Тяговые подстанции
В тяговой подстанции размещаются устройства, которые преобразуют получаемую от электрических систем электроэнергию для нужд тяги и других потребителей. Устройства тяговых подстанций долж-ны быть защищены от токов короткого замыкания, перенапряжений и пергрузок сверх установлен-ных норм.
Классификация тяговых подстанций.Подстанции классифицируют по различным признакам.
По роду тока тяговые подстанции разделяются на подстанции постоянного и переменного тока.
Тяговая подстанция постоянного тока понижает высокое напряжение получаемый от энергосистемы трёхфазный ток до 3,3 кВ, затем выпрямляет ток в полупроводниковых кремниевых выпрямителях, после чего постоянный ток напряжением 3,3 кВ направляется в контактную сеть. Расстояние между тяговыми подстанциями составляет 15 – 20 км.
Тяговая подстанция переменного тока служит только для понижения напряжения. Высокое напряже-ние трёхфазного тока понижается в трансформаторах до 27,5 кВ. Однофазным током такого напряже-ния питается контактная сеть. Расстояние между тяговыми подстанциями составляет 40 – 60км.
По конструктивному выполнению различают подстанции с открытым, закрытым и смешанным распредустройством, а также передвижные подстанции. Подстанции с открытым распредустройством ( РУ ) имеют наибольшее распространение и сооружают их на участках переменного и постоянного тока. Аппаратуру управления и защиты, а также полупроводниковые преобразовательные агрегаты на этих подстанциях размещают в помещениях или в специальных блоках и шкафах. На подстанциях со смешанным распредустройством РУ-3,3 кВ размещают в зданиях, а РУ-110 кВ на - открытой части. Закрытые подстанции постоянного тока строили ранее при первичном напряжении 6, 10, и 35 кВ.
Передвижные подстанции размещают на подвижном составе,они предназначены для замены одного преобразовательного агрегата или силового трансформатора на время планового или аварийного ремонта. При необходимости они могут быть использованы для увеличения мощности стационарных тяговых подстанций.
По способу присоединения к ЛЭП внешнего электроснабжения различают подстанции тупиковые, если ЛЭП подходят к шинам подстанции с одной стороны, и транзитные, если ЛЭП подходят к ши-нам подстанции не менее чем с двух сторон. Транзитные подстанции в свою очередь подразделяют на опорные и промежуточные. Опорная тяговая подстанция, это та, к шинам 110, 220 кВ которой присо-единяют не менее трёх питающих цепей ЛЭП. Между опорными тяговыми подстанциями располага-ют промежуточные подстанции, которые включают в рассечку ЛЭП или присоединяют к ней на отве-твлениях (отпайках). Присоединение подстанций на ответвлениях к одноцепной ЛЭП не допускается.
Схемы первичных распределительных устройств на стороне 110-220 кВ.
Эти схемы для тяговых подстанций переменного и постоянного тока принципиально одинаковы.
Опорная тяговая подстанция имеет двойную систему сборных шин СШ с шиносоединитель-ным выключателем ШСВ, обходную шину ОШ с обходным выключателем ОВ и четыре ввода (при двухцепной линии электропередачи). Такая схема обладает высокой надёжностью, так как при пов-реждении даже двух цепей ЛЭП или одной из сборных шин подстанция после соответствующих переключений будет продолжать работать.
Все переключения и отключения оборудования при повреждениях осуществляют масляными вы-ключателями, способными разорвать ток корот-кого замыкания. Для возможности ремонта вык-лючателей их присоединяют к токоведущим про-водам и шинам через разъединители, предназна-ченные для разрыва электрической цепи при отсу-тствии в ней тока. От одной вторичной обмотки трёхфазного силового трансформатора напряже-нием 27,5 кВ питается электроподвижной состав. А от другой вторичной обмотки напряжением 35 или 10 кВ – нетяговые и районные потребители.
В целях удешевления стоимости электрификации железных дорог не все подстанции строятся опор-ными, а сооружается большое число промежуточных тяговых подстанций,которые имеют более простые схемы подключения к питающим линиям электропередач. Конструктивно промежуточная тяговая подстанция отличается от опорной отсутствием сборных шин и применением блочного спо-соба соединения ввод – трансформатор. Вместо дорогостоящих масляных выключателей они обору-дованы однофазными короткозамыкателями КЗ, предназначенными для создания искусственного ме-таллического короткого замыкания, и трёхполюсными отделителями ОД, которые служат для вклю-чения и отключения трансформаторов без нагрузки. При повреждениях, возникающих в трансформа-торе подстанции, срабатывает короткозамыкатель, вызывая искусственное короткое замыкание, сра-батывание защиты и кратковременное отключение линии электропередачи выключателями вводов на опорных подстанциях. В период бестоковой паузы отделитель отсоединяет от линии электропередач повреждённый трансформатор, и вся остальная часть схемы через короткое время вновь включается под напряжение с помощью автоматического повторного включения (АПВ) выключателей вводов опорной подстанции.
Промежуточная тяговая подстанция на ответвлениях (отпаечная) в перемычке между вводами имеет разъединители для подключения одного или обоих трансформаторов к любой из двух цепей ЛЭП.
Промежуточная транзитная тяговая подстания при двухцепной линии электропередач включает-ся в разрез одной из цепей. Каждая промежуточная транзитная подстанция снабжена выключателем, с помощью которого линия электропередач секционируется. Выключатели на подстанциях защища-ют линию электропередачи при повреждении ближайшего её участка. Для обеспечения ремонта сек-ционного выключателя без нарушения транзита электроэнергии по линии электропередачи предус-матривают ремонтную перемычку с двумя разъединителями.