ГлавнаяАвтоматАвтоматизированная тяговая подстанция

Все о тяговой подстанции и даже больше. Автоматизированная тяговая подстанция


инструкции, электроснабжение, мощности и все подробности

тяговые подстанции

Тяговая подстанция представляет собой систему, призванную обеспечивать электроснабжение разным видам транспорта. Главная функция этого оборудования – преобразование энергии для подачи в контактную сеть с последующим питанием зависимой техники.

Тяговые комплексы работают по принципу понижения подведенного напряжения. С начальных 110-220 кВ подстанции спускают показатели до 25, 35, 10 или 50 кВ, необходимых для электроснабжения объекта. При этом ток иногда выпрямляется (у оборудования с постоянным током). Чтобы обеспечить полноценную мощность работы транспорта, может требоваться от одного до нескольких трансформаторов. Часто распределительные устройства совмещают снабжение дорожных линий и нетяговых районных потребителей.

Запитка такого рода оборудования имеет требования двух внешних сетей. Подключение к линиям может производиться раздельно или по одному каналу с использованием резервного выхода на другую подстанцию. Нередко два объекта соединяются на линии перемычками на кабеле.

Тяговая подстанция при конструировании подстраивается под технологические требования конкретного средства передвижения. Монтаж оборудования системы производится по всей протяженности следования транспорта с интервалами 10-50 км. Периодичность установки зависит от профиля, целей и размеров контролируемой техники.

Существует множество вариантов исполнения подстанций. Требования к той или иной разновидности определяют показатели: общая мощность, высшая и низшая точки напряжения, мощность короткого замыкания, величина сопротивления шин транспорта.

Разновидности

Все подстанции осуществляют преобразование и распределение энергии к электротранспорту.

тяговые подстанцииОднако по некоторым признакам тяговые комплексы различаются.

По направлению использования оборудования тяговой подстанции проводится классификация на три вида:

  • железная дорога,
  • метрополитен,
  • электротранспорт наземного типа (троллейбусы, трамваи).

Исполнение оборудования, инструкции для каждого вида средства передвижения отличаются. В перечень различий входят не только цели, но и технологические требования, заземление, исходящая мощность, инструкции управления, конструкция и функции. Само строительство в процессе также не будет одинаковым. В каждом типе тяговых комплексов транспорта существует их внутренняя дифференциация.

Интересный видеоматериал на тему

Тяговые подстанции железной дороги

Тяговые подстанции железной дорогиПредназначены для запитывания электроподвижных составов по номинальному напряжению 3300 В. Одновременно способны покрывать требования других потребляющих объектов на территории железной дороги.

Классификация

Электроснабжение на комплексах ржд от внешней сети определяет разделение на три категории:

Или узловые. Требования питания — три и более ЛЭП напряжением 110 кВ или 220 кВ. Мощность позволяет им выступать материнской точкой электричества для других систем и оборудования.

Или концевые. Снабжаются двумя радиальными линиями передачи от подстанции, находящейся в недалекой доступности.

  • Промежуточные

Берут энергию от пары соседних установок с помощью вводов. Подразделяются на транзитные (с включением через рассечку кабеля) и отпаечные (подключаемые к ответвлениям линии).

По тяговой системе электричества подстанции РЖД делят на:

  • тока постоянного (3,3 кВ)

Запитывание подводится напрямую через кабели или воздушные линии (110-220 кВ) либо посредством трансформатора (до 110 кВ).

  • тока переменного (25 или 2 по 25 кВ)

Не используют преобразующий узел, следовательно, не способны выпрямлять синусоидные характеристики.

  • стыковые (используют оба типа тока, соответствующее заземление).

По виду преобразователя тяговая подстанция ржд может быть:

  • выпрямительная

Обеспечивают требования стационарных подстанций, стоящих на определенных точках магистрали.

  • выпрямительно-инверторная

Чаще всего используется в передвижных составах для рекуперации в независимую энергию торможения у электровозов.

Способ трансформации может быть одноступенчатым (6, 10, 35 кВ) или двухступенчатым (110, 220 кВ).

По способу обслуживания тяговые устройства ржд могут нуждаться в контролирующем персонале постоянно, подразумевать слежение из удаленных пунктов с вынужденным вмешательством или исключить требования участия человека вовсе.

Структура

Тяговая подстанция ржд снабжается 2-6 вводами токами, устройствами распределения высокого и низкого напряжения, преобразовательным компонентом и фидерами.

Инструкция обуславливает, что РУ ВН необходимо для питания тягового агрегата железной дороги, трансформатора. РУ НН требуется для работы с нетяговыми потребителями.

Преобразовательные элементы выпрямляют ток, возвращают электричество рекуперации на самостоятельное торможение.

Фидеры помогают усилить заземление и присоединить в РУ не только тяговую подстанцию, но и прочие внешние потребители энергии, расположенные в районе железной дороги.

Посмотрите видео на данную тему

Схемы питания

Технологические требования определяют, что максимальный промежуток между пунктами подстанций не должен превышать 15 км при постоянном и 50 км при переменном токе (зависит от объема движения участка). При этом заземление может происходить по одноцепной или двухцепной инструкции.

Одноцепные — не более 3 транзитных пунктов между опорными точками.

Двухцепные — не больше 5 транзитных (MAX 2) и отпаечных (MAX 3) подстанций при 110-220 кВ общей и раздельной опоры постоянного тока; не более 3 транзитных (MAX 2) и 1 отпаечной подстанции при 110 кВ раздельной опоры тока переменного типа.

Пример одноцепной ЛЭП:

Вариант схемы питания ЛЭП

Пример двухцепной ЛЭП:

Пример двухцепной ЛЭП

Где, 1- нейтральная вставка; 2-продольная ЛЭП; 3- состав электротяги; 4- цепь (рельсы) возвратного тока; 5 и 6-опорная тяговая и промежуточная подстанция соответственно.

Наземного транспорта

Наземного транспортаТяговая подстанция наземного транспорта поддерживает электроснабжение пассажирского транспорта троллейбусного и трамвайного типа. Номинальным напряжением токоприемника таких средств передвижения принята величина в 550 В. Троллейбусы и трамваи используют постоянный ток, который преобразуется из трехфазной переменой энергии 6 или 10 кВ. Обеспечение происходит с помощью ЛЭП воздушного и кабельного видов через специальное или естественное заземление.

Классификация

По образу обслуживания:

  • автоматизированные

Инструкции таких систем исключают человеческое вмешательство в основной процесс. Аварийные, установочные и ремонтные работы проводит электромонтер. В остальном требуется только наблюдение. Используются редко ввиду ненадежности, в основном на низкоинтенсивных и малозначимых линиях. Кроме того, реконструкция тяговой подстанции с автоматизированным управлением бывает осложнена поиском уязвимого места.

  • с обслуживающим персоналом

В данном случае требуется не только электромонтер тяговой подстанции для периодического участия, но и персонал для постоянного контроля. Автоматические программы встраиваются частично под определенные функции. Такой выбор конструкции обусловлен нерациональностью использования иных систем в условиях небольших городов. Также данный вариант иногда выбирается как более надежный для больших управляющих подстанций.

  • телеуправляемые

Очень крупные системы электротранспорта зачастую управляются дистанционно. Инструкции управления строятся таким образом, что сигналы на подстанции подаются из районных подразделений. Непосредственно на точках персонал не присутствует. Электромонтер тяговой подстанции проводит только установку и ремонты компонентов линии.

По структуре выделяется две группы оборудования:

  • одноагрегатные

Применимы в условиях, когда централизованное энергоснабжение невозможно или не требуется. Не способны гарантировать надежную мощность, обесточивают всю сеть при выходе из строя. Часто включаются в технологические карты в вылетных местах линий, но строительство не использует их для больших форматов ЛЭП. Электромонтер тяговой подстанции требуется постоянно для наблюдения и ремонта.

  • многоагрегатные

Встречаются варианты с разным количеством оборудования от 2 до 4 и более. Работа такой подстанции бесперебойна, поскольку при выключении одного компонента подключается другой. Тем же самым достигается гибкая мощность в перегруженные, скачковые моменты. Затраты на строительство с обслуживанием гораздо ниже однокомпонентных комплексов, хотя заземление сложнее.

По расположению:

  • наземные (открытые или закрытые),
  • подземные.
Структура

Тяговые объекты трамваев, троллейбусов имеют ввод через коммутатор. Карты включают разъединители линий и шин, выключатель высокого вольтажа. Большинство подстанций снабжено двумя точками такого типа (основной и резервной). Переход между ними осуществляется автоматикой. Количество вводов может быть увеличено до трех.

После коммутатора следует распределительные агрегаты ВН и постоянного тока. Технологические карты разрабатываются по разным вариантам с одной или двумя (отрицательной и положительной) секциями шин. Возможно их раздельное подключение или одновременное функционирование. Надежными считаются карты с 2 и более секциями. Они не требуют отключения всей подстанции для ремонта одной части.

Следующим подключается преобразовательный агрегат из трансформатора и определителя. Количество этих элементов решает мощность структуры. Вторичная обмотка дает шестифазное напряжение. Большие объекты часто снабжаются дополнительной шиной, чтобы электромонтер тяговой подстанции мог проводить ремонт быстрее и легче.

Заземление главной шины подстанции для троллейбусов проводится через балласт сопротивления. Аналогичное заземление для трамваев не требуется, поскольку там эта операция проходит естественным путем посредством рельсов.

Фидерами тяговых комплексов наземного транспорта выступают надземные и подземные кабели, а также воздушные линии. Количество колеблется от 1-2 при децентрализованном снабжении до 10 для централизованной карты. Фидеры способны занимать функционирующее и резервное положения, что удобно для обслуживания без длительной остановки линейной запитки.

Схемы питания

Принципиальная схема снабжения наземного электротранспорта строится по следующему принципу. Электростанция (1) подает ток переменного вида. Подстанция трансформатором (2) повышает напряжение энергии до оптимального уровня, передает на удаленные расстояния по ЛЭП (3). Рядом с точкой потребления напряжение падает от действий следующей трансформаторной подстанции (4). Затем по воздушным линиям или кабелям (5) энергия переходит на следующую тяговую станцию (6). По дальнейшим ЛЭП (7) ток переходит в контакты (8) и рельсы(10), питает движущий состав (9). Рельсовая сеть при этом выходит на отсасывающую линии (11). У троллейбусов вместо рельсов через заземление применяется второй контактный провод.

принципиальная схема питания

Метрополитена

МетрополитенаПодстанция метрополитена преобразует ток из переменного в постоянный аналогично комплексу поверхностного транспорта, но имеет характерные отличия.

Классификация

По назначению:

Ток на преобразование поставляет городское электроснабжение. Номинальный показатель напряжения равен 825 В. Энергия идет к тяговому составу метрополитена.

  • понизительные

Ток поступает от тяговой точки, трансформируется напряжением до 220, 133 и 400 В. Энергия применяется для подпитки осветительных, СЦБ, силовых устройств метрополитена. Располагаются у станций, возле эскалаторов с машинными залами, в перегонах или при депо.

  • совмещенные (тяговопонизительные)

Объединяет обе карты в одну по структуре и функциям. Наиболее выгодно в применении на практике.

По расположению:

  • подземные,
  • наземные.
Структура

Основными составными частями тяговых систем метрополитена являются РУ собственных нужд, переработки тока 6-10 кВ и 825 В, аккумуляторы, блоки, отвечающее за заземление, преобразование, понижение мощности электричества.

В технологические карты наземных подстанций метрополитена включаются системы шин одинарного строения. По инструкции, нормальное состояние секционного переключателя в режиме «включено». Запитывание проходит по двум ЛЭП от единственного источника электричества. Вводы есть у обеих секций, работают параллельно. Резервом выступает перемычка кабеля, связывающая шину с соседней тяговой точкой. Элементы оборудования размещается двухэтажно: внизу трансформаторы, теле- и автоуправление, вверху – щиты нужд, батареи, вентиляция, выпрямители, подстанции метрополитена. Сигнализации, шкафы управления в типовые технологические карты подключаются к фасадным частям устройств. Кабельные протяжки, согласно инструкции безопасности, относятся в подвальные помещения.

Подземные комплексы питают дороги метрополитена от 1 источника по 2 параллельным ЛЭП. Защита линий максимально выправлена, выключатели секций шин снабжены выпрямителями из кремния. Одна из секций, в строгом соответствии инструкции, подчиняется другой энергосистеме по смежной перемычке. В структуре карты присутствуют автоблокирующие устройства, трансформаторы освещения, силовых и централизованных приборов.

При мелком заложении инструкции обязывают проводить строительство по прямоугольному поперечному сечению. Глубокое заложение переводит строительство в формат круглого сечения с отделкой бетоном, металлическим тюбингом или чугуном. Вход в подстанцию – со станции через специальную дверь. Вентиляция замкнутая.

В заключении еще один материал про схемы питания

Схемы питания

Типовая схема размещения тяговых подстанций на линии метрополитена

Типовая схема размещения тяговых подстанций на линии метрополитена

СТП — совмещённая тягово-понизительная подстанция,

КП — связующая перемычка кабеля

Инструкции эксплуатации тяговых подстанций в метро обязывают рассчитывать мощность так, чтобы всегда оставался резерв питания. Для этого используются двойные линии с кабельными перемычками. Одна ЛЭП питает подстанцию, вторая связана с другим источником и включается по необходимости. Требования дополнительных трат электричества на освещение, эскалаторы, работу водоотливов, вентиляции и прочих систем обуславливают установку 3 и более подстанций по протяженности дороги и вестибюлей. Перемычки позволяют распределять мощность рационально, выравнивать разницу напряжения, избегать перебоев.

generatorexperts.ru

Тяговая подстанция и ее инструкция

Электротехническая снабжающая инфраструктура предназначена для обслуживания потребителей непосредственно от источников энергии. В качестве последних могут выступать как автономные генераторы, так и полноценные тепловые, гидрологические и атомные станции. При этом магистральные сети редко используются для питания конечных потребителей. Распределением энергии для снабжения транспортных узлов применяется тяговая подстанция с подходящими для конкретного объекта характеристиками.

тяговая подстанция

Устройство подстанции

Техническое обеспечение подстанции в большинстве случаев ориентируется на прием электроэнергии порядка 110-220 кВ. Также существуют и маломощные установки, предназначенные для сетей с напряжением 35 кВ. В зависимости от потенциала, они могут иметь от 2 до 6 пунктов ввода – это малые тупиковые станции, входящие в структуру одного комплекса. За распределение энергии отвечают понижающие трансформаторы и преобразователи. Причем не обязательно распределительные устройства должны отвечать за поставки энергии потребителям. Часть из них работает на поддержание работоспособности местных мощностей. Кроме этого, устройство тяговых подстанций предусматривает наличие инверторов и выпрямителей. Их задачи сводятся к выпрямлению тока под нужды конкретного потребителя. Также они могут обеспечивать возврат в общую сеть энергии, которая генерируется в результате рекуперативного торможения местной линии. Для обеспечения коммуникации распределительной инфраструктуры подстанции с потребляющими объектами применяются фидерные установки.

Разновидности

тяговая подстанция железной дороги

Одна из базовых классификаций предполагает разделение подстанций по способу подсоединения к магистральной линии энергообеспечения. В частности, выделяют узловые, концевые и промежуточные объекты. Узловые поддерживают прием и распределение энергии по трем каналам в диапазоне 110-220 кВ. Они также могут выступать источником тока для других тяговых станций. Концевые объекты работают с двумя линиями, а промежуточные предназначены для связки разделенного контура – между источником энергии и той же подстанцией. По системе электротяги выделяют станции постоянного и переменного тока. Отличия между ними заключаются в том, что тяговая подстанция постоянного тока в обязательном порядке оснащается распределительными устройствами. Установки, работающие с переменным током, обслуживают сети с напряжением порядка 27 кВ и могут устанавливаться друг от друга на расстояниях до 50 км.

Сферы применения подстанций

оборудование тяговых подстанции

Основным направлением использования тяговых распределяющих подстанций является электрифицированный транспорт и смежная с ним инфраструктура. Основу источников такого энергообеспечения составляют станции, распределяющие постоянный ток. Они устанавливаются вдоль транспортных линий и обеспечивают энергией электровозы, троллейбусы, трамваи и комплексы железных дорог. В свою очередь, тяговые подстанции переменного тока чаще применяются для обслуживания телемеханики и автоматики, входящей в ту же инфраструктуру. К примеру, это могут быть сигнальные стрелки, светофоры и линии связи. Это вовсе не значит, что на станции переменного тока ложится менее ответственная задача. В плане силового потенциала они проигрывают аналогам с постоянным током, однако их энергетический потенциал более стабилен и устойчив к нагрузкам.

Подстанции для железных дорог

Большинство объектов такого типа обслуживают железнодорожные пути. Они служат для распределения, преобразования и непосредственного энергообеспечения электроподвижного состава и нежелезнодорожных потребителей. Установки для распределения постоянного тока монтируются вдоль линий с дистанцией порядка 10-15 км. Этот интервал может меняться в зависимости от загруженности путей и их назначения. Источником энергии также выступают внешние магистральные сети, после чего энергия направляется на трансформатор. Далее следует этап преобразования, после чего электроэнергия отправляется в контактную сеть. Важно отметить, что тяговая подстанция железной дороги характеризуется большими объемами энергии рекуперативного торможения. То есть возникает необходимость организации технических средств, способных также стабильно переправлять энергию обратно на главные магистрали. Эту задачу выполняют инверторы – как правило, через выключатели контактной сети в автоматическом режиме.

устройство тяговых подстанций

Комплектное оснащение

Помимо основной электротехнической начинки в виде преобразователей, выпрямителей и других обслуживающих контактную сеть устройств, подстанции дополняются средствами защиты и противопожарным оборудованием. Причем эти средства требуются не только для локального поддержания защитных функций, но и для обеспечения возможности оказания доврачебной медпомощи. Защитное оборудование тяговых подстанций может включать в себя релейные устройства, автоматические выключатели, сигнализационную аппаратуру и т. д. В структуре современных подстанций действуют датчики, которые фиксируют факты перегрузок, перегревов и выхода из строя отдельных сегментов телемеханики.

Эксплуатация подстанций

тяговые трансформаторные подстанции

Подстанции могут управляться несколькими способами. Современные объекты такого типа обслуживаются через пульты дистанционного управления или с помощью автоматизированной аппаратуры. Применяется и традиционный способ контроля через персонал. Данный метод управления чаще используется на небольших станциях в малых городах – по причине невозможности организации автоматизированного обеспечения. Впрочем, крупные мегаполисы тоже может снабжать тяговая подстанция с прямым обслуживанием персоналом по причине риска их аварийного отключения. В целях повышения надежности используется комбинированная схема управления, в которой задействуются и автоматизированные средства с дистанционным управлением, и персонал. В данном случае все процессы отслеживаются контролером-наблюдателем, который принимает меры независимо от автоматики в экстренных ситуациях.

Инструкция по техобслуживанию подстанции

тяговая подстанция постоянного тока

Обслуживание осуществляется в соответствии с графиком проведения профилактического осмотра, предназначенного для конкретного объекта. В типовой набор мероприятий, входящих в программу техобслуживания включается ревизия оборудования, испытательные работы, исправление мелких неполадок и выявление проблемных участков, которые будут подробнее осмотрены уже в ходе планового ремонта. Для долгосрочной перспективы в рамках учета состояния оборудования ведется журнал, в котором фиксируется динамика результатов проверки. В обязательном порядке при выполнении профилактических работ тяговые трансформаторные подстанции подвергаются чистке от загрязнений, на отдельных участках обновляются расходные материалы и устанавливается более современное оборудование.

Проведение ремонтных работ

На момент проведения капитального ремонта ответственное лицо получает документ с указанием результатов предыдущих испытаний. На основе его анализа инженер выносит заключение с указанием проблемных участков, на которых будут проводиться ремонтные операции. На базовом уровне осуществляется обновление болтовых, контактных и сварных соединений. При выполнении текущего ремонта производится восстановление узлов крепления, устранение трещин в изоляции, армирование уплотнений и швов. В крайних случаях тяговая подстанция может подвергаться реконструкции с заменой основного оборудования. Обычно подобные мероприятия производятся после изменения параметров сети, когда повышаются или понижаются значения напряжения. Распространена также и модернизация в рамках расширения спектра задач станции.

Заключение

тяговые подстанции переменного тока

На сегодняшний день тяговые средства распределения электроэнергии являются оптимальным инструментом для снабжения транспортной инфраструктуры. В первую очередь это касается железнодорожных путей. Подключенная к стабильной внешней сети тяговая подстанция способна обслуживать сразу несколько потребителей, в том числе распределительное оборудование. В плане технологической модернизации это гибкие объекты, позволяющие вносить изменения как в аппаратную инфраструктуру, так и в средства управления. Наиболее современные комплекты тяговых установок поддерживают полноценное автоматизированное управление, что снижает затраты на их эксплуатацию и содержание.

fb.ru

Тяговая подстанция - это... Что такое Тяговая подстанция?

Тя́говая подста́нция — в общем случае, электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии. Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования тока (только для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

Тяговые подстанции железной дороги

Тяговые подстанции постоянного тока

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 25—50 км[источник не указан 120 дней].

Это расстояние зависит, как от размеров движения поездов, так и от профиля пути. Получают электроэнергию от подстанций РАО «ЕЭС России» по воздушным и кабельным линиям электропередачи напряжением 6—220 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство. При напряжении питающей сети 110 или 220 кВ электроэнергия поступает на понижающий трансформатор. С понижающего трансформатора (а при питающем напряжении 6-35 кВ - напрямую) электроэнергия поступает на тяговый трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель). С преобразовательного агрегата выпрямленный ток подаётся на основную и резервную системы шин и распределяется в контактную сеть через быстродействующие автоматы. В Российской Федерации номинальное напряжение выпрямленного тока железнодорожных тяговых подстанций нормируется Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации и установлено на уровне 3300В.

Тяговые подстанции переменного тока

Тяговые подстанции переменного тока имеют то же предназначение, что и подстанции постоянного тока, за исключением того, что в них отсутствуют преобразовательные агрегаты для выпрямления тока. Расстояние между подстанциями составляет 50-120 км. Номинальное напряжение, подаваемое в контактную сеть 27500 В. Подстанции переменного тока питаются по линиям напряжением 110 или 220 кВ. Первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду, нейтраль заземляется. Вторичные обмотки соединены в треугольник, фаза C заземляется и соединяется с рельсами железной дороги без каких-либо коммутационных аппаратов. Напряжение фаз A и B через открытое распределительное устройство подается в контактную сеть двух путей соответственно, а также в линию ДПР ("Два Провода -- Рельс") для питания нетяговых потребителей.

Как правило, силовые трансформаторы имеют третью обмотку — 6, 10, реже 35 кВ, так как на железной дороге имеется множество других потребителей, кроме электровозов. Во-первых, это автоматика и телемеханика дороги — светофоры, стрелки, связь. Эти потребители требуют качественного и стабильного напряжения, для их снабжения прокладываются линиии СЦБ (Сигнализация-Централизация-Блокировка) напряжением 6 или 10 кВ, которые запитываются через повышающий трансформатор 0,23(0,4)/6(10) кВ от сети собственных нужд подстанции.

Во-вторых, прочие потребители — отопление и освещение станций, переездов и так далее, а также сторонние потребители. Для их подключения используются либо фидеры ДПР напряжением 27,5 кВ, либо специальные линии ПЭ (Продольное Электроснабжение) на напряжении 6 или 10 кВ.

Исторически сложилось так, что тяговые подстанции в России иногда были единственными источниками электрической энергии приемлемого уровня напряжения для последующего распределения электроэнергии, поэтому на большинстве тяговых подстанций имеется распределительное устройство для распределения и дальнейшей транспортировки электрической энергии напряжением 0,23 - 35 кВ как железнодорожным, так и нежелезнодорожным потребителям.

Тяговые подстанции метрополитена

В метро тяговые подстанции выдают постоянное напряжение 825В.

Тяговые подстанции наземного электротранспорта

Тяговые подстанции трамваев и троллейбусов выдают постоянное напряжение 600В.

Тяговые подстанции в истории и культуре

Тяговая подстанция № 11, известная как «Блокадная подстанция», расположена по адресу: Санкт-Петербург, набережная реки Фонтанки, 3, лит. А. На здании размещается мемориальная доска «ПОДВИГУ ТРАМВАЙЩИКОВ БЛОКАДНОГО ЛЕНИНГРАДА. ПОСЛЕ СУРОВОЙ ЗИМЫ 1941—1942 ГОДА ЭТА ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ ДАЛА ЭНЕРГИЮ В СЕТЬ И ОБЕСПЕЧИЛА ДВИЖЕНИЕ ВОЗРОЖДЕННОГО ТРАМВАЯ».

16 декабря 2010 года Совет по сохранению культурного наследия Санкт-Петербурга одобрил большинством голосов снос здания ради строительства гостиницы[1].

Примечания

Литература

  • Загайнов Н.А., Финкельштейн Б.С. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. — издание третье, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1978. — 336 с. — 7000 экз.
  • Гуревич В. И. Устройства электропитания релейной защиты: проблемы и решения. — М.: Инфра-Инженерия, 2012. — 288 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-9729-0043-5

dik.academic.ru

Тяговая подстанция

Тя́говая подста́нция — в общем случае, электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии.

Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования (выпрямления) тока (для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

Содержание

  • 1 Тяговые подстанции железной дороги
    • 1.1 Классификация
    • 1.2 Схемы питания тяговых подстанций
    • 1.3 Структура тяговых подстанций
    • 1.4 Тяговые подстанции постоянного тока
    • 1.5 Тяговые подстанции переменного тока
  • 2 Тяговые подстанции наземного электротранспорта
    • 2.1 Классификация
    • 2.2 Структура подстанции
      • 2.2.1 Ввод
      • 2.2.2 Распределительное устройство высокого напряжения
      • 2.2.3 Преобразовательные агрегаты
      • 2.2.4 Распределительное устройство постоянного тока
      • 2.2.5 Фидеры
  • 3 Тяговые подстанции метрополитена
    • 3.1 Классификация
      • 3.1.1 Тяговые подстанции
      • 3.1.2 Понизительные подстанции
      • 3.1.3 Тяговопонизительные подстанции
    • 3.2 Схемы питания подстанций
    • 3.3 Структура подстанций метрополитена
      • 3.3.1 Наземные тяговые подстанции
      • 3.3.2 Подземные тяговопонизительные подстанции
      • 3.3.3 Подземные понизительные подстанции
  • 4 Тяговые подстанции в истории и культуре
  • 5 Примечания
  • 6 Литература

Тяговые подстанции железной дороги

Тяговая подстанция железной дороги предназначена для распределения, преобразования электроэнергии, питания тяговых (электроподвижного состава) и нетяговых железнодорожных, а также нежелезнодорожных потребителей. Тяговые подстанции железной дороги получают электроэнергию от энергосистем через систему внешнего электроснабжения, после чего энергия распределяется между тяговыми (через систему тягового электроснабжения) и нетяговыми потребителями.

Классификация

По способу присоединения к системе внешнего электроснабжения:

  • Опорная (узловая) – получает питание от сети внешнего электроснабжения по трём и более линиям электропередачи напряжением 110 или 220 кВ, и служит источником питания для других тяговых подстанций.
  • Тупиковая (концевая) – получает питание по двум радиальным ЛЭП от соседней подстанции.
  • Промежуточная– получает питание по вводам от двух соседних подстанций.

Промежуточные в свою очередь делятся на:

  • Транзитная (проходная) – включается в рассечку ЛЭП.
  • Отпаечная – подключается к отпайкам или ответвлению ЛЭП.

По системе электрической тяги:

  • Постоянного тока 3,3 кВ
  • Переменного тока 25кВ
  • Переменного тока 2х25 кВ
  • Стыковые

По типу преобразователей:

  • Выпрямительные
  • Выпрямительно-инверторные

По значению питающего напряжения:

6, 10, 35, 110, 220 кВ

По системе управления:

  • Телеуправляемые
  • Нетелеуправляемые

По способу обслуживания:

  • Без дежурного персонала
  • С дежурством на дому
  • С постоянным дежурным персоналом

По типу:

  • Стационарные
  • Передвижные

Схемы питания тяговых подстанций

Максимальное расстояние между соседними тяговыми подстанциями: 15 км на постоянном токе и 50 км – на переменном.

Каждая тяговая подстанция получает питание от двух независимых источников, так как электрифицированные железные дороги являются потребителем первой категории.

Питание тяговых подстанций может осуществляется по одноцепной ЛЭП, двухцепной ЛЭП на общих и на раздельных опорах.

При питании от одноцепной линии между опорными подстанциями располагаются не более трёх транзитных подстанций.

При питании от двухцепной линии на общих опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге как на переменном, так и постоянном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге на постоянном и трех — на переменном токе.

При питании от двухцепной линии на раздельных опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электротяге как на постоянном, так и на переменном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электрической тяге на постоянном и трех (2 транзитные 1 отпаечная) — на переменном токе.

Структура тяговых подстанций

Ввод

На тяговые подстанции железной дороги поступает энергия напряжением 110, 220 кВ, на некоторые старые тяговые подстанции постоянного тока может поступать напряжение 35 кВ.

Тяговые подстанции имеют от 2 (на транзитных, отпаечных, тупиковых подстанциях) до 6 (на опорных подстанциях) вводов.

Распределительное устройство высокого напряжения

Обычно это РУ 110 или 220 кВ, от них через понизительный трансформатор энергия поступает на РУ 6 (10), 35 кВ, а также на тяговое РУ 27,5 кВ.

На некоторых подстанциях постоянного тока РУ высокого напряжения может быть 35 кВ, в этом случае от него питаются: через преобразовательный агрегат тяговое РУ 3,3 кВ, трансформаторы собственных нужд, РУ 6 (10) кВ, а также нетяговые потребители.

Схемы РУ высокого напряжения различаются в зависимости от типа подстанции.

Распределительные устройства низкого напряжения

На тяговых подстанциях переменного тока РУ 6 (10) и 35 кВ используются только для питания нетяговых потребителей.  Для питания тяговых потребителей, а также трансформаторов собственных нужд используется РУ 27,5 кВ.

На тяговых подстанциях постоянного тока РУ 6 (10) кВ используются для питания: через преобразовательный агрегат РУ 3,3 кВ, трансформаторов собственных нужд, а также нетяговых потребителей. РУ 35 кВ используется только для питания нетяговых потребителей, за исключением случаев, когда РУ 35 кВ является основным.

Преобразовательные агрегаты

Выпрямители и инверторы, используются на тяговых подстанциях постоянного тока для питания РУ 3,3 кВ выпрямленным током и для возврата энергии, вырабатываемой при рекуперативном торможении из контактной сети в общую сеть переменного тока.

Фидеры

Фидеры используются для присоединения к распределительным устройствам тяговой подстанции контактной сети и других потребителей электроэнергии.

Тяговые подстанции постоянного тока

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 10—15 км одна от другой. Это расстояние зависит, как от объёмов движения поездов, так и от профиля пути. Получают электроэнергию от подстанций ФСК «ЕЭС России» по воздушным и кабельным линиям электропередачи напряжением 6—220 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство.

Далее электроэнергия поступает на понижающий трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель). С преобразовательного агрегата выпрямленный ток подаётся на основную и резервную системы шин и распределяется в контактную сеть через быстродействующие выключатели.

В связи с широким использованием на современном электротранспорте рекуперативного торможения, на тяговых подстанциях (в основном железнодорожных) начинают использоваться инверторы, передающие энергию из контактной сети в общую сеть переменного тока. Выключение выпрямителя и включение инвертора производится автоматически при повышении напряжения контактной сети выше номинального.

В Российской Федерации номинальное напряжение тяговой сети железных дорог установлено на уровне 3300 В Правил

www.turkaramamotoru.com

Тяговая подстанция её виды и особенности выбора и монтажа

Тяговая подстанция выполняет ключевую задачу по преобразованию электроэнергии с целью ее подачи в контактную сеть для питания электротранспорта (наземного и подземного). Это отдельное направление техники, главная функция которой заключается в понижении значения напряжения, а при необходимости и в выпрямлении тока, если предполагается эксплуатация установки, работающей на постоянном токе.

Где может использоваться

Тяговая подстанция – это отдельная разновидность оборудования, которое представляет собой источник электроэнергии для всех видов электротранспорта. Но для каждого направления предполагается особый вид подобной техники. Располагаться могут ТП по всей протяженности дороги с интервалом от 25 до 50 км. Периодичность, с которой монтируется тяговая подстанция, определяется несколькими факторами, среди них: профиль железной дороги, размеры и целевое назначение транспортного средства.

Смотрим видео, область применения и виды ТП:

В качестве основных направлений, которые подразумевают установку данного вида оборудования, выступают:

  • Железнодорожный транспорт;
  • Метрополитен;
  • Наземный электротранспорт (трамваи, троллейбусы).

Тяговая подстанция может быть представлена разными исполнениями, отличными по техническим характеристикам. При этом целесообразность установки того или иного варианта определяется соответствием основных параметров уровню предполагаемой нагрузки, а также условиям эксплуатации.

Обзор видов ТП

Тяговая подстанция в первую очередь подразделяется на две группы:

  1. Постоянного тока.
  2. Переменного тока.

Первый из названных вариантов включает оборудование, рассчитанное на 6-220 кВ. При этом питание осуществляется по ЛЭП воздушного и кабельного типа. В случае когда напряжение ниже порога 110 кВ, требуется понижение, соответственно, электроэнергия сначала проходит этап понижения значения электрических параметров при участии трансформатора. В прочих ситуациях энергия направляется сразу в распред. устройство. Тяговая разнотипная подстанция переменного тока по большому счету сходна с оборудованием этого рода, функционирующим на постоянном токе, за единственным исключением, которое состоит в отсутствии преобразующего узла для выпрямления электрических характеристик.

ТП для железной дороги

Подстанция для железной дороги и прочего электротранспорта

Тяговая разнотипная подстанция встречается и в других исполнениях, разделение при этом осуществляется по целевому назначению транспорта:

  1. Оборудование для железной дороги. Встречается в следующих вариантах:
  • Опорная – может выступать в качестве источника питания для других установок;
  • Тупиковая – получает электроэнергию от рядом стоящей подстанции;
  • Промежуточная – питается от двух ближайших установок.
  1. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. Оборудование данного вида также существует в нескольких исполнениях:
  • С необходимостью участия обслуживающего персонала;
  • Полностью автоматизированные;
  • ТП для трамвая и троллейбуса, которые не требуют участия в работе оборудования персонала и представляют телеуправляемую технику.
  1. Установки для метрополитена. Различают следующие виды подобной техники:
  • Тяговая;
  • Понизительная;
  • Тягово-понизительная.

В первом случае представлена тяговая распределительная подстанция, питание которой осуществляется посредством городских электросетей. Второй из названных вариантов предполагает получение тока больших значений от тяговой установки, который в дальнейшем понижается до уровня 400-230 В, чего достаточно для силовых и осветительных приборов.

Технические характеристики

Тяговые подстанции трамвая, метро и троллейбуса и железнодорожного транспорта имеют ряд параметров, по которым подбирается требуемый вариант. Кстати, если сравнивать их с таким оборудованием, как столбовые подстанции СТП, которые питаются переменным током и представлены исключительно лишь тупиковым вариантом конструкции, то ассортимент будет весьма широк, что несколько затрудняет выбор.

Смотрим видео, конструкция и устройство подстанции:

Для ориентации в большом количестве исполнений нужно четко представлять, какие нагрузки будут оказываться на технику данного вида, в соответствии с чем определяются параметры оборудования:

  • величина сопротивления и напряжения на шинах, куда подается уже выпрямленный ток;
  • тяговая подстанция метро, железной дороги и прочего электротранспорта характеризуется внутренним сопротивлением, а также сопротивлением отсасывающего фидера и сглаживающего узла, посредством данных величин можно получить значение сопротивления всей установки, суммировав их;
  • тяговые подстанции метро и РЖД отличаются по количеству используемых в конструкции трансформаторов и распред. устройств;
  • напряжение всей установки является расчетной величиной и определяется из формул;
  • мощность короткого замыкания.

Для сравнения, определяющими параметрами для такого оборудования, как столбовые трансформаторные подстанции, являются: общая мощность, а также значения высшего и низшего напряжения.

Существует несколько исполнений такой техники, отличных по данным параметрам: с напряжением 6 или 10 кВ по высокой стороне, а также с напряжением 0,23 или 0,4 кВ по низкой стороне. По таким же критериям подразделяется и мачтовая трансформаторная подстанция.

Как выглядит структурная схема

Структурная схема подстанции

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).

Аналогичные действия выполняются в случае, когда выбирается мачтовая трансформаторная подстанция типовой проект также будет в большей мере состоять из расчетной части.

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.

Нормы по производству и приемке строительных и монтажных работ

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.

generatorvolt.ru

Тяговые подстанции: назначение, характеристики, схемы

Тяговая подстанция представляет собой аппарат, предназначенный для преобразования и подачи электроэнергии в сеть электротранспорта. Это специализированное оборудование, применяемое железной дорогой, трамвайными, троллейбусными системами. Также оно устанавливается на все подстанции метрополитена. Тяговая подстанция может понижать напряжение до приемлемого уровня или преобразовывать переменный в постоянный ток.

Пример тяговой подстанции РЖД

Область применения

Тяговая подстанция имеет ряд особенностей. На ее устройство влияет область эксплуатации и назначение. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса, поездов метро и РЖД могут значительно отличаться.

Для электрифицированных железных дорог характерна установка ТП через каждые 25-50 км. Проектирование сети выполняется в соответствии с рядом требований. Технологические карты расстановки зависят от профиля железной дороги, ее размеров и особенностей транспорта.

По факторам назначения оборудование тяговых подстанций относят к одной из трех групп. К первой категории относятся тяговые подстанции метрополитена. Во вторую группу входит оборудование для железной дороги. К третьей категории относятся установки для наземного городского транспорта.

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.

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.

Рекомендации по проектированию

Для правильного проектирования установки недостаточно одной только мощности трансформатора. Следует учитывать целый перечень параметров, которые влияют на работу оборудования. К ним относится следующее:

  • Величина напряжения, сопротивления на шинах, в которые подается ток.
  • Сама подстанция обладает определенным уровнем сопротивления, а также сопротивлением фидера, сглаживающего узла. При выборе установки необходимо учитывать общую сумму этого параметра.
  • В конструкции может применяться разное количество трансформаторов, распределителей. При выборе учитывают условия эксплуатации техники.
  • При помощи общепризнанных формул необходимо рассчитывать общую величину требуемого напряжения установки.
  • Мощность короткого замыкания также берется во внимание.

В большинстве случаев учитывают общую мощность оборудования, а также показатели низшего и высшего напряжения.

Структура

Описание типовых схем представленных аппаратов достаточно сложное. Однако можно выделить общие черты. Подключение в системе производится в соответствии с особенностями транспорта, для которого применяется агрегат.

Распределитель состоит из трех блоков. В первом находится устройство, принимающее высокое напряжение, во втором отсеке – трансформатор, а в третьем – выход для электроэнергии с заданными характеристиками. Предусмотрен всего один выключатель. На вводе присутствует разъединитель.

Соединение первичных обмоток выполняется по схеме звезда. Нулевая фаза обязательно заземляется. Вторичные обмотки соединяются в виде треугольника. Одну из фаз заземляют и подводят к рельсу. В метрополитене для этого предусмотрено наличие особого контактора. Этот рельс предназначен исключительно для снятия напряжения электровозом.

Другие фазы подают ток в два воздушных кабеля. Их иногда применяют для снабжения электроэнергией других потребителей, но в основном по воздушным проводам тяговые подстанции обеспечивают питание троллейбусов. Для трамвая этот процесс предполагает задействовать один воздушный провод и один наземный рельс. В большинстве стран мира напряжение для такой сети составляет 550 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.

Количество агрегатов

На узлах подачи электроэнергии наземному и подземному транспорту применяются установки с различным количеством аппаратов. Встречаются как одноагрегатные, так и многоагрегатные сооружения. Первая разновидность применяется на ответвлениях, где не нужно обеспечивать централизованного снабжения. Обоснование их применения сомнительно, так как они не обеспечивают высокую надежность питания. Если агрегат выйдет из строя или потребуется произвести его техобслуживание, будет обесточена вся линия. Поэтому такие установки применяют достаточно редко.

Гораздо чаще можно встретить двухагрегатные питающие установки. Существуют подстанции с тремя, четырьмя трансформаторами. Это значительно повышает надежность линии. Они обеспечивают бесперебойную подачу тока даже при выходе из строя или обслуживании одного агрегата.

В моменты повышения нагрузки до максимума многоаппаратные схемы отличаются высокой гибкостью. Такой подход позволяет удешевить строительство и эксплуатацию оборудования.

Рассмотрев особенности и разновидности тяговых подстанций, можно оценить важность их правильного выбора и эксплуатации в сетях городского и государственного транспорта.

protransformatory.ru

Тяговая подстанция Википедия

Тя́говая подста́нция — в общем случае, электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии.

Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования (выпрямления) тока (для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

Тяговые подстанции железной дороги

Тяговая подстанция железной дороги предназначена для распределения, преобразования электроэнергии, питания тяговых (электроподвижного состава) и нетяговых железнодорожных, а также нежелезнодорожных потребителей. Тяговые подстанции железной дороги получают электроэнергию от энергосистем через систему внешнего электроснабжения, после чего энергия распределяется между тяговыми (через систему тягового электроснабжения) и нетяговыми потребителями.

Классификация

По способу присоединения к системе внешнего электроснабжения:

  • Опорная (узловая) – получает питание от сети внешнего электроснабжения по трём и более линиям электропередачи напряжением 110 или 220 кВ, и служит источником питания для других тяговых подстанций.
  • Тупиковая (концевая) – получает питание по двум радиальным ЛЭП от соседней подстанции.
  • Промежуточная– получает питание по вводам от двух соседних подстанций.

Промежуточные в свою очередь делятся на:

  • Транзитная (проходная) – включается в рассечку ЛЭП.
  • Отпаечная – подключается к отпайкам или ответвлению ЛЭП.

По системе электрической тяги:

  • Постоянного тока 3,3 кВ
  • Переменного тока 25кВ
  • Переменного тока 2х25 кВ
  • Стыковые

По типу преобразователей:

  • Выпрямительные
  • Выпрямительно-инверторные

По значению питающего напряжения:

6, 10, 35, 110, 220 кВ

По системе управления:

  • Телеуправляемые
  • Нетелеуправляемые

По способу обслуживания:

  • Без дежурного персонала
  • С дежурством на дому
  • С постоянным дежурным персоналом

По типу:

  • Стационарные
  • Передвижные

Схемы питания тяговых подстанций

Максимальное расстояние между соседними тяговыми подстанциями: 15 км на постоянном токе и 50 км – на переменном.

Каждая тяговая подстанция получает питание от двух независимых источников, так как электрифицированные железные дороги являются потребителем первой категории.

Питание тяговых подстанций может осуществляется по одноцепной ЛЭП, двухцепной ЛЭП на общих и на раздельных опорах.

При питании от одноцепной линии между опорными подстанциями располагаются не более трёх транзитных подстанций.

При питании от двухцепной линии на общих опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге как на переменном, так и постоянном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге на постоянном и трех — на переменном токе.

При питании от двухцепной линии на раздельных опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электротяге как на постоянном, так и на переменном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электрической тяге на постоянном и трех (2 транзитные 1 отпаечная) — на переменном токе.

Структура тяговых подстанций

Ввод

На тяговые подстанции железной дороги поступает энергия напряжением 110, 220 кВ, на некоторые старые тяговые подстанции постоянного тока может поступать напряжение 35 кВ.

Тяговые подстанции имеют от 2 (на транзитных, отпаечных, тупиковых подстанциях) до 6 (на опорных подстанциях) вводов.

Распределительное устройство высокого напряжения

Обычно это РУ 110 или 220 кВ, от них через понижающий трансформатор энергия поступает на РУ 6 (10), 35 кВ, а также на тяговое РУ 27,5 кВ.

На некоторых подстанциях постоянного тока РУ высокого напряжения может быть 35 кВ, в этом случае от него питаются: через преобразовательный агрегат тяговое РУ 3,3 кВ, трансформаторы собственных нужд, РУ 6 (10) кВ, а также нетяговые потребители.

Схемы РУ высокого напряжения различаются в зависимости от типа подстанции.

Распределительные устройства низкого напряжения

На тяговых подстанциях переменного тока РУ 6 (10) и 35 кВ используются только для питания нетяговых потребителей.  Для питания тяговых потребителей, а также трансформаторов собственных нужд используется РУ 27,5 кВ.

На тяговых подстанциях постоянного тока РУ 6 (10) кВ используются для питания: через преобразовательный агрегат РУ 3,3 кВ, трансформаторов собственных нужд, а также нетяговых потребителей. РУ 35 кВ используется только для питания нетяговых потребителей, за исключением случаев, когда РУ 35 кВ является основным.

Преобразовательные агрегаты

Выпрямители и инверторы, используются на тяговых подстанциях постоянного тока для питания РУ 3,3 кВ выпрямленным током и для возврата энергии, вырабатываемой при рекуперативном торможении из контактной сети в общую сеть переменного тока.

Фидеры

Фидеры используются для присоединения к распределительным устройствам тяговой подстанции контактной сети и других потребителей электроэнергии.

Тяговые подстанции постоянного тока

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 10—15 км одна от другой[источник не указан 2173 дня]. Это расстояние зависит, как от объёмов движения поездов, так и от профиля пути. Получают электроэнергию от подстанций ФСК «ЕЭС России» по воздушным и кабельным линиям электропередачи напряжением 6—220 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство.

Далее электроэнергия поступает на понижающий трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель). С преобразовательного агрегата выпрямленный ток подаётся на основную и резервную системы шин и распределяется в контактную сеть через быстродействующие выключатели.

В связи с широким использованием на современном электротранспорте рекуперативного торможения, на тяговых подстанциях (в основном железнодорожных) начинают использоваться инверторы, передающие энергию из контактной сети в общую сеть переменного тока. Выключение выпрямителя и включение инвертора производится автоматически при повышении напряжения контактной сети выше номинального.

В Российской Федерации номинальное напряжение тяговой сети железных дорог установлено на уровне 3300 В Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. В тяговых сетях трамваев и троллейбусов используется напряжение 600 В, метрополитена — 825 В.

Тяговые подстанции наземного электротранспорта

Тяговые подстанции трамваев и троллейбусов служат для преобразования трехфазного переменного тока (обычно напряжением 6 или 10 кВ) в постоянный ток. Напряжение постоянного тока для городского электротранспорта в большинстве городов мира принято: на токоприемнике трамвая и троллейбуса 550 В, на шинах тяговых подстанций 600 В.

Питание тяговых подстанций электроэнергией производится по воздушным или кабельным линиям напряжением 6 или 10 кВ от энергосистемы.

Классификация

По способу работы и обслуживанию:

  • С обслуживающим персоналом (автоматизированные и нет)
  • Автоматические, без обслуживающего персонала
  • Телеуправляемые, без обслуживающего персонала

Обслуживающий персонал на тяговых подстанциях используется в основном в небольших городах, где количество подстанций малое и системы телеуправления не рациональны, либо на на важных подстанциях в больших системах электротранспорта. Кроме того, часто пункты управления подстанциями размещаются на одной из них, поэтому такая подстанция становится обслуживаемой.

Но, даже при наличии персонала на подстанции, управление на ней может быть автоматизировано и человек выполняет лишь наблюдение (кроме аварийных ситуаций)

Автоматические подстанции редко могут использоваться без персонала и не имея никакого внешнего управления. Но они имеют самую низкую надёжность электроснабжения, поэтому используются лишь для малозначимых линий с низкой интенсивностью движения.

В средних и крупных системах электротранспорта подстанции управляются дистанционно, по системе телеуправления. Персонал на них не используется, оперативные переключения выполняются из районных центров управления.

По структуре:

  • Одноагрегатные
  • Многоагрегатные

Одноагрегатные подстанции предлагалось располагать для систем децентрализованого электроснабжения, на вылетных линиях. Но они не получили широкого распространения ввиду невысокой надёжности, так как агрегат может часто выходить из строя, кроме того, он требует частого обслуживания, которое ограничивается в таком случае режимом работы электротранспорта. Поэтому на таких линия более удобны двухагрегатные подстанции.

В централизованных системах электроснабжения, коих большинство, применяются 3-х агрегатные, а также 2-х и 4-х агрегатные, подстанции, которые обеспечивают достаточный резерв по мощности и по надёжности. Использование централизванной системы позволяет снизить суммарную мощность подстанций, их количество, а значит и затраты на их строительство, обслуживание.

По месторасположению:

  • Наземные
    • Открытые
    • Закрытые
  • Подземные

Структура подстанции

Ввод

Электроэнергия на тяговые подстанций поступает как правило напряжением 6 или 10 кВ от энергосистемы. Через коммутационную аппаратуру она подаётся на распределительное устройство (РУ) 6/10 кВ.

Коммутационная аппаратура ввода состоит из линейного разъединителя, высоковольтного выключателя (маломаслянного, вакуумного или др.) и шинного разъединителя.

Вводов у подстанции может быть до нескольких штук (1, 2, 3), но большинство подстанций на просторах СНГ имеют два: ввод α (основной) и ввод β (резервный). Переход с одного ввода может снабжаться автоматикой

Распределительное устройство высокого напряжения

Схемы РУ ВН подстанций достаточно разнообразны. Это может быть одна секция шин, две секции с раздельным подключением к вводам, две секции с возможностью работы от всех вводов и др. Между секциями на мощных подстанциях используются схемы с двумя (возможно и более) секциями шин обеспечивающие высокую их надёжность в случае аварийных ситуаций (КЗ, отключение одной из секций) или ремонта без полного отключения подстанции.

От РУ ВН через коммутационную аппаратуру питаются трансформаторы собственных нужд и преобразовательные агрегаты

Преобразовательные агрегаты

Количество преобразовательных агрегатов определяет мощность тяговой подстанции. Их может быть от одного и более, но наибольшее распространение на просторах СНГ имеют 2-х и 3-хагрегатные подстанции.

Преобразовательный агрегат тяговых подстанций трамвая и троллейбуса состоит из трансформатора и выпрямителя. Выпускавшиеся в СССР выпрямительные агрегаты ВАКЛЕ имели номинальный выходной ток 1000 А, 2000 А и, в редких случаях, 3000 А.

Трансформатор агрегата питается напряжением 6/10 кВ и на выходе имеет номинальное переменное напряжение в 565 В. Применяющиеся на тяговых подстанциях трансформаторы обычно имеют вторичную обмотку типа «звезда-обратная звезда» с уравнительным реактором, поэтому на выходе получается шестифазная система напряжения. Реактор соединяет нейтрали звёзд и имеет вывод со своей средней точки. Этот вывод — отрицательный полюс системы постоянного напряжения, поэтому он сразу подключается к РУ отрицательной полярности.

Трансформаторы современных агрегатов могут иметь и другие схемы вторичной обмотки (звезда, треугольник), так как что связано с применением более совершенных выпрямителей, например В-ТПЕД.

Выпрямитель ВАКЛЕ состоит из одного или нескольких блоков БВКЛЕ (номиналом 1000 А). Схема выпрямителя представляет из себя двойную схему Миткевича. Выпрямленный ток имеет шестипульсную форму. Выход выпрямителя имеет положительный потенциал и подключается к РУ положительной полярности.

До 1970-х гг. широко использовались ртутные выпрямители

Распределительное устройство постоянного тока

Распределительное устройство (РУ) постоянного тока имеет две отдельных части РУ положительной шины (ПШ) и РУ отрицательной шины (ОШ).

РУ ПШ, как правило, имеет две шины, рабочую и запасную. На подстанциях большой мощности рабочая шина может быть разделена на секции, для повышения надёжности и ремонтопригодности.

Рабочая шина РУ ПШ получает питание от выпрямителей через коммутационные аппараты: автоматический быстродействующий выключатель (катодный автомат) и шинный разъединитель.

К рабочей шине через автоматический выключатель подключается запасная шина РУ ПШ. Иногда запасная шина может иметь и дополнительное подключение непосредственно от агрегата (в обход рабочей шины).

РУ ОШ подключается к нулевым точкам трансформаторов (при схеме «звезда-обратная звезда») либо к анодам выпрямителей (на современных агрегатах) через шинные разъединители. Автоматика, как правило отсутствует.

ОШ может заземляться через балластное сопротивление, это актуально для троллейбусных подстанций, так как у трамвайных подстанций это происходит естественным путём через рельсы. При незаземлённом «минусе» система называется изолированной, она позволяет сохранять работоспособность в случае безопасных замыканий на землю одного из полюсов.

Фидеры

Фидеры (присоединения, выводы) используются для подключения контактной сети к РУ постоянного тока. Выполняются в виде подземных, надземных кабельных линий или ВЛ.

Количество фидеров определяется мощностью подстанции и разветвлённость сети в зоне энергоснабжения и может колебаться от одного-двух (в децентрализованных системах) до десятка (в централизованных).

Фидер положительной полярности подключается к РУ ПШ через устройство переключателя запасной шины (ПЗШ). ПЗШ имеет два положения рабочее и запасное, при которых соответственно фидер подключается к рабочей шине через линейный автомат (быстродействующий токоограничивающий выключатель) либо к запасной (без автомата). Такая система позволяет выводить для обслуживания линейный автомат без длительного отключения питания фидера, что происходит очень часто.

Фидер отрицательной полярности подключается РУ ОШ лишь через разъединитель.

Тяговые подстанции метрополитена

Подстанции метрополитена, также, как и подстанции наземного транспорта, предназначены для преобразования трехфазного переменного тока напряжением 6 или 10 кВ в постоянный ток, но имеют ряд особенностей.

Классификация

В зависимости от назначения:

  • Тяговые
  • Понизительные
  • Тяговопонизительные (совмещённые)

По месту расположения:

  • Наземные
  • Подземные

Понизительные подстанции по местоположению на трассе делятся на:

  • Основные (у станций)
  • Вестибюльные (возле машинных залов эскалаторов)
  • Тоннельные (на перегоне)
  • Деповские (при депо)
Тяговые подстанции

На тяговых подстанциях осуществляется преобразование трехфазного переменного тока напряжением 6—10 кВ, получаемого от энергосистемы города, в постоянный ток номинальным напряжением 825 В для тяговой сети.

Понизительные подстанции

На понизительных подстанциях трехфазный переменный ток напряжением 6—10кВ, получаемый от тяговых подстанций, трансформируется в трехфазный переменный ток напряжением 400 и 230/133 В для питания силовых и осветительных нагрузок и устройств СЦБ.

Тяговопонизительные подстанции

На тяговопонизительных подстанциях совмещаются электротехнические устройства для электроснабжения тяговой и силовых сетей, СЦБ и осветительных приборов.

Исполнение, количество и расположение подстанций определяют на основе технико-экономических расчётов системы электроснабжения.

Схемы питания подстанций

Каждая тяговая подстанция должна снабжаться энергией от двух независимых источников.

Питание может осуществляться как по двум самостоятельным линиям от двух источников, либо от одного источника с резервированием от второго через кабельную перемычку между подстанциями. В первом случае каждая линия должна быть рассчитана на всю нагрузку одной подстанции, так как одна из линий всегда находится в резерве, во втором случае линия должна быть рассчитана на полную нагрузку двух подстанций, а кабельная перемычка – одной.

Вторая схема питания наиболее распространена в системе электроснабжения метрополитенов страны, так как является более экономичной, а также обеспечивает надёжность и удобство в оперативной работе.

Для электроснабжения понизительных подстанций применяются централизованные схемы, которые могут быть двух видов:

Питание по радиальным линиям – такая схема применялась на первых участках строительства Московского метрополитена, но из-за необходимости в большом количестве кабелей и ячеек распределительных устройств была принята другая схема.

Питание по линиям и перемычкам – более экономически целесообразная схема, обладающая достаточной надёжностью при объединении в группы нескольких понизительных подстанций.

Каждая из них имеет две самостоятельные секции шин 6—10 кВ, которые в нормальном режиме работают раздельно, получая питание от разных источников энергосистемы через шины двух тяговых подстанций.  Повреждение любой питающей линии не приводит к перерыву электроснабжения. При необходимости обе секции шин могут быть объединены секционным выключателем.

К каждой секции шин 6—10 кВ подключены по одному трансформатору силовой и осветительной нагрузок, а также трансформатор нагрузок СЦБ. При выходе из строя одного трансформатора или одной секции шин 6—10 кВ оставшиеся в работе трансформаторы обеспечивают питание всех ответственных нагрузок данного вида.

Для питания совмещённых тяговопонизительных подстанций используется децентрализованная схема, впервые такая система была применена на первой линии Ленинградского метрополитена.

Распределительное устройство 6—10 кВ совмещенной тяговопонизительной подстанции (СТП) выполняется из двух секций, работающих независимо и получающих питание от разных источников энергосистемы. При этом все преобразовательные агрегаты подключают к одной (первой) секции шин Р У 6—10 кВ, питание которой осуществляется по принципу тяговых подстанций. Необходимость подключения преобразовательных агрегатов к одной секции, обусловлена тем, что напряжение, подводимое к двум секциям Р У 6—10кВ от разных источников, как правило, имеет некоторое различие. Если преобразовательные агрегаты подключить к разным секциям, имеющим разное напряжение, то нагрузка агрегатов будет неодинаковой: одни из агрегатов будут перегружены, а другие недогружены. Таким образом, первые секции шин 6—10 кВ получают питание непосредственно от источников энергосистемы, а вторые секции связаны с вторым источником через смежные подстанции.

Структура подстанций метрополитена

Основными элементами тяговых подстанций являются:

  • Распределительные устройства 6–10 кВ;
  • Распределительное устройство постоянного тока 825 В;
  • Преобразовательные агрегаты;
  • Аккумуляторные батареи;
  • Распределительные устройства низкого напряжения.
Наземные подстанции

РУ 6(10) кВ как правило выполнено с одинарной секционированной системой шин. Питание осуществляется двумя линиями от одного источника электроэнергии. Вводы могут быть подключены к двум секциям (тогда секционный выключатель включен) или к 1-й секции и работают параллельно. Во втором случае питание 2-й секции осуществляется по перемычке с другой подстанции, в первом же перемычка используется в качестве резерва. В качестве РУ 10 кВ применяют комплектные распределительные устройства. К шинам 10 кВ подключены преобразовательные агрегаты, трансформаторы силовых, осветительных, СЦБ нагрузок, а также перемычки к другим подстанциям.

Подземные тяговопонизительные подстанции

Подстанция получает основное питание от одного источника электроэнергии по двум параллельно работающим линиям, оборудованным максимальной направленной, максимально-токовой защитой и токовой отсечкой. Обе линии подключены через электромагнитные выключатели к первой секции шин РУ 10(6) кВ. К первой секции подключены выпрямительные агрегаты (количество их зависит от мощности подстанции, но как правило их 3 или 2), а также по одному трансформатору силовых, осветительных нагрузок и СЦБ. А также к первой секции подключаются перемычки для питания смежных подстанций.

Вторая секция шин РУ 10(6) кВ получает питание по кабельной перемычке от смежной подстанции, электроснабжение которой осуществляется от другого источника энергосистемы. К ней подключено по одному трансформатору силовых, осветительных нагрузок и СЦБ и перемычки.

Распредустройство 825 В получает питание от выпрямительных агрегатов через быстродействующие автоматы, защищающие их от обратных токов. РУ 825 В как правило имеет одну шину, от которой питаются все фидеры через быстродействующие автоматы, защищающие РУ 825 В от перегрузок и коротких замыканий. Часто, помимо автоматов основных фидеров, имеется один резервный, который может питать любой из фидеров, в случае отказа основного питания. Кроме этого, шина РУ 825 В в ночное "окно" заземляется через специальный замыкатель, для безопасности работников в тоннеле. В отдельных случаях РУ 825 может иметь более сложную систему с запасной шиной (см. тяговые подстанции наземного транспорта), а также секционирование основной шины, когда от одной подстанции питаются и главные пути и депо, отключение электроснабжения которого в ночное время не допустимо.

Как правило, подстанции размещаются в непосредственной близости от пассажирских станций между путевыми тоннелями. Они имеют по два этажа, на верхнем расположено оборудование, а на нижнем либо только кабели (кабельный коллектор), либо ещё и часть оборудования. Подстанции мелкого заложения сооружают открытым способом, они имеют прямоугольное поперечное сечение. Подстанции глубокого заложения в большинстве случаев имеют круглое сечение, их выполняют в чугунной обделке или в бетоне.

На всех тяговых, совмещённых тягово-понизительных, а также на подземных понизительных подстанциях имеются аккумуляторные батареи, которые используются для аварийного (в случае полной пропажи напряжения на подстанции) питания систем управления, сигнализации и т.п., а также для аварийного освещения станции. АБ подключена распредустройству постоянного тока РУ 115(220) В, которое получает питание в нормальном режиме от зарядно-подзарядных устройств.

Основной вход на подстанцию выполнен со стороны станции. Другими входом являются технологические двери в тоннель из отсека трансформаторов, РУ. Для вентиляции используются приточные и вытяжные вентиляторы имеющие выход через вентиляционную шахту к открытому воздуху.

Подземные понизительные подстанции

Схема подземной понизительной подстанции имеет некоторые особенности. На подстанциях установлены двухобмоточные трансформаторы с изолированной нейтралью со вторичным напряжением 400 и 230/133В. В виду требования высокой надежности электроснабжения на подстанции устанавливают два трансформатора для силовых нагрузок и два для осветительных, причем каждый трансформатор одного вида потребителей должен получать питание напряжением 6—10 кВ от отдельного источника электроэнергии.

Распределительные устройства 6—10 кВ выполняют с двумя секциями шин, которые могут быть объединены секционным выключателем. Последний в нормальном режиме выключен, обе секции работают независимо друг от друга, и каждая из них получает питание от отдельного источника электроэнергии. На подстанции устанавливают один или дватрансформатора для питания устройств СЦБ.

Наиболее распространенные станционные понизительные подстанции сооружают вблизи пассажирских станций, где сосредоточены основные силовые и осветительные нагрузки. Для удобства в эксплуатации все РУ10 кВ; 380,220/127 и 115—150 В компактно размещены в одном помещении.

Так как подстанция, как правило, сооружается в обделке из металлических тюбингов, последние используют для устройства защитного заземления.

Вентиляция выполняется как и для подстанции мелкого заложения, но приточный воздух забирается только из тоннеля.

Тяговые подстанции в истории и культуре

Тяговая подстанция № 11, известная как «Блокадная подстанция», расположена по адресу: Санкт-Петербург, набережная реки Фонтанки, 3, лит. А. На здании размещается мемориальная доска «Подвигу трамвайщиков блокадного Ленинграда. После суровой зимы 1941—1942 года эта тяговая подстанция дала энергию в сеть и обеспечила движение возрожденного трамвая».

16 декабря 2010 года Совет по сохранению культурного наследия Санкт-Петербурга одобрил большинством голосов снос здания ради строительства гостиницы[1].

Примечания

Литература

  • Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. — М.: Транспорт, 1997. — 79 с.
  • Бей Ю.М., Мамошин Р.Р., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г.  Тяговые подстанции: Учебник для вузов ж.д. транспорта.  —  М.: Транспорт, 1986.  — 319 с.
  • Быков Е. И. Электроснабжение метрополитенов. Устройство, эксплуатация и проектирование. —  М.: Транспорт, 1977. — 431 с.
  • Загайнов Н. А., Финкельштейн Б. С. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. — издание третье, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1978. — 336 с. — 7000 экз.
  • Штин  А.Н., Несенюк Т.А.  Проектирование  тяговых  и  трансформаторных подстанций. — Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2014. — 88 с.
  • Ю.И.Ефименко, М. М.Уздин, В. И. Ковалев и др. Общий курс железных дорог: Учеб. пособие для учреждений сред. проф. образования - М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 256 с.- 5100 экз.

wikiredia.ru