Тяговые подстанции переменного тока: принцип работы и назначение

Аппаратура микропроцессорной телемеханики (АМТ)

Сфера:

Управление системами электроснабжения железнодорожного транспорта, городского электротранспорта и промышленных предприятий.

Система AMT обеспечивает:

— Передача команд телеуправления (TU) от DP к CP для переключения объектов питания на CP;

— Получение информации о состоянии объектов телесигнализации (ТС) на пункте управления в центре управления;

— Получать информацию о значениях измеряемых параметров объектов телеметрии (ТИ) в контрольной точке ПС;

— Прием диагностических данных электрооборудования на ПС.

Особенности и преимущества:

Работа по совмещенным каналам связи в «кольцевом» режиме»:

— Аналоговые физические линии связи;

— Цифровые линии связи;

— Беспроводные линии связи;

— Диагностика устройств питания постоянного и переменного тока;

— Программная организация для удаленной блокировки выключателей 3,3 кВ;

— Видеонаблюдение за состоянием систем электроснабжения;

— Самодиагностика узлов и модулей системы;

— Мониторинг и анализ состояния линии связи;

— Подсистема кондиционирования;

— Интеграция в цифровые информационные системы;

— Применение современного коммуникационного оборудования;

— Легкость установки;

— Широкий температурный диапазон;

— Защита цепей питания и линий связи от перенапряжений;

— Наличие источника бесперебойного питания.

Поддержка сдвига большого объема

Стенд для малых передач

Линейный полунабор AMT

Характеристики

Имя параметра	Стойка КП
Казни	-00	-01	-02
Напряжение питания: основное, от сети переменного тока промышленной частоты, В	220
Резервное питание, В	24 ± 2,5
Энергопотребление, Вт	25
Количество объектов телеуправления (ТУ)	128 (256)	80 (160)	16 (32)
Количество объектов телесигнализации (ТС)	384	144	48
Выходное напряжение постоянного тока цепей телеуправления, В Ток нагрузки, А, не более	24 ± 1 0,5
Входной ток через контакты датчика ТП, мА, не более Напряжение, В, не более	5 24
Температурный диапазон, ºС	-40 — +60
Количество контролируемых пунктов командного пункта в энергораспределительном кольце, шт.	до 256

Количество объектов в скобках указано для схемы подключения одиночного реле

Отгрузочный полукомплект AMT

Характеристики

Имя параметра	Полукомплект для отгрузки
Казни	-00	-01	-02
Напряжение питания: AC промышленная частота, В	220
Потребляемая мощность, ВА, не более	700	650	500
Габаритные размеры шкафа, мм, не более	2500x1900x1000
Габаритные размеры шкафа, мм, не более	600x1830x800
Масса, кг, не более	190	180	170
Количество ЖК-мониторов в видеостене	восемь	6	4

Особенности и преимущества:

— Обзор мнемонической схемы сайта на ЖК-мониторах, плазменных панелях, проекционных экранах;

— Самодиагностика оборудования;

— Гарантированный резерв документации;

— Гарантированный резерв для управляющего ПК.

Комплекс энергораспределительных станций

Надежность проверена временем:

— Долгосрочная работа почти на 70 контрольно-пропускных пунктах (в том числе расположенных за Полярным кругом) с 2001 г по настоящее время;

— Регистрация OFAP (№ 637-1 от 2005 г.);

— Сертификат ССЖТ (RU.TSSH08.G.00084).

Особенности и преимущества:

— Автоматическая запись событий в оперативном журнале и в каталоге событий;

— Удобный процесс создания заказов на переключение со следующей автоматической генерацией уведомления для этого заказа;

— Многоступенчатая система подтверждения правильности внесенных изменений;

— Система звукового, вокального и визуального сопровождения мероприятий;

— Автоматизация приема смены и формирование циркулярного заказа;

— Работа по заявкам, заказам и заказам;

— Электронный аналог ежедневной выписки по счету;

— Отображение схем на общем экране (многомониторная карта);

— Умение описывать опасные места на расстоянии от электросети;

— Возможность интеграции в Центральный диспетчерский центр энергии (ЦЭД);

— Практически неограниченное количество управляемых объектов (с произвольным количеством состояний) и крупномасштабное отображение рисунка;

— Функциональность редактора диаграмм почти не уступает Microsoft (R) Visio (R);

— Наличие услуги «Центр поддержки АРМ энергораспределителя» в СПД.

Основные функции АРМ Энергодиспетчера Центрального железнодорожного диспетчерского пункта энергоснабжения (ЦЖДЭ)

1. Индикация в реальном времени текущего положения телемеханизированных и нетелемеханизированных объектов сигнализации.

2. Информация об изменении статуса объектов удаленной отчетности за определенный период времени.

Информация передается по запросу CEDP, поддерживаются следующие фильтры:

— наименование диспетчерского участка;

— названия проверенных точек (до пяти проверенных точек в заявке);

— Дата;

— временной интервал (максимум 2 часа);

Данные каталога событий передаются по запросу.

3. Автоматическое формирование текста циркулярного постановления.

В сформированном заказе указывается фамилия дежурного грузоотправителя CEDC, а также данные, полученные от районных MEWP ECHC.

Включено:

— наименование районного энергораспределителя;

— данные о состоянии цепи (нормальное или ненормальное), если цепь ненормальная, информация передается;

— на предметах, снятых с работы;

— данные о местонахождении железнодорожных вагонов (в резерве или вне запаса);

— перечень незарезервированного оборудования.

4. Перенос данных ежедневного списка с линейных АРМ ECHT. Используются следующие фильтры:

— наименование диспетчерского участка;

— Дата;

— Промежуток времени;

— тип приказа (приказы на изменение, наряды на работы, приход смены, запреты движения поездов).

Данные поступают в автоматизированную рабочую среду Электронного центра по запросу ответственного лица Электронного центра.

5. Координация работы по вопросам.

Для согласования с Диспетчером Центра электронного управления с автоматизированного рабочего места ЕКПС отправляются наряды на выполнение работ, требующих закрытия или ограничения движения поездов.

Приложение содержит следующие данные:

— название ECHC;

— название ЭЧК;

— номер заявления о приеме на работу;

— рабочее место с указанием номеров ВПП и пробега;

— ФИО руководителя проекта, его должность и группа;

это продолжительность окна.

Данные передаются по инициативе АРМ ECHC на сервер CEDP сразу после получения заявки на вакансию диспетчером линии. Далее отправляется уведомление районному диспетчеру о получении заявления диспетчером CEDP. Согласованный диспетчером ECHC вопрос передается в соответствующее АРМ ECHC со следующими данными:

— Разрешена работа или нет;

— Время начала окна (если разрешена работа);

— Время окончания окна (если разрешена работа).

По окончании работы формируются отчеты о проделанной работе и фактическом времени работы в «окне». В этом случае из AWS ECHC в CEDC передается следующая информация:

— название ECHC;

— название ЭЧК;

— номер заявления о приеме на работу;

— фактическое время начала «окна» (на момент выдачи наряда на работу);

— фактическое время окончания «окна» (на момент получения сообщения о завершении работы);

— момент прекращения движения поездов (в момент поступления приказа о прекращении движения поездов от ДНТ);

— момент открытия движения поездов (в момент поступления приказа об открытии движения поездов от ДНТ);

— тип работы (название работы).

Инвертор

Инвертор предназначен для приема электроэнергии, вырабатываемой электрическим подвижным составом при использовании электрического торможения, и преобразования этой электроэнергии из постоянного в трехфазный переменный ток для последующей передачи другим потребителям электроэнергии (не тяговым) той же подстанции электрическая сеть.

Основные характеристики инвертора:

— номинальная выходная частота — 50 Гц;

— номинальное напряжение на стороне постоянного тока — 3800 В;

— максимальное напряжение на стороне постоянного тока — 4000 В;

— количество фаз выходного напряжения — 3 или 6;

— диапазон изменения уровня стабилизации напряжения — 3700-3900 В;

— номинальный инвертированный ток — 1,6 кА;

— номинальная инвертированная мощность — 6000 кВт;

— допустимая перегрузка по току (от номинала):

— в течение 15 минут, один раз в час — 125 %;

— в течение 2 минут, один раз в час — 150 %;

— в течение 10 секунд, раз в 2 минуты — 200 %.

 

Трансформаторы тяговых подстанций переменного тока

Для питания ЭЭС однофазным переменным током напряжением 27,5 кВ на тяговых подстанциях могут применяться однофазные и трехфазные понижающие трансформаторы. Однофазные трансформаторы нашли применение только при электрификации железных дорог с использованием энергосистемы 2 x 25 кВ.

Трансформаторы трехфазные трехобмоточные типа ТДТНЖ (трехфазные, с воздушным охлаждением, трехобмоточные, с регулированием напряжения под нагрузкой, для железнодорожного транспорта) с первичным напряжением 110-220 кВ. Первичные обмотки таких трансформаторов соединены в «звезду», вторичные на напряжение 27,5 и 10 кВ — в «треугольник», на напряжение 35 кВ — в «звезду» (рис. 1, к). Вершина «треугольника» подключается к тяговому рельсу, а вершины подключаются к контактной сети слева и справа от подстанции.

Однофазная тяговая нагрузка слева от подстанции питается током / l, который протекает под действием напряжения, нагрузка справа принимает ток / p, протекающий по ней под действием напряжения. Сложив токи / l и / p в рельсовом фидере, они создают ток / p (рис. 1, в) со знаком минус, направленный от рельса вверх треугольником. Распределение токов нагрузки между фазами «треугольника» определяется только сопротивлением этих фаз.
Трансформаторы ТДЦТП производятся для мобильных тяговых подстанций.
Неравномерная нагрузка фаз трансформаторов, питающих контактную сеть, приводит к появлению токов и напряжений обратной последовательности (НОП). Последние влияют на работу потребителей, питающихся от тяговых кабин и сетей, к которым подключены тяговые кабины,

Параметры трехфазных трансформаторов для тяги переменного тока

Основными получателями электроэнергии от потребителей являются асинхронные двигатели. Неуравновешенность напряжений приводит к уменьшению максимального крутящего момента двигателя и увеличению его нагрева. При асимметричной системе напряжений круговое вращающееся синхронное магнитное поле заменяется эллиптическим. Последние можно разложить на два круговых, вращающихся в разных направлениях в соответствии с симметричными составляющими напряжений положительной и отрицательной последовательностей. Оба поля создают свои собственные моменты вращения, действуя в противоположных направлениях. Результирующий крутящий момент двигателя может быть представлен как разница между двумя моментами, созданными напряжениями положительной и отрицательной последовательностей. Практически обнаруженная несимметрия не оказывает заметного влияния на максимальный крутящий момент асинхронного двигателя.
Неуравновешенность напряжений в гораздо большей степени влияет на нагрев двигателя. Это объясняется тем, что сопротивление обратной последовательности асинхронного двигателя намного меньше сопротивления прямой последовательности, поэтому даже при небольшом напряжении обратной последовательности ток обратной последовательности велик, что может привести к перегреву двигателя.

Для трехфазных двигателей допускается постоянное униполярное напряжение 2% от номинального.
Однофазные приемники энергии не воспринимают симметрию напряжения как отклонение или колебание напряжения.
Рассмотрим параллельную работу трехфазных трансформаторов тяговых подстанций. Фазы обмоток 27,5 кВ нагружены неравномерно. При подключении трансформаторов к ВЛ ВЛ (рис.2) такими же первичными выводами к соответствующим фазам ВЛ электросети будет получена значительная неравномерная нагрузка фаз сети, что крайне нежелательно для промышленных пользователей системы электроснабжения b, так как вызывает дальнейшие потери напряжения и искажения напряжения трехфазных потребителей. Основным методом выравнивания нагрузки по фазам и соответственно уменьшения несимметрии является чередование фаз А, В, С трансформаторов при подключении к ВЛ ВЛ, фазы которых обозначены Ж (А), 3 (Б), К (В) буквами цветов этих фаз (желтый, зеленый, красный).

Рис. 2. Фазовая схема тяговых подстанций переменного тока с трехфазными трансформаторами
На рис. 2 показано подключение трансформаторов семи подстанций. Поскольку две соседние подстанции питают с обеих сторон контактную сеть КС секции, их трансформаторы должны быть подключены так, чтобы напряжение той же фазы подавалось по ВЛ на эту секцию. Таким образом, каждая секция межстанционной зоны является нагрузкой одной фазы энергосистемы. Подключение этих участков к фазам ВЛ чередуется, а тяговые кабины делятся по способу подключения на три I, II, III. Такой способ уравнивания токов и напряжений в фазах воздушной ЛЭП идеализирован. В реальных условиях добиться полной симметрии нагрузок и напряжений невозможно, так как фазные нагрузки трансформаторов зависят от количества поездов на участке и потребляемых ими токов, последнее во многом зависит от профиля пути, веса поезд и так далее
На тяговых подстанциях системы электроснабжения 2х25 кВ устанавливаются однофазные трансформаторы типа ОРДНЖ с разделенной вторичной обмоткой, быстрым охлаждением и регулированием напряжения под нагрузкой на вторичных обмотках 27,5 кВ (табл.

). С помощью переключателя типа РНТА-35 / 320А происходит постепенное регулирование напряжения в пределах ± 6 х 1,67 ° / o от номинального напряжения.
Для понижения напряжения на 50 кВ между подстанциями устанавливают автотрансформаторы типа АОМНЖ. С их помощью регулируется напряжение в широком диапазоне: от 20,5 до 31,5 кВ.

Один источник

Тяговая подстанция переменного тока на основе мобильных зданий

С 1990-х годов намечен путь к широкомасштабному использованию мобильных зданий с улучшенной конструкцией, что позволило более чем вдвое сократить капитальные затраты на строительство завода при столь же значительном сокращении затрат на строительство завода время выполнения заказа на строительство, а также у него было много дополнительных преимуществ:

1. Высокая степень заводской готовности размещенного внутри оборудования, позволившая провести большую часть монтажных и пусконаладочных работ в заводских условиях, характеризующихся комфортными условиями, а значит высоким качеством и производительностью работ, долей в стоимости трудозатраты непосредственно на объект сведены к минимуму.

2. Наличие возможности реализации всей необходимой номенклатуры схемных решений, от самых простых до самых сложных.

3. Возможность демонтажа и перевозки (при необходимости) на новое место деятельности.

Тяговая подстанция переменного тока на базе мобильных корпусов

Оборудование для тяговых подстанций

Схема тяговой подстанции переменного тока: Типовые схемы тяговых подстанций для разных видов транспорта

Классификация в зависимости от назначения

В зависимости от условий эксплуатации тяговую подстанцию ​​можно отнести к одной из следующих групп. Для железнодорожного транспорта используются опорные, тупиковые и промежуточные разновидности. В первом случае установку можно использовать для питания других объектов. Тупиковые устройства запитываются электрическим током от близлежащих подстанций и промежуточного звена от двух близлежащих установок.

Для троллейбусов и трамваев используются специальные разновидности. Первая группа устройств требует участия обслуживающего персонала. Вторая категория полностью автоматизирована. В третью категорию входят автомобили с дистанционным управлением. Управление этими станциями не требует участия персонала.

Для метро используются опускающие, тянущие и тянущие опускающие устройства. В первом варианте система питается от оборудования городских электрических сетей. Второй тип понижает напряжение до 400-220 В. Его энергия используется для питания осветительных и силовых устройств.

Метрополитен

для него характерны небольшие расстояния (расстояние между станциями), нет проблем с подключением к линиям электропередач. Поэтому в сеть контактов подается только постоянный ток.

Номинальное напряжение контактной сети

Подстанции питаются напряжением 10 или 6 кВ от городской электросети. На выходе они обеспечивают постоянный ток 825 вольт.

Организационная структура электроснабжения метрополитена

Поскольку линии были короткими, их обеспечивала тяговая подстанция. Эта схема получила название централизованной и использовалась до середины 50-х годов прошлого века. Теперь они разделены на ступени, каждая из которых приводится в действие собственной силовой установкой. Их также размещают в местах наибольшей нагрузки.

В их конструкцию входит понижающий трансформатор, на выходной обмотке которого напряжение 400 В, 50 Гц, используется для нужд метрополитена: для питания эскалаторов, вентиляторов, насосов с приводом от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и освещения.

Конструкция контактной сети

В российском метро нет авиаконтактной сети. Вместо этого рядом с одной из направляющих размещается третий токоприемник. Он расположен на краю пассажирской платформы и чуть выше двух других. Для обеспечения безопасности рабочих он окрашен в желтый цвет. В этом случае направляющие подключаются к нейтрали электроподстанции, исключающей появление блуждающих токов.

Разновидности

Есть тяговые подстанции постоянного и переменного тока. Каждая группа имеет свои собственные специфические характеристики. Подстанции постоянного тока рассчитаны на нагрузку 6-220 кВ. Электросвязь с ними осуществляется по воздуху или по кабелю.

Если транспорт работает от напряжения ниже 110 кВ, то в проекте предусмотрено понижающее оборудование. При входе в устройство ток сначала уменьшается, затем он выпрямляется и поступает в сеть связи. Проектирование тяговых подстанций переменного тока выполняется без участия блока преобразования. В этом случае конструкция будет попроще.

Для того, чтобы можно было выпрямить напряжение в сети на параллельных подстанциях при подключении одной и той же фазы, используются специальные схемы. Они позволяют сбалансировать подключение трансформаторов. Самая известная из них — конструкция с двумя винтами. Его применение позволяет более равномерно нагружать фазы, избегая потерь напряжения у пользователей.

Есть мобильные и стационарные подстанции. Чаще всего используется второй вариант. Мобильные устройства играют роль аккумуляторных батарей. В их конструкции есть некоторые сложности. Поэтому они используются редко.

Технические характеристики

Тяговые подстанции для трамваев, метро, ​​троллейбусов и железнодорожного транспорта имеют ряд параметров, по которым выбирается нужный вариант. Кстати, если сравнивать их с таким оборудованием, как полярные подстанции СТП, которые питаются переменным током и имеют исключительно тупиковую конструкцию, то ассортимент будет очень большим, что несколько затрудняет выбор.

Смотрим видео, строительство и обустройство подстанции:

Для ориентации в большом количестве вариантов необходимо четко понимать, какие нагрузки будут применяться к оборудованию данного типа, по которым определяются параметры оборудования:

• значение сопротивления и напряжения на шинах, куда подается уже выпрямленный ток;
• тяговая подстанция метрополитена, железнодорожного и другого электротранспорта характеризуется внутренним сопротивлением, а также сопротивлением всасывающего источника питания и пескоструйного агрегата, по этим значениям можно получить значение сопротивления всю установку, добавив их;
• тяговые подстанции метрополитена и железных дорог России различаются количеством трансформаторов и распределительных устройств, используемых в конструкции устройств;
• напряжение всей установки является расчетным значением и определяется по формулам;
• мощность короткого замыкания.

Для сравнения, параметрами, которые определяют оборудование, такое как полюсные трансформаторные подстанции, являются: общая мощность, а также значения высокого и низкого напряжения.

Существует несколько разновидностей такой техники, различающихся по этим параметрам: с напряжением 6 или 10 кВ на стороне высокого, а также с напряжением 0,23 или 0,4 кВ на стороне низкого. По тем же критериям разделяют полюсные трансформаторные подстанции.

Тяговая подстанция переменного тока

Тяговая подстанция Вохтога (Вологда, Северная железная дорога), введенная в эксплуатацию в 2003 году, первой была оснащена новейшим малогабаритным оборудованием с элегазовой изоляцией. Преимущества этой тяговой подстанции — это прежде всего надежность. Закрытое распределительное устройство напряжением 27,5 кВ и выключатель 110 кВ типа ПАСС МО-145, защищенные от атмосферы SF6, не требуют технического обслуживания и ремонта. Стандартный срок полезного использования — 25 лет.
В период 2014-2015 гг. Подобное оборудование было внедрено при реконструкции тяговых подстанций железных дорог России».
Реализация запланирована в 2016-2017 годах: на Восточно-Сибирской железной дороге. — 3 тяговые подстанции на Дальневосточной железной дороге. — 2 тяговые подстанции.

Тяговая подстанция очень компактная. Использование ячеек SF6 позволяет уменьшить площадь, традиционно занимаемую подстанцией, примерно на 60%. При реконструкции схем электроснабжения появилась возможность увеличить мощность подстанции без подготовки дополнительной строительной площадки.

Как выглядит структурная схема

Структурная схема

Существует несколько распространенных способов подключения, в зависимости от того, какие нагрузки вы планируете поставлять и какие объекты вы собираетесь подключать. В результате состав оборудования может измениться.

На рисунке показан один из наиболее простых вариантов. Распределительный щит состоит из трех отсеков, на стадии проектирования находится только один выключатель. На входе установлен одинарный разъединитель, что также способствует упрощению схемы. Нет необходимости в резервном оборудовании. С учетом различий в оборудовании, например, шахтной трансформаторной подстанции, схема будет немного отличаться.

Рекомендации по выбору

Основным критерием эффективности использования того или иного типа установки является соответствие параметров условиям эксплуатации, в частности уровню подаваемой нагрузки. Если выбрана тяговая подстанция или полюсный трансформатор, то ее типовая конструкция подразумевает необходимость выполнения следующих действий:

• Выбор схемы подключения и подключения основных узлов;
• Определение наиболее подходящего варианта токоведущих устройств и групп;
• На основании рассчитанных значений электрических параметров выбираются основные блоки такого оборудования (распределительные щиты, трансформаторы, выключатели, разъединители, элементы защиты, зарядные устройства).

Аналогичные действия выполняются в случае выбора подстанции преобразования дерева, даже типовой проект будет во многом состоять из расчетной части.

Структурные схемы основных типов понизительных и тяговых подстанций

Схемы основных электрических соединений электрических систем целесообразнее формировать, используя их структурные схемы. На рис. 7 и 8 показаны наиболее распространенные схемы построения основных типов спуско-тяговых кабин. Основным элементом, соединяющим распределительный щит разного напряжения, являются силовые трансформаторы. Возможные варианты схем КРУ разного напряжения в зависимости от того, как подстанция подключена к сети. На рис. 7 и 8 показаны наиболее распространенные схемы построения основных типов спуско-тяговых кабин. Основным элементом, соединяющим распределительный щит разного напряжения, являются силовые трансформаторы. Возможные варианты схем распределительных устройств различного напряжения в зависимости от способов подключения подстанции к линиям электропередачи и требований к надежности электроснабжения потребителей определяются рекомендациями Минэнерго и ведомственными решениями.

В частности, согласно распоряжению МПС РФ (К-3056 / К10-2444 от 5 апреля 1999 г.) разграничение применения правил и инструкций МПС по тяговому электроснабжению. Устройства — тяговые обмотки понижающих трансформаторов тяговых подстанций, в том числе специальные линии электропередач для устройств железной дороги, линии электропередач на сетях контактных носителей, устройства сигнализации и связи.

Структурная схема на рис. 7, а предусматривает возможность подключения понижающей подстанции к ЛЭП 110, 220 кВ с пользовательским питанием напряжением 35, 10, 6 кВ.

На рис. 7, б представлена ​​структурная схема понижающей подстанции при подключении к ЛЭП 220… 500 кВ, при установке автотрансформаторов и питании потребителей на напряжения 110, 35, 10, 6 кВ. 8, а представлена ​​блок-схема тяговой подстанции постоянного тока с подключением к ЛЭП 110, 220 кВ (как правило, высокие напряжения не используются), электроснабжение районных потребителей на напряжение 35, 10, 6 кВ и тяговые потребители напряжением 3,3 кВ постоянного тока.

На рис. 8, б представлена ​​блок-схема тяговой подстанции переменного тока с подключением к ЛЭП 110, 220 кВ, обеспечивающая питание региональных потребителей напряжением 35, 10, 6 кВ и тяговых потребителей однофазного переменного тока напряжением 27,5 кВ.

Интересное видео про тяговые подстанции смотрите ниже:

На рис. 8, в представлена ​​структурная схема тяговой подстанции 2 — 27,5 кВ с подключением к ЛЭП 110, 220 кВ, обеспечивающей питание районных потребителей от районных трансформаторов на напряжение 35, 10, 6 кВ, путем установки одного трансформаторы тяговые с разделенной обмоткой и однофазные тяговые потребители переменного тока от сети 2 — 27,5 кВ.

Структура

Описание типовых схем представленных устройств довольно сложное. Однако можно выделить общие черты. Подключение к системе осуществляется в соответствии с характеристиками транспорта, на котором используется установка.

Распределитель состоит из трех блоков. В первом находится устройство, принимающее высокое напряжение, во втором отсеке — трансформатор, а в третьем — розетка для электричества с заданными характеристиками. Есть только один переключатель. В подъезде есть разъединитель.

Подключение первичных обмоток осуществляется по схеме звезды. Фаза нуля должна быть заземлена. Вторичные обмотки соединены треугольником. Одна из фаз заземлена и выведена на рейку. В метро для этого предусмотрен специальный контактор. Этот рельс предназначен исключительно для снятия напряжения электровоза.

Остальные фазы подают ток на два воздушных кабеля. Иногда они используются для электроснабжения других потребителей, но в основном тяговые подстанции питают троллейбусы по воздушным линиям. Для трамвая этот процесс включает использование подвесного кабеля и заземляющего рельса. В большинстве стран мира напряжение для такой сети составляет 550 В.

Преобразовательные агрегаты

Трансформаторы тяговые

Узлы трансформации тяговых станций метрополитена объединены во многих узлах с узлами тяговых станций городского электротранспорта. По требованиям пожарной безопасности тяговые трансформаторы, устанавливаемые в подземных выработках, являются сухими (безмасляными). Для снижения уровня пульсаций выходного напряжения выпрямители тяговых подстанций выполняются шести- и двенадцатиимпульсными с подключением вентилей по нулевой и мостовой схемам, а также используются уравнительные реакторы. Выпрямительные блоки выполнены как с неуправляемыми (диодные), так и с управляемыми (тиристоры) вентилями, что позволяет регулировать уровень выпрямленного напряжения и избегать возникновения уравнивающих токов при параллельной работе нескольких блоков. Используются выпрямители как с естественным, так и с принудительным воздушным охлаждением.

На тяговых подстанциях устанавливаются трансформаторы серии ТСЗП и ТМРУ.

Трансформатор типа ТСЗП-1600 / 10МУЗ ТСЗП-1600 / 10МНУ3 ТСЗП-2500 / 10МУ3 ТСЗП-2500 / 10МНУ3Номинальное напряжение сетевой обмотки, кВТок преобразователя, АНапряжение короткого замыкания, %Потери в режиме короткого замыкания, ВтПотери на холостом ходу, ВтВес (кг

6.3	10,5	6.3	10,5
1,600	1,600	2,500	2,500
6,7	6,8	7.1	5,8
10 500	10 500	13 500	14 000
2,500	2 800	4800	4 000
5 500	5 500	8 050	8 200

Обзор видов ТП

Тяговая подстанция в основном делится на две группы:

1. Постоянный ток.
2. AC.

В первый из названных вариантов входит оборудование на напряжение 6-220 кВ. В этом случае питание осуществляется по воздушным и кабельным линиям электропередачи. В том случае, если напряжение ниже порога 110 кВ, требуется понижение, соответственно, электрическая мощность сначала проходит стадию понижения значения электрических параметров с участием трансформатора. В других случаях энергия направляется непосредственно в распределительное устройство устройства. Многотипная тяговая подстанция переменного тока во многом аналогична оборудованию этого типа, работающему на постоянном токе, за исключением того, что отсутствует преобразователь для выпрямления электрических характеристик.

Подстанция для железных дорог и других электромобилей

Тяговые подстанции разных типов встречаются и в других вариантах, деление осуществляется по назначению транспорта:

Железнодорожное оборудование. Поставляется в следующих вариантах:

• Справка: может выступать в качестве источника питания для других установок;
• Тупик — получает электроэнергию от ближайшей подстанции;
• Промежуточный — питание от двух соседних установок.

Тяговые подстанции для трамваев и троллейбусов. Оборудование этого типа также существует в разных версиях:

• При необходимости участия обслуживающего персонала;
• Полностью автоматизирован;
• ТП для трамваев и троллейбусов, не требующие участия персонала в эксплуатации оборудования и представляющие собой дистанционно управляемое оборудование.

Установки для метро. Различают следующие виды подобного оборудования:

• Тяга;
• Вниз;
• Тяга вниз.

В первом случае представлена ​​тяговая распределительная подстанция, питаемая от городских электрических сетей. Второй из названных вариантов предполагает получение от тягового агрегата тока больших значений, который в дальнейшем снижается до уровня 400-230 В, достаточного для силовых и осветительных приборов.

Железнодорожный электротранспорт

Его сеть контактов обширна. Причем часто в местах, где нет других источников электроэнергии. Следовательно, может течь не только постоянный ток, но и переменный ток, который передается на большие расстояния с меньшими потерями.

Номинальное напряжение контактной сети

На подстанцию ​​подается напряжение переменного тока 220 или 110 кВ, а в случае устаревания контактной сети — 35 кВ. Для систем питания постоянного тока оно преобразуется в 3,3 кВ, а для питания переменного тока — в 27,5 кВ.

Для нужд железнодорожной инфраструктуры (светофоры, стрелочные переводы, офисные помещения) в оборудование тяговой подстанции включена трансформаторная обмотка, с которой снимается напряжение 10 киловольт. Он преобразован в трехфазный линейный 380 вольт (система глухозаземленной нейтрали), что позволяет переключаться на бытовые 220 вольт при 50 Гц.

Организационная структура контактной сети

На железнодорожном транспорте используются следующие типы тяговых подстанций:

• Служба поддержки. К ним подключено не менее четырех автономных линий электропередач. Они являются основными источниками питания контактной сети. При использовании постоянного тока расстояние между ними не более 15 км. С одной переменной он увеличивается до пятидесяти.
• Транзит, питаемый от двух независимых линий электропередач и включенный в пространство между опорными кабинами. Они обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, а также бесперебойность подачи электроэнергии в контактную сеть в случае аварии на одном из участков.
• Ответвление (тупик). Они используются для обеспечения движения электропоездов по отдельным веткам. Распределительные коробки питаются от двух независимых линий электропередачи.
• Стыковка. Они используются там, где есть изменение типа контактной сети. Они обеспечивают гальваническую развязку между переменным и постоянным током.

Конструкция контактной сети

Трехфазные асинхронные двигатели в электромобилях любого типа не используются из-за чрезмерного удорожания контактной сети, сложности токоприемников и невозможности их работы на высоких оборотах. Верхний контактный провод всегда один и фазный. Железная дорога играет роль нуля, поэтому так называемые блуждающие токи регистрируются в пределах нескольких десятков метров от железнодорожного полотна.

На больших расстояниях с целью снижения потерь тяговая подстанция переменного тока выдает 50 кВ, это напряжение делится пополам (схема 25х2) между силовым и контактным проводами с помощью автотрансформатора, центральная точка которого примыкает к рельсу. Постоянный ток также может проходить через контактную сеть переменного тока. Для этого используется стыковочная тяговая подстанция, которая переключает род напряжения в определенной зоне.

На электровозах переменного тока — ВЛ80, ВЛ85 — установлены 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 воздушным кабелем и шиной. Модели VL10 и VL11 работают от постоянного тока, а VL82M имеет привод обоих типов.

Трамваи и троллейбусы

Так же, как и в метро, ​​постоянный ток подводится к контактной сети городского наземного электротранспорта.

Номинальное напряжение контактной сети

Питание тяговых подстанций осуществляется от городской электросети напряжением 6 или 10 кВ. Они выпрямляют переменный ток и вырабатывают 550 вольт.

Организационная структура контактной сети

он построен так же, как и метро: трасса разделена на равные участки и к ним подключены автономные тяговые подстанции. При этом в конструкции электростанций отсутствуют низковольтные кабели, так как вся дорожная инфраструктура питается от городской электросети.

Диагностика тяговых подстанций

Терминалы интеллектуального подключения (ITP). Область применения — комплектные распределительные устройства напряжением 6-35 кВ тяговых и трансформаторных подстанций электрифицированных железных дорог постоянного и переменного тока.

Терминалы предназначены для выполнения функций защиты и автоматизации, мониторинга и сигнализации, местного и дистанционного управления переключателями соединений, а также диагностики и самодиагностики переключателей.

Терминалы обеспечивают регистрацию:

— осциллограммы аварийных событий;

— мгновенные значения тока в каждой из фаз и линейных соединений;

— мгновенные значения дискретных выходных и входных сигналов;

— дата и время аварийной остановки;

— действующие значения токов и напряжений;

— список сработавших защит;

Накопление информации:

— общее количество отключений;

— количество аварийных остановок;

— исчерпанный ресурс переключателя;

— параметры последней аварийной остановки;

— время хранения совокупной информации не ограничено.

Система мониторинга OPN

Он позволяет осуществлять непрерывную диагностику и всесторонний мониторинг рабочего состояния ОПН 110 кВ при рабочем напряжении с использованием токопроводящих токов. Источником информации являются датчики SPN-Monitor, установленные в разомкнутой цепи цепи заземления ОПН. Устройство в целом позволяет контролировать несколько параметров, отражающих состояние ОПН:

— количество импульсов, прошедших через ОПН;

— полный ток утечки;

— 1, 3, 5 гармоники тока утечки;

— комнатная температура.

General Electric HYDRAN M2

Устройство HYDRAN M2 контролирует трансформаторное масло на основе содержания растворенных газов: водорода (H2), ацетилена (C2H2), окиси углерода (CO), этилена (C2H4) и воды (H2O).

Контактная подвеска КС-160

он выполнен в пяти основных модификациях для переменного и постоянного тока с различным исполнением несущих конструкций (с изолированными и неизолированными кронштейнами наклонной или горизонтальной конструкции). Применяется при реконструкции устройств электроснабжения на сети железных дорог России с целью увеличения скорости и веса поездов, а также снижения затрат на техническое обслуживание.
В контактной сети КС-160 используются медные или низколегированные контактные провода сечением 100 мм2 с напряжением 10-12 кН. Токопроводящая арматура изготовлена ​​из алюминиевой бронзы БрАЖ9-4 методом горячего прессования. Все металлоконструкции имеют защитное цинковое покрытие, которое гарантирует срок службы не менее 50 лет. Продукция и агрегаты КС-160 обладают повышенной надежностью и рассчитаны на работу в широком диапазоне климатических условий.

Компенсаторы с подвесной контактной цепью втягивающего типа

Компенсатор контактной линии связи типа «Retractor» для компенсации температурных и механических перемещений кабелей контактной линии связи является принципиально новым и в настоящее время наиболее технически приемлемым решением.

Конструкция компенсатора представляет собой спирально-пружинный фиксатор, устройство аварийной остановки при обрыве провода и устройство «спираль» со специальными каналами для равномерного натяжения проводов во всем температурном диапазоне. Имеется 9 модификаций для различного натяжения проводов компенсированной ВЛ от 10 до 40 кН.

Компенсатор более приспособлен к колебаниям температуры, чем компенсатор шкива, особенно в случае изменения температуры окружающей среды, использование грузов исключается.

Компенсаторы втягивающего типа приняты в качестве приоритетного варианта при новой электрификации, реконструкции, ремонте и всех видах ремонта контактных сетей.

Контактные подвески КС-200 и КС-250

КС-200, КС-250 применялись при реконструкции линий Санкт-Петербург — Москва и Санкт-Петербург — Бусловская для реализации скоростей 200-250 км / ч. Применены бронзовые контактные провода сечением 120 мм2 с повышенным напряжением 16,5-20 кН, зажимы из алюминиевых сплавов.
По состоянию на 31 декабря 2015 года по проектам КС-200 реконструирована воздушная сеть на направлениях Санкт-Петербург — Бусловская (336 км), Москва — Санкт-Петербург (1063 км), Москва — Нижний Новгород (96 км) раздел).
В 2016 году планируется реконструкция 21 км воздушной сети на станции Санкт-Петербург — Сортировочный.
По проектам КС-250 проведена реконструкция 169 км воздушной сети на участке Мстинский мост — Окуловка Октябрьской железной дороги.
В 2016 году планируется реконструкция 49 км воздушной сети на линии Москва — Санкт-Петербург.

Основные технические характеристики контактной сети КС-250

Вид	с пружинной компенсацией
Контактный провод	двойная бронза 2БрФ-120
Напряжение в каждой нити	16,5 кН
Несущий кабель	бронза Бр-120
Довести натяжение троса	20 кН
Максимальная длина пролета	65 кв.м
Высота конструкции	1,8 м
Высота контактного провода от УГР	6 мес
Длина пружинной проволоки	18 кв.м
Пружинная проволока	бронза Бр-35
Пружина натяжения нити	300 даН

 

Горизонтальные изолированные консоли и зажимы из алюминиевого сплава являются наиболее перспективными конструкциями для использования в воздушных линиях связи для конструкций КС-200 и КС-250. Технический результат: снижение массы конструкций до двух раз, высокая коррозионная стойкость и долговечность.

Консоль алюминиевая на участке Лихославль-Калашниково (КС-250)

Рекомендации по проектированию

Для правильной конструкции системы одной мощности трансформатора недостаточно. Следует учитывать целый список параметров, влияющих на работу оборудования. К ним относятся следующие:

• Величина напряжения, сопротивление на шинах, по которым подается ток.
• Сама подстанция имеет определенный уровень сопротивления, как и сопротивление источника питания, пескоструйного узла. При выборе установки необходимо учитывать общую сумму этого параметра.
• В конструкции может быть использовано различное количество трансформаторов и распределителей. При выборе учитываются условия эксплуатации оборудования.
• По общепринятым формулам необходимо рассчитать необходимое полное напряжение системы.
• Также учитывается мощность короткого замыкания.

В большинстве случаев учитывается общая мощность оборудования, а также показатели низкого и высокого напряжения.

Энергосберегающие системы освещения железнодорожных станций

В настоящее время светодиодные системы освещения на жестких перекладинах являются наиболее эффективным техническим решением для освещения территорий вокзалов. Также достаточно эффективно использовать светодиодные лампы для освещения площадок. Энергосбережение при использовании светодиодных ламп достигает 2,5 — 3,5 раза по сравнению с лампами ДРЛ.

Для достижения значительного экономического эффекта необходимо качественное предпроектное обследование объектов, выполнение световых расчетов, правильный выбор типов светильников по распределению и мощности света, использование систем управления интеллектуальным осветительные приборы.

Установка высоковольтная ВОУ-30

Светодиодное освещение станции