2. Схемы питания тяговых подстанций и тяговой сети

2.1. Схемы питания тяговых подстанций от энергосистемы

Согласно ПУЭ, все приемники электроэнергии постоянного степени их значимости и ответственности разделяются на 3 категории и, соответственно этому, обеспечивается надежность схемы питания.

1. – возможно отключение до нескольких миллисекунд, необходимых для включения электроснабжения постоянного дублирующим линиям (АС, ж/д, метро);

2. – возможно отключение электроснабжения на время, необходимое для включения резерва (жилые дома, больницы);

3. – возможно отключение на время, необходимое для ремонтно-восстановительных работ, но не более суток (гаражи, склады).

Категория напряжения указана в договоре на пользование электроэнергией, заключаемом между потребителем и энергосберегающей организацией.

Железная дорога относится к потребителю I категории, а, следовательно, для нее должно быть обеспечено бесперебойное питание. На ТП железной дороги на участке 150–200 км, схема должна быть такой, чтобы при выходе из строя одной районной подстанции или ЛЭП, произошло отключение не более чем 1 ТП.

Схема ТП зависит от конфигурации внешних сетей, расположения электростанций и районных подстанций, от имеющегося у них запаса мощности и других факторов.

Существуют варианты схем питания ТП от энергосистемы:

1. Схема двустороннего питания по одноцепной линии;

2. Схема двустороннего питания по двухцепной линии;

3. Одностороннее питание.

Двустороннее питание по одноцепной линии:

Рис. 2.1 Двустороннее питание по одноцепной линии

На схеме РП - опорная районная подстанция энергосистемы (к шинам 110- 220 кВ которых присоединено не менее 3 высоковольтные линии).

Двустороннее питание по двухцепной линии:

Рис. 2.2 Двустороннее питание по двухцепной линии

РП- опорные районные подстанции,

ТП 4- опорная ТП,

ТП 1, 3, 5, 7- транзитные ТП,

ТП 2, 6- отпаечные ТП,

ТП 1, 2, 3, 5, 6, 7- промежуточные ТП.

В основном используется именно такая схема, а также схема по одноцепной линии,

Для ТП переменного тока допускается не более трех промежуточных ТП (110 кВ) и не более пяти (220 кВ).

Для ТП постоянного тока допускается не более пяти промежуточных ТП (110, 220 кВ).

Отпаечные и транзитные ТП чередуются так, чтобы при аварии на ЛЭП отключалось бы не более одной ТП.

Схема одностороннего питания:

Рис. 2.3 Схема одностороннего питания

2.2. Условия параллельной работы трансформаторов в системе тягового электроснабжения

Система переменного тока:

Рис. 2.4 Система переменного тока

Система постоянного тока:

Рис. 2.5 Система постоянного тока

Условия подключения трансформаторов на параллельную работу

Равенство групп соединения обмоток;

Различия в мощности не более чем в 3 раза;

Равенство напряжений короткого замыкания (Uкз);

Равенство напряжений первичной и вторичной обмоток.

2.3. Питание тяговой сети при помощи однофазных трансформаторов

При помощи однофазных трансформаторов можно обеспечить только односторонне питание тяговой нагрузки. При такой схеме тяговые подстанции, состоящие из однофазных трансформаторов чередуют, по отношению подключения к фазам ЛЭП, для того, чтобы обеспечить более равномерную загрузку фаз внешней сети.

Рассмотрим схему из 3-х тяговых подстанций:

Рис. 2.6 Чередование подключения однофазных трансформаторов к ЛЭП

Рис. 2.7 Векторная диаграмма

- напряжение ЛЭП, с которым по фазе совпадает напряжение фидерной зоны.

При такой схеме тяговые подстанции не должны соединяться через контактную сеть, т.к. это привело бы к короткому замыканию.

Рассмотрим соседние участки, питаемые от разных тяговых подстанций:

Рис. 2.8 Соседние участки, питаемые от разных тяговых подстанций

Т.е. напряжение между соседними участками в раз было больше напряжения в тяговой сети.

Если на грузки 3-х тяговых подстанций, подключенных к фазам AB, BC и CA постоянные во времени и равны по величине, то образуется равномерная загрузка фаз 3-х фазной внешней системы.

В случае, если в тяговой сети через одну подстанцию поменять полярность, подаваемую в тяговую сеть, мы получим напряжение между смежными зонами, равное напряжению в тяговой сети.

Рис. 2.9 Последовательное подключение однофазных трансформаторов

Рассмотрим соседние участки (фидерные зоны)

Рис. 2.10 Векторная диаграмма

На рисунке чередуются 6 векторов напряжений, каждые 3 загружают ЛЭП равномерно.