книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта

Коэффициенты мощности агрегата определяются согласно формул § 108.

В приближенных расчетах можно принять coscp=l, тогда при

быть взята равной 1 кет.

Зная к. п. д. выпрямителя, трансформатора и уравнительно­ го реактора, согласно (109—1) можно получить к. п. д. агрегата.

у

Рис. 109-1. Коэффициент полезно­ го действия выпрямленного агре­ гата (к примеру 109-1)

Средневзвешенный коэффициент полезного действия может быть получен путем подстановки в расчетные формулы средне­ взвешенного коэффициента нагрузки, аналогично тому, как этс было рассмотрено в § 108.

Р А З Д Е Л Ш Е С Т О Й

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ, АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАНИКА, КОНСТРУКЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Г л а в а X X I V

СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

§ 110. Общие сведения

Электрические схемы подразделяются на схемы первичной и вторичной коммутации.

Схемы первичной коммутации служат для обозначения электрических соединений силового оборудования (масляные выключатели, трансформаторы, выпрямители и т. д.).

Схемы вторичной коммутации обозначают соединения вспо­ могательных аппаратов, обеспечивающих нормальную работу силового оборудования (релейная зашита, приводы выключате­ лей, устройства сигнализации, управления и автоматики и т. д.).

По способу изображения схемы первичных цепей подразде­ ляются на одно- и трехлинейные. На однолинейных схемах все три фазы установки вследствие идентичности условий работы изображаются одной линией. В трехлинейных схемах каждая фаза изображается отдельно. Если установка имеет нулевой (четвертый) провод, на схеме изображаются соединения аппа­ ратов и для этого провода.

Иногда на одном чертеже допускают одновременное приме­ нение одно- и трехлинейных схем. При этом трехлинейное изо­ бражение применяют только на тех участках, где соединение фаз неодинаково (например, трансформаторы тока установлены только в двух фазах). Иногда однолинейные схемы первичной

коммутации совмещаются со схемами соединений основных вспо­ могательных аппаратов.

Такого рода комбинированные схемы первичных и вторичных цепей наиболее полно отображают электрические установки. Однако вследствие трудоемкости исполнения и громоздкости та­ ких схем чаще всего вместо схем соединений вторичных цепей на однолинейной схеме ограничиваются изображением лишь типов аппаратов этих схем (например, реле защиты, ключей управле­ ния, сигнальных ламп и т. п.).

Однолинейные схемы нашли преимущественное применение благодаря своей простоте и наглядности. Они служат для под­ робной характеристики электрической установки.

При обосновании экономической целесообразности выбора конкретной схемы подстанции необходимо руководствоваться Правилами устройств электроустановок, согласно которым по­ требители разделяются на следующие три категории.

1 - я к а т е г о р и я —установки, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, брак продукции, повреждение оборудования или длительное рас­ стройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных элементов городского хозяйства.

2 - я к а т е г о р и я — потребители, перерыв в электроснабже­ нии которых связан с существенным снижением выпуска про­ дукций, простоями людей и механизмов, нарушением нормаль­ ной деятельности значительного количества городских жи­

щие под определение 1 и 2-й категорий.

Применительно к преобразовательным тяговым подстанциям городского электротранспорта это разделение означает, что под­ станции метрополитена могут быть отнесены к 1-й категории, трамвайно-троллейбусные подстанции, питающие электротранс­ порт в центре города;— к 2-й категории, а преобразовательные подстанции, питающие загородные линии,— к 2 и 3-й катего­ риям.

Схемы вторичной коммутации по своему назначению подраз­ деляются на принципиальные и монтажные. Первые служат для уяснения принципа действия установки, вторые — для монтажа установки.

Для облегчения связи между принципиальными и монтажны­ ми схемами применяют маркировку (обозначение) электриче­ ских цепей. Обычно одним и тем же знаком маркируются на принципиальной и на монтажной схемах такие цепи, которые имеют между собой постоянный контакт (например, проводни­ ки, идущие от зажима предохранителя к обмоткам реле). После каждой из обмоток реле и после каждого контакта реле марки­ ровка проводов должна меняться.

Принципиальные схемы в свою очередь разделяются на неразвернутые, полуразвернутые и развернутые.

Первые изображаются на чертеже таким образом, что отдель­ ные элементы одного аппарата группируются в одном месте (как и в действительности).

Вполуразвернутых схемах отдельные элементы одного аппа­ рата изображаются на одной условной оси (вертикальной или горизонтальной) в любом месте чертежа.

Вполностью развернутых принципиальных схемах отдель­ ные элементы одного аппарата могут размещаться в произволь­ ном месте и обозначаются одинаковым условным знаком.

§ 111. Схемы первичного питания

Первичное питание служит для передачи электроэнергии с трансформаторных подстанций или распределительных пунк­ тов энергосистем на тяговую подстанцию.

Схемы первичного питания могут быть радиальными или кольцевыми. Кроме того, бывают схемы питания на отпайках. ;Выбор той или иной схемы первичного питания тяговой подстан­ ции связан с необходимостью обеспечения определенной надеж­ ности электроснабжения при одновременном учете целесообраз­ ности начальных затрат.

Радиальное питание предусматривает электроснабжение каждой тяговой подстанции от пункта питания по самостоятель­ ным линиям. Простейшим видом радиального питания является одиночная линия с защитой на головном участке (рис. 111-1,а). Такая система питания носит название линия — агрегат.

Для большей оперативности питающую линию агрегата снаб­ жают выключателем с самостоятельной защитой (рис. 111-1,6).

Если необходимо иметь со стороны энергосистемы спаренные кабели для питания через один выключатель двух абонентов, на вводе подстанции устанавливается выключатель (рис. 111-1,в). Одновременно он служит для резервирования агрегатного вы­ ключателя.

Рассмотренные схемы радиального питания не имеют резер­ ва, поэтому повреждение питающей линии приводит к полному прекращению электроснабжения тяговой подстанции со стороны ввода 6—10 кв. Такого рода питание может быть принято лишь в том случае, если район питания тяговой сети может быть раз­ гружен по постоянному току за счет смежных тяговых под­ станций.

Резервирование по высокому напряжению 6—10 кв при ра­ диальном питании может быть осуществлено за счет прокладки второй линии. При этом возможны три варианта схем: 1) при­ менение спаренных линий с поперечной дифференциальной токо­ вой защитой (рис. 111-1,г); 2) применение двух раздельно рабо­

тающих линий с автоматическим включением резерва на стороне тяговой подстанции (рис. 111-1,0); 3) применение параллельно работающих линий с максимальной направленной защитой (рис. 111-1, в). Последний режим работы возможен лишь при питании с одного питающего центра, с одной секции шин, поэто­ му этот вариант менее надежен, чем второй.

Из изложенного следует, что для современных многоагрегат­ ных подстанций с кремниевыми выпрямителями вариант пита­ ния от двух источников с АВР наиболее предпочтителен.

Рис. 111-1. Схемы радиального первичного питания:

мальной направленной защитой

Кольцевое первичное питание, при котором несколько под­ станций включаются по высоковольтному электроснабжению как бы в кольцо, в практике получило также некоторое распростра­ нение.

Простейшим видом -такого кольцевого питания является пита­ ние двух тяговых подстанций Т-1 и Т-2 от одного энергоцентра (рис. 111-2,а). В этом случае обе питающие линии и линия свя­ зи нормально включены. Выход из строя любого из кабелей не вызывает нарушения питания, так как максимальная направлен­ ная защита обеспечивает селективное отключение. Но исчезно­ вение напряжения на шинах подстанции энергосистемы выводит из строя сразу все подстанции кольца.

Вследствие этого для повышения надежности целесообразно осуществлять питание от двух разных источников (рис. 111-2,6). При этом на одной подстанции масляный выключатель кабеля связи (КС) отключен, на другой подстанции включен. Кабель связи находится под охранным напряжением.

таким образом кольцо разомкнуто. Выход из строя любого участ­ ка линии — шины не вызывает перерыва в питании ни одной подстанции, так как любую подстанцию можно питать от левого или от правого источника.

Если представляется возможность, то желательно одну из средних тяговых подстанций присоединить к третьему источни­ ку питания энергосистемы, при этом релейная защита может быть построена так, что обеспечит селективное отключение лю­ бого поврежденного участка (рис. 111-3,6). Для этого макси­ мальная токовая защита дополняется специальным программ­ ным устройством, которое по каналам телемеханики получает сигналы от датчиков о направлении прохождения тока к. з. и в зависимости от этого выдает команду на отключение повреж­ денного участка.

§ 112. Схемы распределительных устройств переменного тока 6—10 к в

Вводы 6—10 кв могут быть присоединены к сборным шинам тяговой подстанции по одному из вариантов, изображенных на рис. 112-1.

Простейший вид присоединения ввода возможен при первич­ ном питании по системе линия — агрегат (рис. 112-1,а). В этом случае линия непосредственно питает агрегат и защита устанав­ ливается на головном участке.

При наличии двух вводов 6—10 кв вводы присоединяются к шинам через шинные разъединители (рис. 112-1,6). Это позво­ ляет работать на одном из вводов, а второй держать в качестве резерва под охранным напряжением. При этом охранное напря­ жение контролирует исправность резервного ввода.

Поскольку включать и выключать линию под нагрузкой нельзя, нагрузка с шин снимается отключением выключателей агрегатов. Переход с одной питающей линии 6—10 кв на другую осуществляется на подстанции энергосистемы после соответству­ ющего согласования по телефону.

Перечисленные неудобства и необходимость иметь защиту вводов на тяговой подстанции вынуждают снабжать вводы 6—10 кв выключателями. Для обеспечёния требований техники безопасности при ревизии выключателя приходится при этом устанавливать два комплекта разъединителей (рис. 112-1,в).

В соответствии с требованиями ПУЭ все вводы *6—-10 кв должны снабжаться разъединителем с заземляющими ножами. Заземляющие ножи служат для облегчения заземления линии при постановке ее в ремонт, так как последняя может оказаться под напряжением в результате ошибочного действия персонала. В воздушных линиях заземление предохраняет персонал от дей­ ствия емкостных и грозовых разрядов. В кабельных линиях-за-

земление, кроме того, служит для определения мест поврежде­ ния, когда необходимо закорачивать все три фазы.

Линейные разъединители с заземляющими ножами имеют механическую или электрическую блокировку с основными разъ­ единителями. При отсутствии разъединителей с заземляющими ножами при ремонтах приходится ставить переносную зако-

ротку.

Основные разъединители в свою очередь сблокированы с по­ ложением выключателя. Эти блокировки необходимы для

Рис. 112-1. Схемы вводов 6—10 кв:

а — питания по системе линия — агрегат; б — упрощен­

заземляющими ножами; 9 — штепсельные разъемные со­ единения КРУ

устранения неправильных действий персонала, могущих при­ вести к тяжелым последствиям.

Присоединение трансформатора напряжения может осуще­ ствляться к шинам (рис. 112-1,б) или к вводу (рис. 112-1,г).При автотелеуправляемых подстанциях необходимо отдать предпоч­ тение последнему варианту, так как в этом случае с диспетчер­ ского пункта можно контролировать напряжение резервного ввода, хотя в конструктивном отношении такое решение не­ сколько сложнее.

Правила устройства электроустановок допускают присоеди­

комплектные распределительные устройства (КРУ). В этих уст­ ройствах основные аппараты для осмотра можно выкатить,-по­ этому разъединители заменены разъемными штепсельными соединениями 9 (рис. 112-1,д). "Большинство типов КРУ имеет заземляющие разъединители, механически сблокированные с вы­ ключателем.

Рис. 112-2. Схемы сборных шин-:

а — несекционированные; б — двухсекционные; в — двухсекционные в раздельных помещениях; г — двухсекционные с секционным выключате­ лем; д — трехсекциоиные; е — двойные сборные

Сборные шины б—10 кв на тяговых подстанциях могут быть простыми (несекционированными), секционированными и двой­ ными (рис. 112-2).

Несекционированные шины дешевы и делают схему нагляд­ ной. На рис. 112-2, а изображена несекционированная шина с вводами а и р. Отсутствие аппаратов в цепи шин сокращает вероятность неправильного действия персонала.

Основным недостатком несекционироваиных шин является необходимость полного отключения подстанции при ремонте или прк коротком замыкании на шинах. Вследствие этого несекцио­ нированные шины применяют для одноагрегатных подстанций или в том случае, когда тяговая подстанция легко может быть разгружена по постоянному току.

Секционирование сборных шин обеспечивает уменьшение простоя оборудования при аварии на шинах, возможность пооче­