции шин распредели­тельного устройства (РУ) напряжением 6 или 10 кВ одной и той же электростанции или районной подстанции.

Одним из условий нормальной работы потребителей метропо­литена является стабильный уровень напряжения в электроснабжающей сети. Нормами допускаются отклонения напряжения в системе 6 – 10 кВ в пределах ± 5%.

Система питания тяговой сети может быть централизованной (сосредоточенной) или децентрализованной (распределенной). При централизованной системе питания применяют наземные тяговые подстанции и наземные или подземные понизительные подстанции (подстанции, от которых питаются нетяговые потребители). Питающие линии (вводы) напряжением 6 – 10 кВ от источника энергосистемы подводят к наземной тяговой подстанции, от которой электроэнергия поступает на понизительные подстанции. Таким образом, тяговые подстанции являются опор­ными распределительными пунктами электроснабжения метро­политена.

Для децентрализованной системы характерны совмещенные тяговопонизительные подстанции, которые чаще всего распола­гают под землей, вблизи от пассажирских станций, приближая источники питания к потребителям электроэнергии.

В системе метрополитена принято (с экономической точки зрения) централизо­ванное питание – для линий глубокого заложения и открытых участ­ков, а децентрализованное – для линий мелкого заложения. Расстояние между наземными тяговыми подстанциями при централизованной системе питания 3,0 – 3,5 км.

По условиям противопожарной без­опасности на подземных подстанциях устанавливается оборудование без масляного заполнения.

На тяговых подстанциях осуществляется преобразование трехфазного переменного тока напряжением 6 – 10 кВ, получаемого от энергосистемы города, в постоянный ток номинальным напряжением на шинах тяговой подстанции 825 В и на токоприемнике (в контактной сети) – 750 В.

Понизительные подстанции классифицируют по их местоположению на трассе – основные (у станций), вестибюльные (возле машинных залов эскалаторов), тоннельные (на перегоне) и деповские (при депо). На понизительных подстанциях трехфазный переменный ток напряжением 6 – 10 кВ, получаемый от тяговых подстанций, трансформируется в трехфазный переменный ток напряжением 400 и 230/133 В для питания силовых и осветительных нагрузок, устройств СЦБ.

В качестве примера на рис. 1.19 приведена принципиальная схема первичного электроснабжения метрополитена. Более подробно с системой электроснабжения метрополитена можно ознакомиться в работе [8].

Другим наиболее распространенным видом электрического транспорта является наземный транспорт.

Рис.1.19. Принципиальная схема электроснабжения двух тяговых

подстанций метрополитена: а – питание по четырем радиальным линиям;

б – питание по линиям и перемычке