РАЗРАБОТКА ОДНОЛИНЕЙНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ  ПОДСТАНЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Тяговая подстанция — 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.

Тяговая подстанция железной дороги предназначена для распределения, преобразования электроэнергии, питания тяговых (электроподвижного состава) и нетяговых железнодорожных, а также не железнодорожных 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.

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

Тяговая подстанция может быть стационарной или передвижной. Передвижные используются достаточно редко. Расстояние между тяговыми подстанциями с постоянным током в контактной сети, их возводят с шагом в десять-пятнадцать километров. Дистанция меняется от требуемой мощности, которая находится в зависимости от напряженности в движении составов, рельефа местности.

Тяговая подстанция запитывается от линий электропередач, проложенных по воздуху на опорах, или же через кабельной сети. Внешнее напряжение снижает трансформатор и передает его к выпрямителю, с него электрический ток подается к контактной сети. Максимальное расстояние между соседними тяговыми подстанциями: 15км на постоянном токе и 50км на переменном.

 Электрофицированный железнодорожный транспорт

В настоящее время на электровозах и на других видах электротранспорта широко применяется рекуперация энергии. При торможении электровозы, троллейбусы, трамваи - потребители электротока, превращаются в его источник. Электродвигатели становятся генераторами и передают электрический ток контактной сети, поглощая тем самым кинетическую энергию движения, и обеспечивают торможение электротранспорта.

Для обратного перетекания тока в электросеть служит инвертор. Они в автоматическом режиме отключает выпрямители, как только тормозящий в режиме рекуперации транспорт начинает выдавать ток. На железной дороге номинальным уровнем напряжения принято считать 3300 Вольт.
      Традиционно во многих местностях система электроснабжения железных дорог является единственной возможностью подвести напряжение к населенным пунктам. Поэтому тяговая подстанция не только используется для электротранспорта, но и снабжает электроэнергией населенные пункты, других потребителей, обеспечивая их потребности.

Оборудование тяговых подстанций

Тяговая подстанция, их группы осуществляют обслуживание наземного, преимущественно, городского, электротранспорта – троллейбусы и трамваи. Они преобразуют ток от внешних сетей в постоянный и передают его на контактные провода или рельсы. Для троллейбусов – это два контактных воздушных провода, для трамваев – один воздушный и рельс. Используемое напряжение в большинстве стран 550 Вольт.

Тяговая подстанция может быть дистанционно управляемой, полностью автоматизированной, или же иметь персонал обслуги. Чаще всего персонал присутствует на небольших станциях в некрупных городах. Там, где создание автоматических систем управления экономически нецелесообразно.

Или же, наоборот, на крупных тяговых подстанциях, чье значение слишком велико, чтобы иметь риск их отключения. Нередко персонал присутствует лишь на одной из тяговых подстанций, откуда осуществляется дистанционное управление другими станциями, входящими в общую систему. Наличие персонала не исключает автоматического управления. В таком случае человеку отводится роль наблюдателя-контролера, который может вмешиваться в работу подстанции в экстренных случаях, требующих принятия решения, и в аварийных ситуациях.

Электрооборудование тяговых подстанций

Целиком автоматизированные станции используют там, где невелика интенсивность прохождения составов, и остановка не должна повлечь далеко идущих последствий в смысле безопасности. Наиболее надежная и экономичная система управления – дистанционная.

Тяговая подстанция может быть одноагрегатной и многоагрегатной. Одноагрегатные используются там, где не требуется централизованное снабжение электричеством, на ответвлениях. Они достаточно редки, поскольку не обеспечивают надежного снабжения электричеством. В случае выхода агрегата из строя обесточивается вся сеть, обслуживаемая подстанцией. Поэтому наиболее часто применяются двухагрегатные подстанции. Существуют и трехагрегатные, и четырехагрегатные.

Наличие нескольких агрегатов значительно повышает надежность в работе. При выходе одного агрегатов из строя, включается второй, что обеспечивает бесперебойность. Также наличие более, чем одного агрегата, придает работе гибкость в моменты максимальных нагрузок. Объединение нескольких подстанций в единую управляемую из одного центра группу дает возможность делать их взаимозаменяемыми, удешевляет возведение и эксплуатационные издержки.

РАЗРАБОТКА ОДНОЛИНЕЙНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ  ПОДСТАНЦИИ

Учитывая, что электрифицированная железная дорога является потребителем первой категории, а трансформаторные (нетяговые) подстанции обеспечивают электрической энергией потребителей именно этой категории, то присоединение их к электрической сети должно быть осуществлено таким образом, чтобы обеспечить бесперебойное питание этих подстанций при нормальном и аварийном режимах работы

Электрические подстанции различаются по многим признакам, но их основу составляют схема присоединения к сети внешнего электроснабжения и схема выполнения распределительных устройств.

Промежуточные подстанции получают питание по двум вводам от сети внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ. Питающее напряжение подаётся на первичные обмотки главных понижающих трансформаторов (ГПТ-1 и ГПТ-2). Вторичные обмотки трансформаторов напряжением 35 кВ запитывают распределительное устройство РУ-35кВ, которое служит для обеспечения электрической энергией нетяговых потребителей. От третьей обмотки главного понижающего трансформатора запитывается РУ-10 кВ, нетяговых железнодорожных и сторонних потребителей через воздушную линию продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ), а также для подключения трансформаторов собственных нужд ТСН-1 и ТСН-2 (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1- Структурная схема тяговой подстанции

На основании составленной структурной схемы производится разработка однолинейной схемы, которая должна отвечать требованиям потребителей в отношении надежности электроснабжения. Схема должна быть простой и наглядной, обеспечивать надежность в эксплуатации, допускать безопасное обслуживание и бесперебойное электроснабжение.

В каждом РУ, которые связаны между собой через ГПТ, указывается все его силовое оборудование и все соединения между РУ в той последовательности, которая обеспечивает его необходимую и надежную работу в эксплуатации.

РУ-35 кВ. Оно используется на тяговых и трансформаторных подстанциях для питания (нетяговых ) потребителей напряжением этого уровня.

РУ-10 кВ  . Назначение РУ-10 хорошо просматривается по структурным схемам, рассмотренным выше , для различных типов подстанций.