Устройство и параметры распределительных сетей 10 и 0,4 кВ

Воздушные линии автоблокировки и продольного электроснабжения (ВЛ СЦБ и ПЭ) напряжением 10 кВ служат для питания линейных потребителей электроэнергии, устройств автоматической блокировки на перегонах и устройств автоматики и телемеханики на станциях электрифицированных и неэлектрифицированных железных дорог. С целью повышения надежности работы воздушные линии выполняются трехфазными - трехпроводными, с изолированной от земли нейтралью, частотой 50 Гц и напряжением 10 кВ.

По всей длине ВЛ СЦБ и ПЭ, через 1-2 км подключают устройства, потребляющие мощность не более 1-10кВА.Питаемые от ВЛ СЦБ устройства телемеханики и автоматики, относятся к наиболее ответственной группе потребителей – первой.Отключение таких потребителей от энергоснабжения может привестик созданию опасныхситуаций для безаварийного движения поездов и жизни людей. Также, это приведет к расстройству сложного технологического процесса и причинит значительный материальный ущерб.Ответственные потребители должны обеспечиваться энергией от двух независимых источников.Перерыв в энергоснабжении допускается только на время автоматического восстановления питания, не более чем на 1,3 с.

Электроснабжение автоблокировки и станционных устройств СЦБ организовано так, чтобы работа приемников электрической энергии не прерывалась при возможных повреждениях или ремонтахвысоковольтных линий. Резервирование осуществляется на всех уровнях системы электроснабжения; резервируется питание высоковольтной цепи, по возможности дублируются сама цепь и линейные понижающие трансформаторы; ставятся местные резервные источники энергии непосредственно у питаемых устройств и т.п.

Вблизи от сигнальных точек автоблокировки (светофор с релейным шкафом) на силовых опорах устанавливают линейные трансформаторы однофазные с масляным наполнением(ОМ) или однофазные литые (ОЛ).Трансформаторы понижают уровень напряжения до 115 или 230 (иногда до 400 В). Низкое напряжение подается по кабелю к сигнальной точке для питания рельсовых цепей, светофорных ламп и релейных схем. Другие жилы этого кабеля соединяют сигнальные провода с реле сигнальной точки.Схема соединений оборудования на силовой опоре показана на рис. 1.2.

ПКБ защищают высоковольтную цепь от коротких замыканий в трансформаторе, откидная крышка с ушком на ПКБ с помощью специальной штанги позволяет с земли отключить трансформатор от высоковольтной цепи или подключить его к ней. Металлические части штанги предварительно необходимо надежно заземлять.

Рис.1.2 - Схема соединения оборудования на силовой опоре. ПКБ - комбинированные плавкие предохранители-разъединители; ОПН - ограничитель перенапряжений; ОЛ - однофазный литой трансформатор;ПП - пробивной предохранитель; АВМ - автоматический выключатель максимального тока на 5…10 А;РВН-250 - вентильные разрядники

ОПН защищают трансформатор от грозовых и коммутационных перенапряжений. Места размещения, подключение и заземление ограничителей выбираются и выполняются как для вентильных разрядников в соответствии с требованиями нормативных документов, применяются взамен вентильных разрядников при последующей модернизации устройств и ввода новых участков.

Наибольшее снижение уровня перенапряжений при соответствующей пропускной способности обеспечивают ограничители ЗАО «ЗЭТО» г. Великие Луки.

ПП защищает от пробоя изоляцию между обмотками трансформатора и повышает безопасность обслуживающего персонала.

Для уменьшения опасности поражения обслуживающего персонала при выполнении регламентных работ, на силовой опоре имеются два заземления: высоковольтное и низковольтное.

Питающие линии высоковольтных цепей автоблокировки на питающих пунктах, должны присоединяться к шинам через отдельные трансформаторы.

Для защиты от аварийных режимов на питающих линиях устанавливается оборудование автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР).

Для исключения попадания высокого напряжения в рельсовые цепи при совместной подвеске линий ВЛ-10 кВ СЦБ и ПЭ по опорам контактной сети, земляная защита на фидерах автоблокировке должна работать только на отключение.

При питании автоблокировки переменным током питающие линии имеют:

- максимальную токовую защиту, отключающую линию при ненормальном возрастании потребляемого тока;

- защиту минимального напряжения, отключающую линию при резком уменьшении напряжения;

- защиту от однофазных замыканий на землю, действующую на сигнал или на отключение, т.к. при заземлении одной фазы линии с изолированной нейтралью резко возрастают помехи в цепях связи.

В качестве резервной линии для питания автоблокировки используют высоковольтную цепь ПЭ.Для этого у каждой силовой опоры основной ВЛ автоблокировки стоит такая же силовая опора резервной линии ПЭ. Автоматическое переключениесигнальной точку на резервную линию ПЭ производится аварийным реле АВМ-5.

Схема основного - ВЛ СЦБ и резервного питания -ВЛ ПЭ поста ЭЦ и сигнальных точек приведена на примере ст. Княжая на рис. 1.3.

Рис. 1.3 - Схема электроснабжения устройств СЦБ ст. Кандалакша

Питание устройств СЦБ осуществляется от высоковольтной линии автоблокировки по консольной схеме.Консольная схема питания принята в качестве основной. Эта схема в сочетании с АПВ, АВР и системы телеуправления выключателями и разъединителями фидеров является надежной при относительно простых и надежных защитах от многофазных коротких замыканий и селективной защитой от однофазных замыканий на «землю».

Опасным недостаткомдвухцепной линииявляются случаи, когда одновременно повреждаются обе цепи. Поэтому на участках с электротягой постоянного тока цепь продольного электроснабжения в ряде случаев подвешивают на опорах тяговой сети. На таких же двухпутных участках,возможно, подвесить основную цепь на опорах одного пути, а резервную - на опорах второго.

Электроснабжение линейных потребителей на дорогах с электротягой переменного тока осуществляется по трехфазной несимметричной цепи «два провода - рельсы» (ДПР) с линейным напряжением 27,5 кВ, расположенной на опорах тяговой сети.

В этом случае экономически целесообразно подвесить высоковольтную цепь автоблокировки тоже на опорах тяговой сети. Но, на этих опорах не хватает места для трех проводов.Подвешивать рядом с высоковольтным тяговым проводом цепь напряжением 6... 10 кВ без защиты нельзя, поскольку в ней будут наводиться напряжения до 12...15 кВ.

Поэтому, в качестве высоковольтной линии автоблокировки в данном случае используют однофазную цепь частотой 50 Гц и напряжением 27,5 кВ (как в цепи ДПР), состоящую из подвешенного на опорах тяговой сети провода и рельсов в качестве обратного провода. Такую цепь называют цепью ПР («провод - рельсы»). Длину плеча питания в этом случае принимают равной расстоянию между тяговыми подстанциями. Резервное питание автоблокировки осуществляется в этом случае от цепи ДПР.

При таком способе электроснабжения не применяют силовые опоры, а вместо них устанавливают у сигнальных точек однофазные комплектные трансформаторные подстанции с двумя трансформаторами напряжением
27,5 кВ / 127 В.

Первый включается между проводом цепи ПР и рельсами и обеспечивает основное питание, а второй - между одним проводом цепи ДПР и рельсами обеспечивая резервное питание. Применение данной системы целесообразно прежде всего в тех случаях, когда строительство самостоятельной высоковольтной линии затруднено: болотистая или скалистая местность, вечная мерзлота.

Одним из недостатков системы являются большие колебания напряжения в цепях ПР и ДПР, вызываемые колебаниями напряжения на шинах 27,5 кВ тяговых подстанций и изменениями э. д. с., индуктированной в однопроводной цепи провод - рельс от тяговой сети переменного тока.

В системе автоблокировки с рельсовыми цепями переменного тока на границах рельсовых цепей (без изолирующих стыков) стоят только путевые трансформаторы. Аппаратура питающих и релейных концов размещается на станциях, ограничивающих перегон.При таких условиях высоковольтная цепь автоблокировки на перегонах не нужна.Сигнальные цепи размещаются в отдельной кабельной линии.

Схема питания устройств ВЛ СЦБ на тяговых подстанциях реализована следующим образом. Для электроснабжения ВЛ СЦБ на подстанциях предусматривается отдельный трансформатор, получающий питание от шин 0,23 или 0,4 кВ.Трансформатор выполняет роль разделительного,и получает, в свою очередь, питание от трансформаторов собственных нужд подстанции.

Необходимость применения разделительных трансформаторов обуславливается следующими факторами:

- при подключенииВЛ СЦБ непосредственно к шинам РУ-6,
10 кВ тяговых подстанций ток замыкания на землю может достигать значений более 5 А. Следовательно нормативными документами требуется заземление опор в ненаселенной местности;

- при подключении ВЛ СЦБ непосредственно к РУ-6, 10 кВ подстанций токи короткого замыкания могут значительно превышать 0,15 кА, что превышает предельный отключаемый ток короткого замыкания для высоковольтных предохранителей типа ПКН, используемых для защиты трансформаторов ОМ, ОЛ.

По климатическим условиям Кандалакшская дистанция электроснабжения относится к I (холодному) температурному району. Для этого температурного района характерны: минимальная температура -50°С; максимальная +40 °С; среднегодовая -5...0 °С. Ветровой район - III, со скоростью ветра 29 м/с. Гололедный район - II (изморозь), с толщиной стенки гололеда до 10 мм. Район по загрязненности - V.

Кроме ВЛ СЦБ и ПЭ на участке Княжая - Кандалакша есть распределительные сети находящиеся на балансе АО «Колэнерго» разных уровней напряжений: 110, 35, 10, 0,4 кВ имеющие сближение с электротяговой сетью.