Тяговая подстанция

4.1 Выбор аккумуляторной батареи

Для питания приводов выключателей, устройств защиты, сигнализации и
телемеханики на подстанциях часто применяют постоянный оперативный ток. Его
источником является аккумуляторная батарея типа «СК», работающая в режиме
постоянного разряда. Основные нагрузки батареи приведены в табл. 9.

Таблица 9 — Потребители, питающиеся от аккумуляторной батареи

Потребители	Число одновременно работающих потребителей	Ток одного потребителя, А	Нагрузка батареи, А
			Длительная	Кратковременная
Постоянно присоединенные приёмники	Лампы положения коммутационных аппаратов	69	0.065	4.485	—
	Устройства управления защиты	—	—	15	—
Приемники присоединённые при аварийном режиме	Устройства телеуправления и связи	—	—	1,4	—
	Аварийное освещение	—	—	10	—
	Привод  МКП-110м	—	—	—	244

Ток длительного разряда в аварийном режиме определен как:

дл.разр = Iпост + Iав, (4.1)

где Iпост — ток постоянной нагрузки
рабочего режима, А;

Iав —
ток временной аварийной нагрузки, А.

Iдл.разр
= 19.485+ 11.4 =30.885 (А).

Ток кратковременного разряда в аварийном режиме рассчитан по формуле:

кр.разр = Iдл.разр + Iвкл, (4.2)

где Iвкл — ток, потребляемый наиболее
мощным приводом выключателя;

в данном случае ШПЭ-33 выключателя МКП-110м.

Iкр.разр
= 30.885 + 244 = 274.885 (А).

Расчётная ёмкость батареи:

 (4.3)

где tав — длительность разряда при аварии;
для тяговых подстанций tав=2ч.

(А∙ч).

Номер
батареи по требуемой емкости:

 (4.4)

где 1,1 — коэффициент, учитывающий емкость батареи после нескольких лет
эксплуатации;

QN=1
-емкость аккумулятора СК-1; при tав
=2ч QN=1 = 22 А∙ч.

Предварительно
принято N = 4.

Номер
батареи по току кратковременного разряда:

 (4.5)

где 46 -кратковременный допустимый ток разряда аккумулятора СК-1, А.

Окончательно
принято N = 6, т. е. выбрана аккумуляторная батарея СК-6.

Полное
число последовательно включённых элементов батареи:

 (4.6)

где Uшв — напряжение на шинах включения;
принято равным 258 В;

Uпз —
напряжение элемента в режиме подзарядки.

Число
элементов, нормально питающих шины управления и защиты:

 (4.7)

где
Uш — напряжение на шинах управления и защиты, равное
232 В.

Питание подстанции

Тяговая подстанция должна обеспечивать бесперебойную подачу электричества для передвижения транспорта. Поэтому многие из подобных агрегатов запитываются сразу от двух автономных сетей. При этом может применяться однолинейная схема тяговой подстанции или при помощи двух резервных линий к другому источнику питания. Также возможен вариант запитки перемычками между отдельными подстанциями.

Если применяется вариант из двух отдельных линий, каждая из них должна быть рассчитана на максимальную нагрузку агрегата. Резервные коммуникации должны выдерживать общую нагрузку соединенных станций.

Раньше для запитки сетей метрополитена применяли радиальную схему. Она сложна и затратна. При ее применении требуется слишком много кабеля. От нее отказались. Сегодня применяются только приведенные выше схемы. Линии и перемычки позволяют объединять аппаратуру в отдельные группы. Если внутри нее вышел из строя один прибор, его функции берут на себя другие агрегаты.

Также при выполнении мероприятий по текущему обслуживанию агрегатов проведение всех операций будет проще, не вызывая остановки системы. В этом случае существует возможность обесточить только один агрегат. Другие устройства при этом будут обеспечивать работу линии. Такой подход к текущему ремонту значительно упрощает работу персонала, делая обслуживание менее затратным.

Трамваи и троллейбусы

Так же, как и метро, в контактную сеть наземного городского электротранспорта подается постоянный ток.

Номинальное напряжение контактной сети

Тяговые подстанции питаются от городской электросети напряжением 6 или 10 кВ. Они выпрямляют переменный ток и выдают напряжение 550 вольт.

Организационная структура контактной сети

Она строится так же, как и у метрополитена – маршрут разбивается на равные участки и к ним подключаются автономные тяговые подстанции. При этом в конструкции силовых установок отсутствуют низковольтные выводы, поскольку вся дорожная инфраструктура запитывается от городской электросети.

Конструкция контактной сети

У троллейбусов она воздушная и двухпроводная, поскольку прямого контакта с землей обеспечить невозможно. Токоприемники у них выполнены в виде графитовых щеток на длинных штангах, что увеличивает маневренность машины – она может отклоняться от линии проводов на расстояние до 4,5 метра.

Контактная сеть трамвайных линий аналогична железнодорожному транспорту – фазный провод вверху, нулевой – рельс. Токоприемник выполнен по схеме раздвижного пантографа, рамка которого скользит по проводу. Чтобы уменьшить ее износ, контактный провод подвешивают зигзагом – не более четырех изгибов на один пролет между столбами.

Контактные сети и тяговые подстанции, обеспечивающие их питанием, по своему устройству и организационной структуре остаются практически теми же, что и сто лет назад. Изменения касаются лишь элементной базы, в результате чего все конструкции становятся более компактными. Исчезнуть они могут лишь в случае технологического прорыва, аналогичному тому, что случился в начале XX века, когда электричество стало применяться широко и повсеместно.

Как выглядит структурная схема

Структурная схема

Существует несколько наиболее распространенных способов подключения в зависимости от того, какие нагрузки планируется подавать, и какого типа объекты будут подключаться. В результате может меняться состав оборудования.

На рисунке изображен один из наиболее простых вариантов. Распределительное устройство включает в себя три ячейки, причем конструкцией предусмотрен всего один выключатель. На вводе устанавливается только один разъединитель, что также способствует упрощению схемы. Нет необходимости в использовании резервного оборудования. Учитывая отличия такого оборудования, как мачтовая трансформаторная подстанция, схема будет выглядеть несколько иначе.

Рекомендации по выбору

Основным критерием эффективности использования того или иного типа установки является соответствие параметров условиям эксплуатации, в частности, уровню подаваемой нагрузки. Если подбирается тяговая или столбовая трансформаторная подстанция, ее типовой проект подразумевает необходимость выполнения следующих действий:

• Выбор схемы подключения и соединения основных узлов;
• Определение наиболее подходящего варианта токоведущих аппаратов и узлов;
• По расчетным значениям электрических параметров подбираются основные узлы такого оборудования (распределительные устройства, трансформаторы, выключатели, разъединители, элементы защиты, зарядных аккумуляторов).

Нюансы монтажа и нормативная документация

Основная особенность принципа установки техники, используемой для питания железнодорожного электротранспорта, заключается в том, что все работы выполняются при непосредственном участии электромонтажных поездов. В перечень ключевых задач входит непосредственно сам монтаж подстанции тягового типа, а вместе с тем и постов секционирования, телемеханического оборудования и контактной сети. Такое оборудование, как столбовые трансформаторные подстанции, подключаются несколько иным способом, учитывая, что все основные узлы монтируются на опоре.

СТН ЦЭ 12-00 «Нормы по производству и приемке строительных и монтажных работ во время электрификации железных дорог» определяют ряд требований, предъявляемых к монтажу подобного оборудования. Для сравнения мачтовая трансформаторная подстанция предполагает подготовку котлована для установки опоры, проверку точности установки по отвесам, монтаж основных узлов на опорной конструкции, подключение всех элементов.

Таким образом, тяговые установки отличаются многообразием исполнений, что, с одной стороны, несколько затрудняет выбор подобной техники, а с другой – позволяет подобрать наиболее подходящий вариант. А вот столбовые трансформаторные подстанции являются техникой более узкого целевого назначения и представляют собой тупиковый вариант конструкции определенного диапазона значений мощности и напряжений. При выборе любого из этих видов оборудования учитывается уровень выдерживаемой нагрузки, схема подключения, а также соответствие основных параметров условиям работы.

Классификация в зависимости от назначения

В соответствии с условиями работы тяговая подстанция может быть отнесена к одной из следующих групп. Для железнодорожного транспорта применяются опорные, тупиковые, промежуточные разновидности. В первом случае установка может использоваться для питания прочих объектов. Тупиковые аппараты обеспечиваются электротоком от соседних подстанций, а промежуточные – от двух соседних установок.

Для троллейбусов и трамваев применяются особые разновидности. Первая группа приборов нуждается в участии обслуживающего персонала. Вторая категория полностью автоматизирована. К третьей категории относится телеуправляемая техника. В управлении такими станциями не требуется участие персонала.

Для метрополитена используют понизительные, тяговые и тягово-понизительные приборы. В первом варианте система питается от оборудования городских электросетей. Второй тип понижает напряжение до 400-220 В. Ее энергию применяют для питания осветительных и силовых приборов.

Подстанция комплектная тяговая постоянного тока 3,3 кВ

Технические характеристики

Номинальное питающее (вводное) напряжение переменного тока подстанции, кВ	6; 10; 35; 110; 220
Номинальное напряжение отходящих линий переменного тока, кВ	6; 10; 35; 110; 220
Номинальное первичное напряжение переменного тока частотой 50 Гц преобразовательного трансформатора, кВ	6; 10; 35
Номинальное напряжение отходящих линий постоянного тока, кВ	3,3

Описание

Специалисты НИИЭФА-ЭНЕРГО  разработали и широко применяют комплектно-блочную технологию строительства тяговых подстанций.

Основными элементами предложенной технологии являются:

• комплектно-блочное исполнение оборудования;

• надежные компоненты;

• цифровые интеллектуальные системы управления объектом.

Оборудование, входящее в состав тяговой подстанции, разделено на функционально и конструктивно законченные укрупненные узлы — функциональные блоки (ФБ), которые состоят из сборки ячеек, шкафов, панелей отдельных компонентов, первичных датчиков, микропроцессорных контроллеров, объединенных несущими конструкциями, общим силовым токопроводом и вторичными цепями.

Тяговые подстанции сооружаются из функциональных блоков, легко механически стыкующихся между собой, с набором готовых шин и кабелей для быстрого электрического соединения. Функциональные блоки могут размещаться в любой оболочке: в капитальном или быстровозводимом здании, в металлическом или бетонном контейнере (модуле).

Комплектно-блочная технология при сооружении тяговых подстанций обеспечивает следующие преимущества:

• повышение качества изготовления и надежности;

• высокую заводскую готовность оборудования, включая телеуправление и энергоучет;

• сокращение сроков ввода в эксплуатацию (пусковая готовность 3‑4 недели после окончания строительных работ);

• возможность использовать набор функциональных блоков в различных сочетаниях в зависимости от требований проекта при реконструкции;

• сокращение сроков и затрат на проектирование, т.к. значительная часть проектной документации входит  в  состав документации на функциональные блоки;

• простоту установки и монтажа оборудования;

• наличие одного поставщика, гарантирующего работу всех подсистем, входящих в функциональный блок или модуль.

Комплектная тяговая подстанция постоянного тока 3,3 кВ, состоит из комплектов функциональных блоков, модулей и электротехнического оборудования, объединенных между собой шинными и кабельным соединениями, единой системой управления и предназначена для обеспечения электрической энергией железнодорожного электроподвижного состава через тяговую сеть железной дороги.

Базовый состав функциональных блоков, модулей и специального оборудования:

Блоки функциональные распределительного устройства 3,3 кВ

Блоки функциональные тягового выпрямителя

Блоки функциональные распределительного устройства 6 (10) кВ

Блоки функциональные распределительного устройства 6 (10) кВ ЛЭП АБ

Блоки функциональные распределительного устройства 35 кВ

Блоки функциональные собственных нужд переменного тока

Блоки функциональные собственных нужд постоянного тока

Модули распределительного устройства 3,3 кВ

Модули распределительного устройства 6(10) кВ

Модули распределительного устройства 6(10) кВ ЛЭП АБ

Агрегаты дизель-генераторные модульного типа

Реактор отсоса тяговых подстанций

Камеры реактора отсоса тяговых подстанций

Блоки функциональные общеподстанционного управления распределительным устройством 110 (220) кВ

Модули общеподстанционного управления распределительным устройством 110 (220) кВ

Блоки функциональные общеподстанционного управления распределительным устройством 3,3 кВ

Блоки функциональные общеподстанционной сигнализации

Плиты проходные для устройств электроснабжения железных дорог

Шкаф КП-Б (ТП)

Как с нами связаться?

+7 (812) 464-45-92

Если у Вас возникли вопросы по нашей продукции, позвоните по телефону +7 (812) 464-45-92 или отправьте Ваш вопрос с помощью формы слева, и наши сотрудники с удовольствием на них ответят.

Железнодорожный электротранспорт

Его контактная сеть имеет большую протяженность. Причем нередко по таким местам, где иных источников электрического тока нет. Поэтому по ней может течь не только постоянный, но и переменный ток, который передается на большие расстояния с меньшими потерями.

Номинальное напряжение контактной сети

На подстанции подается напряжение 220 или 110 кВ переменного тока, а если контактная сеть устаревшая, то 35 кВ. Для систем питания постоянным током оно преобразуется в 3,3 кВ, а для переменного в 27,5 кВ.

Для обеспечения нужд железнодорожной инфраструктуры (семафоры, стрелки, служебные помещения) в состав оборудования тяговой подстанции включается трансформаторная обмотка, с которой снимается напряжение 10 киловольт. Оно преобразуется до трехфазного линейного 380 вольт (система с глухозаземленной нейтралью), позволяющего переходить на бытовые 220 вольт 50 Гц.

Организационная структура контактной сети

На железнодорожном транспорте существуют следующие типы тяговых подстанций:

• Опорные. К ним подводится не менее четырех автономных линий электропередач. Они являются основными источниками электропитания для контактной сети. Если используется постоянный ток, то расстояние между ними не более 15 км. При переменном оно увеличивается до пятидесяти.
• Транзитные, питаются от двух независимых ЛЭП и включаются в разрыв между опорными подстанциями. Обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, а также непрерывность питания контактной сети в случае аварии на одном из участков.
• Отпаечные (тупиковые). Используются для обеспечения движения электропоездов по обособленным веткам. Отпаечные подстанции питаются от двух независимых ЛЭП.
• Стыковочные. Используются там, где происходит смена типа контактной сети. Они осуществляют гальваническую развязку между переменным и постоянным током.

Конструкция контактной сети

Трехфазные асинхронные двигатели на электротранспорте любого типа не используются по причине чрезмерного увеличения стоимости контактной сети, сложности токосъемников и невозможности их работы на высоких скоростях. Воздушный контактный провод всегда один и он фазный. Роль нулевого играет рельс, поэтому в пределах нескольких десятков метров от железнодорожного полотна регистрируются так называемые блуждающие токи.

На дальних перегонах, с целью уменьшения потерь, тяговая подстанция переменного тока выдает 50 кВ, это напряжение делится пополам (схема 25х2) между питающим и контактным проводом с помощью автотрансформатора, центральная точка которого замкнута на рельс. По контактной сети переменного тока можно пропускать и постоянный. Для этого используется стыковочная тяговая подстанция, осуществляющая переключение типа напряжения на определенном участке.

На электровозах переменного тока – ВЛ80, ВЛ85 – ставятся выпрямители и двигатели, способные работать на пульсирующем токе. Они рассчитаны на номинальное напряжение 25 киловольт – 2,5 киловольта теряются из-за высокого сопротивления цепи между контактным проводом и рельсом. Модели ВЛ10 и ВЛ11 работают на постоянном токе, а ВЛ82М имеет привод обоих типов.

Особенности тяговых подстанций

Эти электроустановки имеют ряд значительных отличий от силовых трансформаторных подстанций, которые обеспечивают электрическим питанием города и поселки.

• Относятся к потребителям электрической энергии I категории – они не могут быть отключены ни при каких обстоятельствах, поскольку это может повлечь за собой катастрофические последствия. Поэтому к ним подводится две или более магистральных электролиний.
• Не всегда являются понижающими трансформаторами. Большая часть из них – это выпрямители, обеспечивающие подачу в контактную сеть постоянного тока.
• Преобразованная ими электрическая энергия имеет параметры, отличные от тех, что используются в промышленности и быту. По этой причине обеспечиваемая ими контактная сеть является автономной и не имеет гальванического контакта с другими электросетями. От тяговых подстанций может быть проложена электрическая линия для подачи электропитания в ближайшие к ним населенные пункты, если иной возможности их электрифицировать нет.
• В их конструкции предусмотрена возможность рекуперации – возврата части электрической энергии в сеть за счет ее генерации электродвигателями во время торможения.

Для каждого вида электрифицированного транспорта используются свои тяговые подстанции, отличающиеся по принципу работы и номиналу напряжения.

Питание подстанции

Тяговая подстанция должна обеспечивать бесперебойную подачу электричества для передвижения транспорта. Поэтому многие из подобных агрегатов запитываются сразу от двух автономных сетей. При этом может применяться однолинейная схема тяговой подстанции или при помощи двух резервных линий к другому источнику питания. Также возможен вариант запитки перемычками между отдельными подстанциями.

Если применяется вариант из двух отдельных линий, каждая из них должна быть рассчитана на максимальную нагрузку агрегата. Резервные коммуникации должны выдерживать общую нагрузку соединенных станций.

Раньше для запитки сетей метрополитена применяли радиальную схему. Она сложна и затратна. При ее применении требуется слишком много кабеля. От нее отказались. Сегодня применяются только приведенные выше схемы. Линии и перемычки позволяют объединять аппаратуру в отдельные группы. Если внутри нее вышел из строя один прибор, его функции берут на себя другие агрегаты.

Также при выполнении мероприятий по текущему обслуживанию агрегатов проведение всех операций будет проще, не вызывая остановки системы. В этом случае существует возможность обесточить только один агрегат. Другие устройства при этом будут обеспечивать работу линии. Такой подход к текущему ремонту значительно упрощает работу персонала, делая обслуживание менее затратным.

3.2 Высоковольтные выключатели переменного тока

Выключатели высокого напряжения предназначены для переключения
электрических цепей переменного тока под нагрузкой в нормальных и аварийных
режимах.

Выключатели выбираются по роду установки, номинальным напряжению и току:

,     
(3.14)

где    Uном и Iном — соответственно номинальные напряжения и ток
выключателя, кВ и А;

Uраб и
Iрабmax — напряжение, кВ и максимальный ток, А цепи, где
устанавливается выключатель.

Выполнение этих условий гарантирует работу выключателя в нормальном
режиме. Надежная
работа выключателя при к.з. обеспечивается проверкой:

·  
на
электродинамическую устойчивость

,    
(3.15)

где
 — амплитудное значение предельного сквозного тока
выключателя, кА;

 —
ударный ток к.з., кА.

·  
на
термическую устойчивость

,        
(3.16)

где
 и  — ток и
время термической стойкости, соответственно в кА и с;

 —
тепловой импульс тока к.з., проходящего через выключатель, .

·  
на отключающую
способность, для случая электрически удаленной точки:

,       
(3.17)

где
    — номинальный ток отключения выключателя (действующее
значение), кА;

 — ток
к.з., кА.

Значения параметров, по которым произведен выбор выключателей, их
перечень и соответствующие характеристики, определенные по справочной
литературе, приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Выбор
выключателей

РУ	Тип выключателя
110	ВНЭ-110м/630
27.5	ВБС-27,5 УЗ.1
10.5	ВВЭ-М-10-20/У3

Особенности тяговых подстанций

Эти электроустановки имеют ряд значительных отличий от силовых трансформаторных подстанций, которые обеспечивают электрическим питанием города и поселки.

• Относятся к потребителям электрической энергии I категории – они не могут быть отключены ни при каких обстоятельствах, поскольку это может повлечь за собой катастрофические последствия. Поэтому к ним подводится две или более магистральных электролиний.
• Не всегда являются понижающими трансформаторами. Большая часть из них – это выпрямители, обеспечивающие подачу в контактную сеть постоянного тока.
• Преобразованная ими электрическая энергия имеет параметры, отличные от тех, что используются в промышленности и быту. По этой причине обеспечиваемая ими контактная сеть является автономной и не имеет гальванического контакта с другими электросетями. От тяговых подстанций может быть проложена электрическая линия для подачи электропитания в ближайшие к ним населенные пункты, если иной возможности их электрифицировать нет.
• В их конструкции предусмотрена возможность рекуперации – возврата части электрической энергии в сеть за счет ее генерации электродвигателями во время торможения.

Для каждого вида электрифицированного транспорта используются свои тяговые подстанции, отличающиеся по принципу работы и номиналу напряжения.

Подстанция на отпайках без выключателей с трехобмоточными трансформаторами (рис. 1.14).

При наличии районной нагрузки на подстанции устанавливают трех обмоточные однофазные трансформаторы Т1, Т2, Т4, Т5 и трехфазный трансформатор ТР для районной нагрузки. Резервный однофазный трансформатор Т3 резервирует типовые трансформаторы и дает возможность иметь трехфазное напряжение при отключении районного трансформатора, поэтому он имеет три варианта подключения к шинам первичного напряжения 110 (220) кВ.
На этих подстанциях в случае повреждения какого-либо трансформатора вывод его из работы производится следующим образом.

Рис. 1.13. Схема подстанции с двухобмоточными трансформаторами

Рис. 1.14. Схема подстанции с трехобмоточными и трехфазными районными трансформаторами

Защита трансформатора воздействует на включение одного из короткозамыкателей 2, 4, 6, 11, что вызывает отключение питающих ВЛ1 и ВЛ2 со стороны подстанций энергосистемы. В бестоковую паузу происходит отключение соответствующего отделителя 1, 3, 5, 10 и включение отделителя 7, 8 или 9 резервного трансформатора. После повторной подачи напряжения питание тяговой и районной нагрузок восстанавливается. Подстанции имеют секционированные шины 55 кВ, что создает лучшие условия для эксплуатации.
Контактная сеть станции получает питание непосредственно от шин контактной сети. Поэтому фидерный выключатель 13 в отличие от выключателей 12, 14 перегонных фидеров выполняют однофазным.
Рассматриваемым подстанциям присущи все недостатки, касающиеся РУ первичного напряжения, что и подстанциям первого участка.

Преобразовательные агрегаты

Тяговые трансформаторы

Преобразовательные агрегаты тяговых подстанций метрополитена по многим узлам унифицированы с агрегатами тяговых подстанций городского электротранспорта. По требованиям пожарной безопасности тяговые трансформаторы, устанавливаемые в подземных выработках, выполняются сухими (безмасляными). С целью снижения уровня пульсаций выходного напряжения выпрямительные агрегаты тяговых подстанций выполняют шести- и двенадцатипульсовыми с соединением вентилей по нулевой и мостовой схемам, а также применяют уравнительные реакторы. Выпрямительные агрегаты производятся как с неуправляемыми вентилями (диодами), так и с управляемыми (тиристорами), что позволяет регулировать уровень выпрямленного напряжения и избегать возникновения уравнительных токов при параллельной работе нескольких агрегатов. Применяются выпрямители как с естественным, так и принудительным воздушным охлаждением.

Рекомендуемые файлы

FREE

ТНУ 07-03
Подъёмно-транспортные машины (ПТМ)
FREE

ТНУ 07-08
Подъёмно-транспортные машины (ПТМ)

07
Подъёмно-транспортные машины (ПТМ)

Курсовая работа 19-07
Подъёмно-транспортные машины (ПТМ)
FREE

ТНУ 07-04
Подъёмно-транспортные машины (ПТМ)
FREE

ТНУ 07-05
Подъёмно-транспортные машины (ПТМ)

6.6. Защиту линейных устройств тягового электроснабжения от ат­мосферных и коммутационных перенапряжений следует выполнять в соответствии с Правилами устройства электроустановок, Правилами устройства и технической эксплуатации контактной сети, Руководя­щими указаниями по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов; ПС, ППС, АТП, ППП на участках переменного тока выполняют по нормам для подстанций с питающим напряжением 35 кВ.

Характеристики защитных устройств постов секционирования и

пунктов параллельного соединения от перенапряжений должны соот­ветствовать приведенным в табл. 4.2

6.7.   Питание пунктов  группировки  железнодорожных  станций стыкования (ПГСС) следует осуществлять двумя фидерами постоян­ного тока 3 кВ и двумя фидерами переменного тока 25 кВ по кольце­вой схеме или двумя отпайками на каждое напряжение при консоль­ном питании. Основное и резервное питание при консольной схеме должно осуществляться по разным трассам.

6.8. Разъединители пунктов группировки необходимо оборудовать блокировками, которые должны предотвращать:

·        включение заземляющего ножа при включенном положении одно­го из разъединителей;

·        включение разъединителя при включенном заземляющем ноже,

6.9.  Каждый пункт группировки должен быть оборудован устрой­ством для защиты электротягового оборудования постоянного тока от повреждений при попадании на него напряжения 25 кВ переменно­го тока.

Расстояние от места установки защиты железнодорожных станций стыкования до наиболее удаленного возможного места перекрытия изоляции на контактной сети не должно превышать 1,5 км,

6.10. Основное питание собственных нужд линейных устройств тя­гового электроснабжения следует предусматривать:

Обратите внимание на лекцию «20 Импрессионизм. Постимпрессионизм

Неоимпрессионизм».

·        ПС, ППС, и АТП — от комплектных трансформаторных подстан­ций или трансформаторов, подключенных к линиям продольного электроснабжения;

·        ПГСС — от РУ 0,4 кВ трансформаторных подстанций или комп­лектных трансформаторных подстанций (КТП) электроснабжения железнодорожных станций.

·        Резервное питание собственных нужд ПС, ППС и АТП необходи­мо осуществлять от ВЛ СЦБ или от надежного низковольтного ис­точника через изолировочный трансформатор.

Основное и резервное питание собственных нужд ППП должно осуществляться от низковольтных щитов трансформаторных под­станций через изолировочный трансформатор или от самостоятель­ных КТП, подключенных к ближайшим ВЛ 6 и 10 кВ электроснабже­ния железнодорожных станций.

6.11. Электрическое освещение линейных устройств тягового элек­троснабжения выполняется в соответствии с требованиями СНиП на проектирование естественного и искусственного освещения объектов железнодорожного транспорта и Отраслевыми нормами искусствен­ного освещения объектов железнодорожного транспорта.

Железнодорожный электротранспорт

Его контактная сеть имеет большую протяженность. Причем нередко по таким местам, где иных источников электрического тока нет. Поэтому по ней может течь не только постоянный, но и переменный ток, который передается на большие расстояния с меньшими потерями.

Номинальное напряжение контактной сети

На подстанции подается напряжение 220 или 110 кВ переменного тока, а если контактная сеть устаревшая, то 35 кВ. Для систем питания постоянным током оно преобразуется в 3,3 кВ, а для переменного в 27,5 кВ.

Для обеспечения нужд железнодорожной инфраструктуры (семафоры, стрелки, служебные помещения) в состав оборудования тяговой подстанции включается трансформаторная обмотка, с которой снимается напряжение 10 киловольт. Оно преобразуется до трехфазного линейного 380 вольт (система с глухозаземленной нейтралью), позволяющего переходить на бытовые 220 вольт 50 Гц.

Организационная структура контактной сети

На железнодорожном транспорте существуют следующие типы тяговых подстанций:

• Опорные. К ним подводится не менее четырех автономных линий электропередач. Они являются основными источниками электропитания для контактной сети. Если используется постоянный ток, то расстояние между ними не более 15 км. При переменном оно увеличивается до пятидесяти.
• Транзитные, питаются от двух независимых ЛЭП и включаются в разрыв между опорными подстанциями. Обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, а также непрерывность питания контактной сети в случае аварии на одном из участков.
• Отпаечные (тупиковые). Используются для обеспечения движения электропоездов по обособленным веткам. Отпаечные подстанции питаются от двух независимых ЛЭП.
• Стыковочные. Используются там, где происходит смена типа контактной сети. Они осуществляют гальваническую развязку между переменным и постоянным током.

Конструкция контактной сети

Трехфазные асинхронные двигатели на электротранспорте любого типа не используются по причине чрезмерного увеличения стоимости контактной сети, сложности токосъемников и невозможности их работы на высоких скоростях. Воздушный контактный провод всегда один и он фазный. Роль нулевого играет рельс, поэтому в пределах нескольких десятков метров от железнодорожного полотна регистрируются так называемые блуждающие токи.

На дальних перегонах, с целью уменьшения потерь, тяговая подстанция переменного тока выдает 50 кВ, это напряжение делится пополам (схема 25х2) между питающим и контактным проводом с помощью автотрансформатора, центральная точка которого замкнута на рельс. По контактной сети переменного тока можно пропускать и постоянный. Для этого используется стыковочная тяговая подстанция, осуществляющая переключение типа напряжения на определенном участке.

На электровозах переменного тока – ВЛ80, ВЛ85 – ставятся выпрямители и двигатели, способные работать на пульсирующем токе. Они рассчитаны на номинальное напряжение 25 киловольт – 2,5 киловольта теряются из-за высокого сопротивления цепи между контактным проводом и рельсом. Модели ВЛ10 и ВЛ11 работают на постоянном токе, а ВЛ82М имеет привод обоих типов.

Разновидности

Существуют тяговые подстанции постоянного и переменного тока. Каждая группа имеет свои особые технические характеристики. Подстанции постоянного тока рассчитаны на нагрузку 6-220 кВ. Электрические коммуникации подводятся к ним по воздуху или при помощи кабеля.

Если транспорт работает от напряжения менее 110 кВ, в конструкции предусматривается понижающая аппаратура. Поступая в прибор, ток сначала уменьшается, а затем выпрямляется и поступает в коммуникационные сети. Проектирование тяговых подстанций переменного тока выполняется без участия преобразующего узла. В этом случае конструкция будет проще.

Чтобы иметь возможность выпрямлять напряжение в сети в параллельных подстанциях при подсоединении одной и той же фазы применяются специальные схемы. Они позволяют симметрировать присоединение трансформаторов. Самой известной из них является схема двойного винта. Ее применение позволяет равномернее загружать фазы, избегая потерь напряжения потребителей.

Встречаются передвижные и стационарные подстанции. Чаще применяется второй вариант. Передвижные устройства играют роль аккумуляторных батарей. Их проектирование обладает определенными сложностями. Поэтому их применяют достаточно редко.