Тяговые подстанции

Тяговая подстанция предназначена для электроснабжения одно-цепной высоковольтной линии автоблокировки от сети 10 КВ. и от автономного резервного источника электроснабжения (для цепи СЦБ), преобразовывать электроэнергию и распределять ее по потребителям.

Тяговая подстанция компонуется с резервной электростанцией.

Питание цепи СЦБ осуществляется от шин 0.4 КВ. через повышающий силовой трансформатор, мощностью до 280 КВА.

Принята отдельная секция шин 10 КВ линии СЦБ и секция шин ввода, понижающего силового трансформатора и линий продольного электроснабжения (ПЭ). Соединение электрических аппаратов тяговой подстанции осуществляется с помощью неизолированных шин а также с помощью кабелей. Шины должны обладать достаточной электропроводимостью и механической прочностью. Шины могут быть медными, стальными и алюминиевыми. В закрытых распределительных устройствах применяют жесткие шины прямоугольного сечения, соотношением сторон 1/5-1/12. В открытых распределительных устройствах напряжением 35 КВ. и выше применяются шины круглого сечения.

Силовой понижающий трансформатор присоединяется к высоковольтным шинам через масляный выключатель при мощности свыше 400 КВА.

Высоковольтный выключатель – это электрический аппарат предназначенный для отключения и включения электрической цепи под нагрузкой а также в аварийном режиме.

Шкафы линий СЦБ и ПЭ присоединяются к шинам 10 КВ. через масляные выключатели. На подстанции осуществляется контроль перевода её на местное управление, наличие оперативного тока, ‘земли’ на шинах, неполно фазного режима и контроль положения линий СЦБ (ПЭ). Кроме того, шкафы линий СЦБ оснащаются аппаратурой для определения места повреждений на высоковольтных линиях.

Здание трансформаторной подстанции состоит из помещения РУ- 10 КВ., помещения РУ- 0.4/0.22 КВ., одной камеры для установки силового трансформатора мощностью до 400 КВА., одной камеры для установки трансформатора мощностью до 250 КВА. В помещение распредустройства 10 КВ. устанавливается до 19 шкафов КМ-1, аппаратуры АОП –1, устройство УКП и пульт управления разъединителем.

Отделитель (на напряжение 35-220 КВ.) предназначен для автоматического, быстрого отключения обесточенного участка и в первую очередь поврежденного силового трансформатора от сети после того, как только под действием тока короткого замыкания отключится от защиты выключатель, установленный на питающем конце ЭП. Отделитель используется также для отключения и включения тока холостого хода трансформатора и зарядного тока линия 35-220 КВ.

Выключатель переменного тока. Выключатель – электрический аппарат, предназначенный для включения и отключения электрических цепей переменного тока с напряжением выше 1000 В. как в режиме нагрузки, так и в режиме короткого замыкания.

Выключатели подразделяют на:

• масляные;

• элегазовые;

• воздушные;

• газогенерирующие;

• вакуумные.

Наиболее распространенными являются масляные выключатели с большим или малым объемом масла.

Воздушные выключатели выпускаются промышленностью для высоковольтных установок на номинальное напряжение 110-500 КВ. Выключатель ВВН-220-10 выпускают на номинальную мощность отключения 10000 МВА.

В автогазовых выключателях гашение электрической дуги в дугогасящих устройствах обеспечивается газом, для этой цели стенки выключателей выполнены из электроизоляционных газогенерирующих материалов.

Выключатели постоянного тока. Выключатели автоматические быстродействующие (ВАБ) обеспечивают защиту питающих линий постоянного тока и преобразователей от токов короткого замыкания, перегрузок и обратных токов. Эти выключатели можно включать и отключать дистанционно.

Предохранители применяют для защиты от токов короткого замыкания и больших длительных перегрузок линий и двигателей малой мощности, измерительных трансформаторов напряжения, цепей электрического освещения и отопления. Плавкий предохранитель представляет собой проволоку или пластинку из легкоплавкого металла. Если через предохранитель протекает ток, который больше наибольшего рабочего тока в цепи где он установлен, то перегорит плавкая вставка, т.е. предохранитель сработает. Перегорание плавкой вставки не мгновенно, а зависит от тока: чем больше ток, тем меньше время перегорания.

Разрядники предназначены для защиты электроустановок от возможных перенапряжений, т.е. недопущение повреждения их изоляции. Защита электроустановок от газовых перенапряжении обеспечивается искровыми промежутками, трубчатыми и вентильными разрядниками. Защита от прямых ударов молнии осуществляется молниеотводами. Для ограничения атмосферных перенапряжении в тяговой сети, переменного и постоянного тока, устанавливают роговые разрядники. Трубчатые и вентильные разрядники применяют в устройствах электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока.

Измерительные трансформаторы применяют в цепях переменного тока высокого напряжения для подключения измерительных приборов, реле защиты и автоматики. Они обеспечивают безопасность работы при измерении тока, напряжения, мощности и других параметров электрических цепей и устройств. На первичную обмотку измерительного трансформатора действует измеряемый ток или напряжение, а вторичная обмотка включена на измерительные приборы или реле защиты. Это дает возможность не только использовать унифицированные электроизмерительные приборы, имеющие пределы до 100В и 5А, но и надежно изолировать их от цепей высокого напряжения, а также устанавливать эти приборы на значительном расстоянии от места измерения. Вторичные обмотки измерительных трансформаторов в установках высокого напряжения для безопасности обслуживания заземляют.

Распределительные устройства (РУ) нескольких напряжений имеет каждая тяговая подстанция. РУ первичного напряжения 110(220) КВ. вторичного 35 или 10 КВ являются, насколько это возможно, унифицированными для тяговых подстанций переменного и постоянного тока. Распределительные устройства первичного напряжения, через которые поступает электрическая энергия от источников питания и распределяется между тяговыми и не тяговыми потребителями, представляет собой совокупность коммутационных, защитных и измерительных аппаратов, а также вспомогательных устройств соединенных между собой сборными шинами и проводами.

Собственные нужды подстанции включают в себя все вспомогательные устройства, механизмы и аппараты, необходимые для эксплуатации основных агрегатов. Для питания собственных нужд устанавливают два трансформатора, из которых один находится в работе, а другой в резерве. Первичные обмотки каждого из трансформаторов присоединяют к сварным шинам распределительного устройства 10 или 35 КВ через разъединители и масляные выключатели, а вторичные обмотки напряжением 220/380 В к шинам собственных нужд через контакторы и рубильники.

Управление тяговыми подстанциями и контроль за работой основного оборудования на телемеханизированых подстанциях осуществляется со щита установленного в месте удобном для обозрения оборудования и управления им. При переводе подстанции с ручного управления на автоматику и телемеханику идет с мнемонической схемой всего участка электроснабжения, сооружают в помещении энергодиспетчера, откуда осуществляется оперативное управление всеми объектами тягового электроснабжения.

Назначение подстанции – это обеспечение постоянным током 3кВ подвижного состава железной дороги, обеспечение нужд и промышленных потребителей.

Распределительные устройства 35 КВ, открытого типа расположено на ОРУ. Надежная работа распределительного устройства 35 КВ обеспечивается правильным выбором и правильной установкой электрооборудования.

Назначение и конструктивные особенности оборудования ОРУ-35 КВ

ОРУ-35 КВ, имеет две раздельные системы шин выполненных гибкими проводами. Напряжение от питающих линий поступает на системы шин через линейный и шинный разъединители и масляный выключатель.

Разъединители типа РАНД (разъединитель с линейными контактами для наружной установки, двухколонковый).

Назначение разъединителей - иметь видимый разрыв и возможность ремонта масляного выключателя без отключения линии.

Распределительное устройство 6 КВ

Распределительное устройство 6 КВ закрытого типа. Шины 6 КВ распределительного устройства питаются от силовых трансформаторов и предназначено для питания ТП, жилых помещений и помещений промышленных предприятий.

Собственные нужды подстанции также питаются от шин 6 КВ через трансформатор собственных нужд напряжением 6/0.4 КВ. 320 КВА шины 6 КВ распределительного устройства получают питание через масляные выключатели типа ВМП 10 с масляным гашением дуги.

Устройство СЦБ питается от повышающих трансформаторов 2.2/10 КВ.

Питание контактной сети выполняется от выпрямительных агрегатов. Выпрямительные агрегаты питаются от силовых трансформаторов напряжением 35/3.3 КВ.

Выпрямительное напряжение постоянного тока величиной 3.3 КВ через автоматический выключатель типа ВАБ-43 попадает одним полюсом (+) в контактную сеть, а другим (-) на рельсы через сглаживающее устройство.

Применение постоянного тока в контактной сети дает возможность широкого и плавного регулирования скорости подвижного состава.

На тяговых подстанциях железнодорожного транспорта применяют преобразовательные агрегаты с нулевыми и мостовыми схемами выпрямления. В нулевых схемах диоды включают на фазное напряжение между фазой и нулевым проводом через приемник энергии, в мостовых схемах на междуфазное напряжение.

На тяговой подстанции применяется трехфазная двенадцатипульсовая схема выпрямления позволяющая уменьшить пульсацию (переменную составляющую выпрямленного напряжения по сравнению с шестипульсовыми схемами выпрямления).

В случае применения тягового постоянного тока: облегчается работа устройства для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, чем снижается мешающее действие электрической тяги на проводные линии связи; повышается cosφ подстанции. Двенадцати пульсовая схема выпрямления образуется из двух трехфазных шестипульсовых мостовых схем выпрямления соединенных последовательно (схема более предпочтительна т.к. не требует уравнительного реактора) одна из вторичных обмоток преобразовательного трансформатора соединена в «звезду», другая в «треугольник».

Аккумуляторные батареи.

Для питания электромагнитных приводов выключателей, защиты и сигнализации, автоматических и телемеханических устройств и других устройств управления электроустановок применяют переменный и постоянный оперативный ток.

Источником оперативного постоянного тока служат ТТ, ТН, ТСН.

Источником оперативного постоянного тока служат аккумуляторные батареи, которые обеспечивают большую надежность питания. В настоящее время предусматривается установка только свинцово-кислотных аккумуляторов.

Электрический аккумулятор представляет собой электролитический аппарат (накопитель энергии) в котором сначала электрическая энергия накапливается в определенный запас химической энергии, а затем запасенная химическая энергия преобразуется в электрическую. Аккумуляторную батарею характеризуют следующие параметры:

-емкость;

-ЭДС и напряжение;

-зарядный и разрядный ток;

-внутренне сопротивление.

На ЭЧ Павлоград 58 свинцово-кислотных аккумуляторных элемента, соединённых в аккумуляторную батарею. Каждый аккумулятор вырабатывает напряжение от 2 до 2.2 В. Среднее напряжение на выходе батареи достигает 127 В.

На ТП применяется двенадцати пульсовая схема выпрямления. Она позволяет получать более качественно выпрямленное напряжение по сравнению с шести пульсовой схемой.

12-ти пульсовые схемы бывают параллельного и последовательного типов. Последовательная схема более экономична, так как имеет одну первичную и две вторичные обмотки соединённых звездой и треугольником соответственно, но не имеет реактора. В параллельной между двумя мостами есть уравнительный реактор.

ЭЧ-7 «Павлоград»

ТП питается по 5-ти вводам, 3- основных, 2- запасные. ТП имеет распределительные устройства:

-ОРУ-35 КВ;

-РУ-6 КВ;

-РУ-3.3 КВ.

Каждый ввод 35 КВ присоединён к секции шин через линейный и шинный разъединители, масляный выключатель.

РУ нескольких напряжений имеет подстанция. РУ первичного напряжения 110(220) КВ и вторичного 35 или 10(6) КВ являются унифицированными для ТП постоянного и переменного тока. РУ первичного напряжения, через которые поступает электрическая энергия от источников питания и распределяется между тяговыми и не тяговыми потребителями электрической энергии, представляют собой совокупность коммутационных защитных и измерительных приборов, а также вспомогательных устройств, соединённых между собой сборными шинами и проводами.

РУ 6 КВ имеет одну секцию шин. Питание производится по трём вводам через высоковольтные выключатели и разъединители. К шинам секции подключены 8 фидеров не тяговых потребителей.