книги из ГПНТБ / Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие

нения в той последовательности, в которой их выполняют в дейст­ вительности. Начертание схем и условные графические обозначе­ ния должны соответствовать единой системе конструкторской до­ кументации ЕСКД.

Схемы электрических установок станций и подстанций разде­ ляются на две группы: схемы первичной коммутации и схемы вто­

ричной коммутации.

На схемах первичной коммутации указывают расположение и соединение силовых элементов электроустановки и последователь­ ность протекания силового тока. На схемах вторичной коммута­ ции— цепи управления, сигнализации, измерения, защиты, блоки­ ровки и другие вспомогательные цепи.

Для получения детального представления о принципах работы установки применяется принципиальная (полная) схема, опреде­ ляющая полный состав элементов установки и как они связаны между собой.

Схемы могут быть выполнены как в однолинейном, так и в мно­ голинейном изображении. На многолинейных схемах каждую цепь изображают отдельной линией с включением всех приборов и ап­ паратов. Эти схемы дают более полное и подробное представление об электрических цепях устройств подстанций и в основном приме­ няются для схем вторичной коммутации.

Схемы первичной коммутации, как правило, выполняют в одно­ линейном изображении. На однолинейных схемах все цепи, выпол­ няющие одинаковые функции, изображают одной линией (напри­ мер, трехфазная цепь при условии, что все три фазы соединены одинаково), а аналогичные элементы, содержащиеся в указанных цепях, одним условным графическим обозначением.

Принципиальные схемы могут быть выполнены совмещенным или разнесенным способом. При совмещенном способе составные части элементов изображают на схеме совместно, т. е. в непосред­ ственной близости друг от друга. При разнесенном способе услов­ ные графические обозначения составных элементов могут распола­ гаться в разных местах схемы, при этом условные графические обо­ значения элементов и их составных частей, входящих в одну цепь, изображают последовательно друг за другом по прямой, а отдель­ ные цепи— одну под другой, образуя параллельные строки (строч­ ный способ). Строки могут располагаться и вертикально. Для об­ легчения нахождения элементов на схеме допускается нумерация параллельных строк. Обычно под или рядом со схемой дается таб­ лица, поясняющая назначение элементов данной цепи. В таблице может быть указано, в каких цепях находятся контакты данного аппарата, реле.

Схема соединений (монтажная схема) служит рабочим черте­ жом, по которому производится монтаж установки. Эта схема по­ казывает соединение составных частей установки, как проходят провода, кабели и места их присоединения. Все приборы, аппараты и их элементы размещаются в соответствии с конструктивным ис-

ti

полнением устройства и имеют такую же маркировку, как и в прин­ ципиальных схемах.

Для рассмотрения работы электрических особенно сложных схем применяют функциональные схемы. В функциональных схемах рассматривается взаимосвязь отдельных самостоятельных узлов схемы. Отдельные самостоятельные узлы могут изображаться в ви­ де прямоугольников, которые соединяются линиями, указывающи­ ми связь между ними. По этим схемам можно представить прин­ цип работы всего устройства в целом. В каждом элементе схемы (в каждом прямоугольнике) могут быть зашифрованы как само­ стоятельные узлы различной сложности, так и отдельные аппара­ ты, если они выполняют роль самостоятельного узла в сложной схеме.

§4. ОДНОЛИНЕЙНАЯ С ХЕМ А ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

Вусловиях города тяговые подстанции получают электроэнер­ гию от питающего центра обычно по кабельным вводам (рис. 4).

Трехфазный переменный ток напряжением 6 или 10 кв посту­ пает по вводам через линейные разъединители, высоковольтные выключатели, трансформаторы тока и шинные разъединители на сборные шины распределительного устройства 6 или 10 кв подстан­ ции. Со сборных шин электроэнергия распределяется на преобразо­

вательные агрегаты и трансформаторы собственных нужд.

Для питания измерительных приборов, релейной защиты, счет­ чиков в распределительных устройствах 6—10 кв устанавливают трансформаторы тока и напряжения. Большей частью трансфор­ маторы напряжения присоединяются непосредственно к вводам после линейных разъединителей. Такое присоединение дает возмож­ ность постоянно контролировать напряжение на питающем кабеле даже при отключенном высоковольтном выключателе. Защита трансформатора напряжения осуществляется плавкими предохра­ нителями.

Сборные шины бывают двойными и одинарными. На тяговых подстанциях трамвая и троллейбуса обычно применяют одинарные сборные шины, разделенные разъединителями на две или три секции.

Преобразовательный агрегат состоит из силового трансформа­ тора, ко вторичной обмотке которого присоединены аноды выпря­ мителя. Первичная обмотка силового трансформатора присоеди­ няется к сборным шинам 6 или 10 кв через разъединитель, высо­ ковольтный выключатель, трансформаторы тока.

Выпрямленный ток с катода выпрямителя поступает через шунт, автоматический быстродействующий выключатель и разъединитель на главную положительную шину подстанции.

Отрицательным полюсом выпрямительного агрегата является средняя точка уравнительного реактора, соединяющего нулевые точки двух обратных звезд вторичной обмотки силового трансфор­

12

матора. Средняя точка уравнительного реактора присоединяется через разъединитель к отрицательной шине подстанции.

От положительной шины через шинные разъединители, линей­ ные автоматические выключатели, шунты, переключатели запасной шины по питающим кабелям 600 в выпрямленный ток поступает в контактную сеть линий трамвая и троллейбуса. Цепь тока замы­ кается через силовое оборудование подвижного состава, рельсы и землю или отрицательный контактный провод, отсасывающие кабе­ ли и разъединители на отрицательную шину подстанции.

В распределительном устройстве выпрямленного тока 600 в монтируется также запасная положительная шина с запасным вы­ ключателем, что дает возможность производить ревизию и времен­ ную замену любого из линейных выключателей без снятия напря­ жения с линии и передавать нагрузку на соседнюю подстанцию или принимать с нее нагрузку.

Одноагрегатные подстанции работают в децентрализованной си­ стеме питания контактной сети. При такой системе каждая одно­ агрегатная подстанция питает два участка контактной сети и сек­ ционный изолятор на сети устанавливается у тяговой подстанции. Каждый участок контактной сети питается параллельно от двух соседних подстанций (рис. 5). От подстанции отходят два положи­ тельных питающих кабеля и два отрицательных отсасывающих ка­ беля. Положительные питающие кабели защищены быстродейст­ вующими автоматическими выключателями.

При выходе из строя одной одноагрегатной подстанции в систе­ ме децентрализованного питания она полностью разгружается со­ седними подстанциями. В этом случае для сохранения параллель­ ного питания контактной сети от оставшихся в работе смежных подстанций на каждой подстанции имеется секционный выключа­ тель, который включается автоматически при отключении линейных выключателей, соединяя оба участка, питаемых данной подстан­ цией.

Для питания потребителей собственных нужд тяговой подстан­ ции устанавливают один или два трансформатора собственных нужд, присоединяемые к сборным шинам переменного тока 6 или 10 кв через разъединители и плавкие предохранители. Для питания в аварийных режимах наиболее ответственных потребителей соб­ ственных нужд устраивают резервные вводы трехфазного перемен­ ного тока мощностью 5—10 кет и напряжением 220 в от источника, не зависящего от наличия напряжения на сборных шинах 6 или 10 кв тяговой подстанции.

Если вводы 6—10 кв на подстанции работают поочередно, в слу­ чае невозможности прокладки резервного ввода 220 в, на подстан­ ции устанавливают два трансформатора собственных нужд, из ко­ торых один, как обычно, присоединяется к сборным шинам 6—10 кв и является рабочим трансформатором, а другой — к резервному вводу 6—10 кв до выключателя вместо измерительного трансфор­ матора напряжения и служит в качестве резерва питания потреби­ телей собственных нужд при исчезновении напряжения на рабочем

13

Г Л А В А II

ОБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 6— 10 кв

§ 5. КАБЕЛИ, ШИНЫ, ИЗОЛЯТОРЫ

Для передачи электрической энергии и соединения отдельных элементов оборудования применяют кабели и шины.

К а б е л и . Кабель представляет собой один или несколько изо­ лированных проводников, заключенных в общую герметическую оболочку.

Различают силовые и контрольные кабели. Силовые кабели слу­ жат для передачи электроэнергии на расстояние и для соединений в схемах первичной коммутации. Контрольные кабели применяют­ ся в цепях вторичной коммутации.

Изолированные проводники, из которых состоят кабели, назы­ ваются токоведущими жилами. Токоведущие жилы кабелей изго­ товляют из меди или алюминия.

Силовые кабели бывают одно-, двух-, трех- и четырехжильными тГвыполняются на напряжения 1, 3, 6, 10, 35 кв и выше. Четырех­ жильные кабели изготовляют на напряжение до 1000 в.

Для изоляции токоведущих жил применяют резину, бумагу, пропитанную растворенной в минеральном масле канифолью выс­ ших сортов, полиэтилен или поливинилхлоридный пластикат.

Силовые кабели, как правило, имеют изоляцию бумажную про­ питанную из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката. Кабели с резиновой изоляцией допускают при том же сечении мень­ шие нагрузки из-за меньшей величины допустимой температуры на­ грева. Кроме того, срок службы кабелей с резиновой изоляцией меньше, так как резиновая изоляция разрушается быстрее другой.

Герметическая оболочка предохраняет изоляцию кабелей от про­ никновения влаги. В качестве герметической оболочки применяют свинец, алюминий, поливинилхлоридный пластикат.

Для предохранения герметической оболочки от механических по­ вреждений некоторые кабели покрывают броней из стальных лент или проволоки. Для защиты от химических воздействий окружаю­ щей среды кабель имеет наружное покрытие из бумажных лент и джута или кабельной пряжи, пропитанной битуминозным составом.

Контрольные кабели изготовляют сечением от 1,5 до 10 мм2 с числом жил от 1 до 37. Обычно они бывают с резиновой или поли­ этиленовой изоляцией.

17

Тип кабеля обозначается буквами.

Кабельные линии трехфазного тока на напряжение 6 или 10 кв, по которым тяговые подстанции получают электроэнергию от энер­ госистемы, выполняют трехжильным кабелем с сечением жил от 70 до 240 мм2 марок СБ, АСБ, ААБ, ВВБ, ВПБ, АВВБ, АВПБ. Ка­ бель С Б — это кабель с медными жилами и бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой герметической оболочке, бронированный двумя стальными лентами, с наружным джутовым покровом. На рис. 6 приведена конструкция кабеля марки СБ. Кабель АСБ — та­

такой же кабель, но с алюминиевыми жилами и оболочкой. Кабель ВВБ — это кабель с медными жилами с поливинилхлоридной изо­ ляцией и оболочкой, бронированный стальными лентами с защит­ ным покровом. Кабель АВВБ — это такой же кабель, но с алюми­ ниевыми жилами. Кабель ВПБ — кабель с медными жилами с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката, бронированный стальными лентами с защитным по­ кровом. Кабель АВПБ— это такой же кабель, но с алюминиевыми жилами. w

Внутри подстанции кабельные перемычки переменного тш С гб ^ 10 кв выполняют кабелями, которые не имеют верхнего джутового покрытия (СБГ, АСБГ). В случае применения кабелей с джутовым покрытием (СБ, АСБ) это покрытие снимается по условиям пожар­ ной безопасности.

Питающие и отсасывающие кабели 600 в, прокладываемые от подстанции, к контактной сети и к рельсам, как правило, выполняют из одножильного кабеля марок СБ сечением 500 мм2 или АСБ се­ чением 800 мм2 с двумя контрольными жилами (СБ-2к или АСБ-2к). Контрольные жилы сечением 1,5 мм2 изолированы как от главной токоведущей жилы, так и от герметической оболочки ка­ беля.

Силовые кабели выбирают по величине номинальных напряже­ ния и тока, по способу прокладки, по условиям работы.

Сечение кабелей выбирают по имеющимся в справочниках таб­ лицам длительно допустимых нагрузок в зависимости от номиналь­ ного напряжения кабеля, способа прокладки (в земле, в воздухе, в воде), максимально допустимой температуры жил, с учетом по­ правочных коэффициентов на число работающих кабелей, лежа­ щих рядом непосредственно в земле или в трубе.

Максимально допустимая температура нагрева токоведущих, жил зависит от рода изоляции и номинального напряжения кабеля.

18

Кабели с резиновой изоляцией применяют в установках на на­ пряжение до 1000 в. В с е я з и с освоением кабельной промышленно­ стью теплостойкой резины, допустимая температура нагрева токо­ ведущих жил проводов и кабелей с резиновой изоляцией и допусти­ мые токовые нагрузки несколько повышены. Для кабелей с бумажной изоляцией установлены следующие максимально допус­ тимые температуры нагрева жил при напряжениях: до 3 кв +80° С,

до 6 кв +65° С, до 10 кв +60° С.

Длительно допустимые нагрузки для кабелей, прокладываемых в земле, несколько выше допустимых нагрузок для кабелей, прокла­ дываемых в воздухе, ввиду лучших условий охлаждения. Поэтому, чтобы не допустить перегрева, сечение кабеля, проложенного час­ тично в земле, частично в воздухе, должно быть выбрано по наихуд­ шим условиям охлаждения, т. е. для прокладки в воздухе. Допу­ стимая нагрузка на кабель снижается в зависимости от числа проложенных рядом работающих кабелей.

Нагрузка на кабели должна быть ограничена в зависимости от количества соединительных муфт и длительности эксплуатации ка­ белей (примерно свыше 40—45 лет). Ограничение устанавливается организацией, эксплуатирующей кабельные линии.

Существуют также поправочные коэффициенты на температуру воздуха или земли, учитывающие необходимость изменения нагруз­ ки кабелей, проводов и шин при длительном отклонении темпера­ туры окружающего воздуха или земли от расчетной (25 и 15°С).

Кабели трехфазного переменного тока, выбранные по длительно допустимому току нагрузки, проверяют на термическую устойчи­ вость при действии возможных в данной цепи токов короткого за­ мыкания.

Кабели постоянного тока выбирают только по рабочему току без проверки на термическую устойчивость.

Трехжильные бронированные кабели следует применять для трехфазного переменного тока с симметричной нагрузкой фаз. В случае несимметричной нагрузки или протекания пульсирующего тока в броне наводятся э. д. с. и вихревые токи, увеличивающие нагрев брони и, следовательно, кабеля.

Токопроводящие жилы кабелей должны быть сфазированы со сборными шинами и иметь соответствующую расцветку. На каждой кабельной линии или кабельной перемычке с обеих сторон должны быть повешены бирки с указанием марки кабеля, напряжения, се­ чения, номера или наименования линии и фамилии лица, произво­ дившего разделку кабеля.

За кабельной линией и непосредственно за кабелями ведется систематическое наблюдение с тем, чтобы не было просадок почвы или разрытий. Под особым наблюдением находятся участки с блуж­ дающими токами в земле.

Броня кабелей, проложенных внутри помещений по стенам, по­ толкам, каналам, должна быть окрашена для защиты от коррозии. Необходимо следить за чистотой кабельных каналов, качеством крепления кабелей, отсутствием изломов и недопустимых изгибов,

19

механических повреждений брони, за целостью изоляторов кон­

делок.

Периодически в процессе эксплуатации производят профилакти­ ческие испытания кабелей повышенным напряжением с целью свое­ временного выявления дефектов изоляции кабелей. Не реже одного раза в год кабели напряжением 2—35 кв испытывают в течение 5 мин напряжением постоянного тока, равным пятикратному значе­ нию номинального линейного напряжения.

Кабели напряжением до 1 кв испытывают мегомметром на 500—- 1000 в не реже 1 раза в 1—2 года. Питающие кабели выпрямленно­ го тока 600 в испытывают напряжением постоянного тока 5 кв в течение 20 мин. При токе утечки более 0,5 ма кабель считается не­ годным к эксплуатации.

Контрольную жилу питающих кабелей 600 в испытывают в те­ чение 5 мин напряжением 1,5 кв по отношению к основной токопро­ водящей жиле.

Шины. В распределительных устройствах (РУ) в качестве про­ водников электрического тока применяют медные, алюминиевые или стальные шины. При выборе материала шин учитывают элек­ трическую проводимость, влияющую на величину потерь энергии, нагрев шин, механическую прочность и вопросы экономии цветного металла.

Наилучшим материалом для шин является медь, имеющая ма­ лое электрическое сопротивление и достаточную механическую прочность. Медные шины применяют в ответственных установках с большими токами. Стальные шины обладают большим сопротив­ лением и наибольшей механической прочностью и применяются в неответственных установках с малыми токами.

Наибольшее распространение в электроустановках получили алюминиевые шины, обладающие несколько большим сопротивле­ нием и меньшей механической прочностью, чем медные, но намного превосходящие по проводимости стальные шины.

По форме сечения шины бывают круглые и прямоугольные. В электроустановках большей частью применяются шины прямо­ угольного сечения из-за лучших условий охлаждения и, следова­ тельно, большей допустимой плотности тока.

Площадь сечения шин выбирается по таблицам длительно до­ пустимых нагрузок, имеющимся в справочных руководствах.

В зависимости от величины тока нагрузки шины могут состоять из нескольких полос, но при этом допустимый ток нагрузки для пакета не пропорционален числу полос, а несколько меньше вслед­ ствие худших условий охлаждения.

Для шин одного и того же сечения при переменном токе допус­ каются несколько меньшие нагрузки, чем при постоянном.

Допустимые длительные токовые нагрузки на шины принимают­ ся из расчета допустимой температуры их нагрева 70° С при тем­ пературе воздуха 25° С.

20