Тяговые подстанции — энергия для разных видов транспорта

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:

  • Опорные

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.

  • Тупиковые

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:

  • тяговые

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.

Поделиться:
Рекомендуем почитать
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.