Лекции

Ячейка 03 – ячейка запасного выключателя. В нее входят два последовательно соединенных выключателя 13, шунт 10 с амперметром и разъединителем 1,12, разъединитель цепи плавки гололеда 16.

Ячейка 04 – камера LC - и С – звеньев фильтра сглаживающего устройства. В нее входят LC–и С–звенья фильтра сглаживающегоустройства 17– 24.

Камера 05 – камера переключателей сглаживающего устройства. В нее входят переключатель 27 сглаживающего устройства, резистор 26, заземляющие ножи 28, трансформатор 25.

Камера 06 – камера секционных разъединителей и разрядника РВПК. В нее входят секционный разъединитель 33 с заземляющими ножами 31 и 32, разрядник 36, разъединитель 34 с заземляющими ножами 35.

Схемы отдельных типовых ячеек и камер заводского изготовления

для ОРУ 27,5 кВ представлены на рис.1.9.

Кратко охарактеризуем каждую из ячеек рис. 1.9.

В схеме блока 01 (ввод от ТП) с обеих сторон выключателя 2 установлены разъединители с заземляющими ножами 1 и 4, дающие возможность производства работ на выключателе блока при отключении только тяговой обмотки понижающего трансформатора. При этом две другие его обмотки 110 (220) и 35 (10) кВ включены, и питание районных потребителей не прерывается. Разъединитель 4 главных и заземляющих ножей на фазе С не имеет. Это объясняется тем, что на подстанции рассматриваемого типа фаза С присоединена к шине, соединенной с контуром заземления подстанции (КЗП). По этой причине в дополнительном соединении её с землей при производстве работ нет необходимости. Выносные трансформаторы тока блока используются для подключения защит шин ОРУ 27,5 кВ и тягового трансформатора, также для измерения токов по вводам ОРУ 27,5 кВ.

Рис. 1.9. Типовые схемы блоков КРУН ОРУ 27,5 кВ.

В схеме блока 01 (ввод от ТП) с обеих сторон выключателя 2 установлены разъединители с заземляющими ножами 1 и 4, дающие возможность производства работ на выключателе блока при отключении только тяговой обмотки понижающего трансформатора. При этом две другие его обмотки 110 (220) и 35 (10) кВ включены, и питание районных потребителей не прерывается. Разъединитель 4 главных и заземляющих ножей на фазе С не имеет. Это объясняется тем, что на подстанции рассматриваемого типа фаза С присоединена к шине, соединенной с контуром заземления подстанции (КЗП). По этой причине в дополнительном соединении её с землей при производстве работ нет необходимости. Выносные трансформаторы тока блока используются для подключения защит шин ОРУ 27,5 кВ

итягового трансформатора, а также для измерения токов по вводам ОРУ 27,5 кВ.

Блок 02 - фидер КС - однофазный, содержит выключатель, последовательно с которым включена первичная обмотка трансформатора тока 7; они ограждены с двух сторон разъединителями с заземляющими ножами 5

и8. За линейным разъединителем со стороны контактной сети к фидеру присоединен обходной разъединитель 9, соединяющий питаемый участок контактной сети с обходной (запасной шиной).

Блок 03 - фидер ДПР. Нетяговые линейные потребители железнодорожного транспорта получают питание по фидерам ДПР. Блок содержит трехфазный выключатель 2 (одна фаза которого не задействована) и выносные трансформаторы тока 7 на двух фазах, первичные обмотки которых включены последовательно с фазами выключателя, а также разъединители 10 и 11 с заземляющими ножами. Выключатели фидеров ДПР не могут быть замещены запасными выключателями, так как для этого нужна двухфазная система запасных шин и выключателей. В данном случае такой необходимости нет, поскольку нетяговые потребители не относятся к потребителям первой категории и их резервирование осуществляется от соседних подстанций.

Блок 04 - фидер ТСН - содержит двухфазный разъединитель с заземляющими ножами 10, трехфазный выключатель 2 и выносные трансформаторы тока на двух фазах. Крайним правым полюсом выключателя 2 трансформатор ТСН соединяется с землей (фаза С). Как правило, в ОРУ 27,5 кВ опорных подстанций необходимо иметь четыре ТСН (с учетом подогрева приводов коммутационной аппаратуры), для ОРУ 27,5 кВ промежуточных подстанций достаточно двух.

Блок 05 - секционный МВ. Используется для запасного выключателя. Блок однофазный и содержит выключатель 6, трансформатор тока 7, разъединители с заземляющими ножами 13 и 15. Разъединитель 14 соединяют запасной выключатель с обходной шиной. Шинных разъединителей 13 - два: один соединяет выключатель с шиной фазы А, а другой с шиной фазы В. Для исключения возможности включения сразу обоих шинных разъединителей, что привело бы к короткому замыканию фаз А и В и последующему отключению выключателей обоих вводов подстанции, то есть фактически к прекращению питания тяговой сети, эти разъединители сблокированы. Блокировка разрешает любые взаимные положения разъединителей, кроме одного - оба включены.

Блок 06 - ТН, разрядники и секционный разъединитель. Блок содержит два однофазных трехобмоточных трансформатора напряжения 19, подключенных к участкам шин 20 через двухфазный разъединитель с заземляющими ножами 17, секционный двухфазный разъединитель с заземляющими ножами 16 и два вентильных разрядника 18. Применение двух таких блоков позволяет, кроме секционирования, обеспечивать контроль напряжения по секциям шин, питание цепей напряжения релейных защит, а также защиту от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Схема главных электрических соединений РУ – 3,3 кВ.

Схема РУ-3,3 кВ приведена на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Схема главных электрических соединений РУ-3,3 кВ

Схема РУ-3,3 кВ выполняется с рабочей (РШ), запасной (Зап) и минусовой (МШ) шинами. Рабочая и запасная шины состоят из трех секций, а минусовая не секционируется. К первой секции присоединяется преобразовательный агрегат ПА1 и фидера контактной сети Ф1 и Ф2. К третьей секции подключается второй преобразовательный агрегат ПА2 и третий фидер контактной сети Ф3. Ко второй секции подключен разрядник, запасной выключатель и сглаживающее устройство. От минусовой шины отходит рельсовый фидер РФ (отсос), по которому ток из тягового рельса возвращается на подстанцию.

Секционирование рабочей и запасной шины двумя разъединителями QS3 и QS4 позволяет поочередно выводить в ремонт первую и третью секции без полного отключения РУ-3,3 кВ.

На фидерах контактной сети применяются быстродействующие выключатели (БВ) типа ВАБ-43 или ВАБ-49. На вводах от преобразовательных агрегатов применяются БВ типа ВАБ-28 или катодные типа ВАБ-49.

На открытой части подстанции за проходными изоляторами фидеров контактной сети для защиты изоляции РУ-3,3 кВ от атмосферных перенапряжений, набегающих с контактной сети, устанавливаются разрядники FV типа ОПН- 3,3 (вместо ранее применяемых разрядников типа РМВУ- 3,3).

Для защиты изоляции оборудования РУ-3,3 кВ от коммутационных перенапряжений ко второй секции подключаются также ОПН – 3,3 (вместо ранее применяемых разрядников типа РВПК – 3,3), которые также осуществляют резервирование разрядников фидеров контактной сети. В ячейке запасного БВ устанавливается разъединитель QS14 для плавки гололеда.

Сглаживающее устройство подключено ко второй секции шин РУ – 3,3 кВ. Трансформатор тока ТА типа ТКЧ предназначен для сигнализации о появлении ненормального режима (работа без одной фазы), при котором возможно возникновение гармоники 150 Гц, вызывающей большие помехи в линии связи. Через переключатель QS16 к РШ подключается вольтметр РV и датчик напряжения КV, используемый в схемах автоматики.

Разрядное устройство, шунтирующее реакторы LR1 и LR2 при включении разъединителя QS17 с дистанционным приводом, служит для облегчения отключения выключателями QF фидеров контактной сети токов КЗ вблизи подстанции. Отключение выключателей приводит к наведению ЭДС в реакторах LR1 и LR2 и перенапряжению в тяговой сети. Когда перенапряжение достигает определенной величины, происходит отпирание тиристора VS и подключение разрядного резистора к реакторам. Энергия, занесенная в реакторах, рассеиваются в резисторах разрядного устройства.

Короткозамыкатель QN включается при пробое на землю изоляции рабочей шины или присоединенного к ней оборудования для создания шунтирующей цепи, исключающей протекание токов КЗ по оболочкам кабелей, проложенным по территории подстанции, и другим подземным сооружениям. Короткозамыкатель соединяет рельсовый фидер РФ с контуром заземления подстанции при срабатывании земляной защиты РУ-3,3 кВ. Амперметр, подключенный к рельсовому фидеру через шунт, измеряет общий ток РУ-3,3 кВ, возвращающийся на подстанцию из рельсовой цепи. Аналогичное подключе-

ние имеют амперметры на фидерах контактной сети. Кроме того, к каждому фидеру подключаются через предохранитель FU реле напряжения KV и испытатель коротких замыканий (ИКЗ). Реле напряжения запускает при КЗ вблизи подстанции телеблокировку, передающую частотный сигнал по линии связи, который отключает выключатель поста секционирования и прекращает питание точки КЗ от соседней подстанции. Испытатель КЗ проверяет состояние контактной сети после ее автоматического отключения, по результатам измерений разрешает или запрещает автоматическое повторное включение отключившегося выключателя фидера.

Схема главных электрических соединений ОРУ – 27,5 кВ.

Схема ОРУ-27,5 кВ, составленная с помощью вышерассмотренных типовых блоков 27,5 кВ, приведена на рис. 1.11.

Вводы ОРУ 27,5 кВ (ячейки №4 и 11) подают напряжение на первую и вторую секции сборных шин от тяговых трансформаторов. Ячейки № 4 и 11 - типовые, для них использованы блоки 01. Напряжение к контактной сети путей подводится по фидерам контактной сети (ячейки №№ 5, 6, 12 - 14), для которых используются блоки 02. С помощью разъединителя 9 (блок 02), обходной шины и схемы обходного (запасного) выключателя (ячейка № 8) возможно при необходимости не прерывая питание контактной сети, вывести из работы любой фидерный выключатель или полностью секцию шин со всеми отходящими от неё фидерами для их осмотра или ремонта. На время осмотра или ремонта выводимые из работы выключатели заменяют обходными. Для запасного выключателя используется блок 05. Как видно из схемы ОРУ27,5 кВ, фаза С, выполненная в виде заглубленного в землю рельса (так называемая "заземленная" фаза), соединена с рельсами подъездного пути РПП, контуром заземления подстанции КЗП и воздушным или земляным рельсовым фидером РФ (ячейка № 8), присоединенным к рельсам главных путей вблизи тяговой подстанции. Благодаря этому ток на подстанцию от подвижного состава (при условном направлении его в фидере контактной сети от подстанции в сеть) возвращается сразу по трем параллельным цепям: по рельсовому фидеру, по рельсам подьездного пути и по земле через контур заземления подстанции.

В схеме ОРУ-27,5 кВ предусмотрено двойное секционирование рабочих шин фаз А и В разъединителем (ячейки № 7 и 10). Провод общей "земляной" фазы не секционируется.

Это обеспечивает возможность осмотра и ремонта любой секции типа РУ 27,5 кВ и любого из разъединителей со стороны отключенной секции шин. Секционирование произведено между точками включения левого и правого шинного разъединителей запасного выключателя и выполнено с использованием типового блока 06 трансформаторов напряжения, разрядников и секционного разъединителя.

Рис 1.11. Схема главных электрических соединений ОРУ-27,5 кВ

Следует обратить внимание на порядок присоединения шинных разъединителей запасного выключателя к фазам сборных шин. К первой (левой) секции шин, от которой фидеры контактной сети получают питание по фазе А, шинный разъединитель запасного выключателя присоединен к фазе В, и, наоборот, ко второй (правой) секции шин, от которой фидеры контактной сети получают питание по фазе В, этот разъединитель включен в фазу А. Это позволяет обеспечить питание фидеров контактной сети, присоединенных к секции, выведенной в ремонт.

Нетяговые линейные потребители железнодорожного транспорта получают питание по фидерам ДПР. Так как на рельс через фидер РФ подается напряжение от фазы С, в контактную подвеску перегона следует подать напряжение фаз А и В. Для этого в РУ 27,5 кВ используются ячейки № 3 и 15, выполненные по типовой схеме блока 03.

Для питания цепей собственных нужд подстанции используются трансформаторы собственных нужд и подогрева ТСН (ячейки №№ 1, 2, 16 и 17). Присоединения ТСН к шинам 27,5 кВ выполнены по типовой схеме блока 04.

Однолинейная схема тяговой подстанции переменного тока

На схеме главных электрических соединений тяговой подстанции показывается в соответствии с условными графическими обозначениями по ЕСКД в однолинейном исполнении (ввиду идентичности трехфазной системы) различное электротехническое оборудование, участвующее в процессе преобразования энергии, и связи между оборудованием.

Эта схема является основным документом, характеризующим тяговую подстанцию как в период её строительства и монтажа, так и в период эксплуатации.

Однолинейная схема составляется на основании структурной схемы подстанции и типовых схем различных распределительных устройств. Примеры таких типовых схем распределительных устройств тягового электроснабжения 3,3 и 27,5 кВ были рассмотрены выше.

Однолинейная схема тяговой подстанции переменного тока 27,5 кВ приведена на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Однолинейная схема тяговой подстанции переменного тока 27,5 кВ

Функционально-блочное построение тяговых подстанций

Тяговые подстанции на протяжении периода электрификации железных дорог подвергались различным видоизменениям как в части зданий (двухэтажные, одноэтажные, капитальные, сборные), так и размещения оборудования (в зданиях, комплектных распределительных устройствах).

В настоящее время при сооружении и реконструкции тяговых подстанций используется блочно-модульная технология, разработанная НИИЭФАЭНЕРГО.

Отличные особенности новых тяговых подстанций.

•при строительстве тяговых подстанций применяется технология, основанная на использовании укрупненных функциональных блоков (ФБ) полной заводской готовности;

•управление тяговыми подстанциями осуществляется распределенной автоматизированной системой управления (АСУТП-РИТ);

•простота технического обслуживания и надежность работы тяговых подстанций достигается применением современных типов оборудования, которые, кроме того, снижают вредные воздействия тяговых подстанций на окружающую среду.

Преимущества функционально – блочной технологии

•сокращение затрат на проектирование тяговых подстанций;

•короткий цикл изготовления укрупненных функциональных блоков в заводских условиях; гарантировано качество и высокая надежность:

•простота установки и монтажа оборудования в здании.

•быстрый ввод подстанций в эксплуатацию с одновременным включением телемеханического управления;

•возможность использования наборов функциональных блоков при реконструкции существующих подстанций;

•повышение надежности электроснабжения ЭПС, СЦБ, связи и др. потребителей за счет использования нового оборудования с улучшенными параметрами;

•сокращение эксплуатационных расходов, повышение безопасности и удобства обслуживания.

Комплекты функциональных блоков тяговых подстанций.

Все распределительные устройства, кроме ОРУ – 110 кВ, выполнены в виде комплектных распредустройств (КРУ) внутренней установки и поставляются вместе с токопроводами, кабелями вторичных цепей и сухими трансформаторами собственных нужд 10/0,4 кВ и ВЛ СЦБ 0,4/10 кВ.

Комплект ФБ ТП постоянного тока включает в себя следующие базовые блоки: блок РУ – 10 кВ, ячейку фильтрового устройств, блок заземляющего разъединителя шин РУ 3,3 кв, блок тягового выпрямителя, блоки