книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта

ключения требуют выезда на место (например, разъединители). Для аппаратов, переключающихся автоматически, или с диспет­ черского .пункта, для сигнализации положения применяют сиг­ нальные лампы.

Телеуправление объектами производится при помощи ключей управления. Эти ключи могут быть встроены в мнемоническую схему щита или вынесены на отдельный пульт управления.

Рис. 123-1. Пример выполнения мнемонической схемы диспетчерского пульта управления тяговой подстанцией:

1 — шины; 2 — масляные выключатели; 3 — транс­ форматоры; ,4 — сигнальные лампы положения агрега­ та; 5 — сигнальные лампы общеподсганционные; 6 — выпрямители; 7 — (выключатели питающих линий; 8— управляемый выключатель запасной шины

Диспетчерские щиты контактной сети обычно выполняются едиными на весь район с встроенными ключами управления.

Для каждой тяговой подстанции диспетчерские щиты выпол­

Стенд релейной аппаратуры телеустановки может размещать­ ся в специальном аппаратном помещении диспетчерского пункта либо совмещаться с пультом управления.

Приборы телеизмерения обычно не монтируются в мнемони­ ческую схему, а устанавливаются в верхней части диспетчерских щитов.

Линейно-кроссовые устройства служат для присоединения телемеханических установок к наружным линиям связи.

Линии связи между диспетчерским пунктом и управляемыми объектами могут быть воздушными и кабельными.* Воздушные линии связи прокладывают по опорам контактной сети или по поперечным тросам подвески контактной сети. Но, как показал опыт эксплуатации, воздушные линии связи являются малона­ дежными. Состояние изоляции зависит от метеорологических условий (ту^ан, дождь), загрязнения и повреждений' изолято­ ров. Сильные ветры и гололед приводят к схлестыванию и об­ рыву проводов. Кроме того, на работе линий сказывается влия­ ние атмосферных разрядов.

Кабельные линии связи относятся к числу наиболее надеж­ ных каналов связи. Они-недоступны для механического повреж­ дения, мало подвержены внешним явлениям атмосферы, изоля­ ция кабельных линий достаточно высока.

Г л а в а X X V I

УСТРОЙСТВА СОБСТВЕННЫХ НУЖД ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

§ 124. Общие сведения

Устройства собственных нужд тяговой подстанции представ­ ляют собой комплекс источников питания низкого напряжения (до 500 в) и аппаратов, предназначенных для обеспечения нор­ мальной работы преобразовательных агрегатов и другого сило­ вого оборудования.

Устройства собственных нужд состоят из:

1)источников питания собственных нужд переменного тока;

2)потребителей в системе собственных нужд переменного

тока;

3)источников питания собственных нужд постоянного тока;

4)потребителей в системе собственных нужд постоянного

тока.

На современных тяговых подстанциях потребителями в си­ стеме собственных нужд постоянного тока являются только та­ кие аппараты, которые вследствие своих конструктивных особен­

ностей не могут работать на оперативном переменном токе.

К ним относятся соленоидные приводы масляных выключателей

икатушки управления некоторых типов быстродействующих выключателей. Источниками питания этих потребителей, как правило,, служат селеновые или кремниевые выпрямители,

постоянного тока,питаются одновременно от двух выпрямителей. Один из них присоединен к трансформатору собственных нужд, другой — к вводу низкого напряжения.

На большинстве тяговых подстанций, построенных до 1960 г., были заложены иные принципы питания потребителей собствен­ ных нужд постоянного тока. Считалось, что эти потребители не доджны допускать перерывов электроснабжения ни при нор­ мальной работе подстанции, ни, тем более, в аварийном режи­ ме, Источник питания при таком требовании должен быть посто­ ронним, независимым от собственных нужд переменного тока. Таким независимым источником является аккумуляторная батарея.

;К потребителям собственных нужд постоянного тока в этом случае относились: релейная защита, сигнализация, аварийное освещение, некоторые устройства автоматики, устройства теле­ механики, а также катушки приводов и быстродействующих вы­ ключателей.

К потребителям собственных нужд переменного тока относят­ ся: собственные нужды выпрямителей, зарядные агрегаты акку­ муляторной батареи; электродвигатели вентиляции; электриче­ ское освещение и отопление подстанции; некоторые устройства автоматики.

Период с 1955 по 1958 г. ознаменовался переводом всех собственных нужд на новых подстанциях на оперативный пере­ менный ток с полным отказом от аккумуляторных батарей. Такое решение имеет существенные технико-экономические пре­ имущества, так как применение аккумуляторных батарей связа­ но с большим расходом дефицитного свинца, необходимостью сооружения отдельных помещений для размещения аккумуля­ торных батарей с механической системой приточно-вытяжной вентиляции.

§ 125. Собственные нужды переменного тока

Источниками питания собственных нужд переменного тока являются трансформаторы собственных нужд и городской ввод напряжения 380/220 или 220/127 в.

Удельный расход электроэнергии на собственные нужды тя­ говых подстанций на 1 квт-ч переработанной электроэнергии

составляет в среднем 1% для ртутно-выпрямительных подстан­ ций и 0,3% для подстанций, оборудованных кремниевыми пре­ образователями.

Мощность вспомогательных аппаратов выпрямителей и при­ мерная мощность общеподстанционных потребителей подстанции приведена в табл. 125-1.

К табл. 125-1 необходимы некоторые пояснения. При опре­ делении мощности электрического отопления подстанции объем

где V — удельный объем здания: для подстанций ручного управ­ ления v = \ мг/квт, для автоматических — о=0,4— 0,6 м3/квт\

п — число установленных агрегатов.

Для определения общей площади подстанции объем подстан­ ции делят на среднюю высоту h = 3,5 м.

Приведенные выше рекомендации могут быть использованы только для ориентировочных расчетов.

При наличии проектов расчет объема здания, подлежащего отоплению, может быть произведен более точно. При этом сле­ дует учесть, что ряд помещений подстанции, как, например, ка­ меры трансформаторов, помещения распределительных уст­ ройств и некоторые вспомогательные помещения не отап­ ливаются.

Выбор мощности трансформатора собственных нужд следует производить по средним расчетным нагрузкам и проверять по максимально возможным кратковременным нагрузкам, с учетом перегрузочной способности трансформатора. При вычислении средних расчетных нагрузок на шинах собственных нужд не следует учитывать потребителей, работающих кратковременно или в часы спада нагрузки, таких, например, как генераторы глу­ бокого заряда батареи, масляные насосы выпрямителей, элект­ родвигатели насосов общего водоснабжения, питание электро­ инструмента.

Мощность резервного ввода зависит от количества трансфор­ маторов собственных нужд и схемы присоединения их к рас­ пределительному устройству 6—10 кв. При двух трансформато­ рах, присоединенных к разным секциям РУ 10 кв, мощность резервного ввода должна быть достаточна для питания только цепей освещения, сигнализации и нагревательных элементов ртутных насосов. При присоединении одного из трансформато­ ров на резервном вводе 6 -МО кв до масляного выключателя резервный ввод 380/220 в не требуется. При наличии только одного трансформатора собственных нужд мощность резервного ввода должна соответствовать мощности трансформатора.

§ 126. Собственные нужды постоянного тока

Собственные нужды постоянного тока на тяговых подстанци­ ях состоят из аккумуляторных батарей, зарядных агрегатов,, сборных шин и присоединенных к ним потребителей.

Основным оборудованием собственных нужд является акку­ муляторная батарея, состоящая из отдельных аккумуляторов:.

Емкость аккумулятора измеряется количеством электриче­ ства, отдаваёмого в сеть при разряде. Произведение тока, раз­ ряда (а) на время разряда (ч) определяет емкость разряда

положительных и отрицательных пластин, размера и числа пла­ стин в элементе, темпёратуры электролита, времени разряда (от величины разрядного тока) и, наконец, саморазряда, т. е.,от утечки тока. При разряде аккумулятора плотность электролита будет снижаться, при заряде — повышаться.

Кроме емкости, в работе аккумулятора весьма существенной является э. д. с.

Зависимость изменения напряжения на аккумуляторе.>от времени при разряде его неизменным током изображается на так называемых разрядных характеристиках (рис. 126-1). :Эти характеристики показывают, что чем меньше ток разряда,.тем глубже в поры пластин проникает реакция; следовательно, раз­ ряд необходимо окончить при большем напряжении.

Для стационарных батарей продолжительность разряда на тяговых подстанциях обычно бывает 12—24{ч и напряжение раз­ ряда принимается 1,8 в.

Внутреннее сопротивление свинцово-кислотных аккумулято­ ров небольшое (0,007 ом для типа СК-1), поэтому они могут давать весьма большие токи в течение нескольких секунд. Коли­ чество отдаваемого электричества при кратковременном разря­ де невелико, но тем не менее напряжение аккумулятора может сильно снизиться. Это объясняется тем, что реакция при боль­ шом токе протекает весьма быстро и поры пластин оказываются почти без электролита. После некоторого интервала в поры поступает свежий электролит и напряжение восстанавливается.

Наконец, весьма важную роль в работе аккумуляторов име­ ет саморазряд. Этим термином называют потерю энергии, запа­

Для уменьшения саморазряда весьма важно применять элект­ ролит из химически чистой серной кислоты и дистиллированной воды.

Выше отмечалось, что напряжение аккумулятора при разря­ де падает, однако напряжение не всегда является характерным признаком, определяющим степень разряда. Когда батарея раз­ ряжается небольшим током и процесс разряда протекает медлен­ но, диффузионные явления не затруднены и напряжение элемен­ та изменяется мало.

Важным фактором, определяющим степень разряда, являет­ ся изменение количества активных веществ аккумулятора, принимающих участие в разряде, о чем можно судить по плот­ ности электролита.

Разряд батареи с превышением разрядной емкости против номинальной приводит к сульфатации пластин и снижению фак­ тической емкости. Укороченный разряд сокращает срок работы

аккумуляторной батареи, так как аккумуляторы рассчитаны на определенное число заряд-разрядных циклов (900—1500).

Номинальная емкость батареи определяется для температу­ ры электролита 9=25°. При температуре 0* электролита, от­ личной от 25°, в пределах от +10 до +40° С фактическая ем­ кость батареи может быть определена по приближенной формуле

электролита, бурное газовыделение и затраченные ампер-часы на заряд.

В настоящее время широкое применение получил так назы­ ваемый постоянный или непрерывный подзаряд батарей. Сущ­ ность его заключается в том, что на шины собственных нужд подстанции совместно с аккумуляторной батареей работает пре­ образователь постоянного тока. Преобразователь питает неиз­ менную нагрузку шин и производит подзаряд батареи, которая разряжается вследствие явления саморазряда и толчков нагруз­ ки на шинах собственных нужд подстанции.

Для выравнивания напряжения и емкости отстающих элемен­ тов в режиме постоянного подзаряда один раз в месяц произ­ водят уравнительный заряд по методу заряд — разряд.

Свинцовые аккумуляторы, выпускаемые промышленностью, подразделяются на автомобильные (стартерные), радиоанодные, радионакальные, железнодорожные и стационарные. Для пита­ ния приемников постоянного тока на электрических станциях

иподстанциях применяются, как правило, стационарные типы.

Взависимости от конструкции положительных пластин ста­ ционарные аккумуляторы разделяются на два типа: поверхност­ ные— типов С и СК и панцирные — типов СП и СПК.

Положительные и отрицательные пластины обоих типов подвешиваются за выступающие плечики на стенки стеклян­ ного сосуда. Высота сосудов берется такой, чтобы под пласти­ нами оставалось достаточно места для скопления осадка (шла­ ма). Это делается для того, чтобы не было короткого замыкания между пластинами. Изоляция пластин по вертикали осуществ­ ляется стеклянными трубочками.

Пластины одной полярности соединяются между собой поло­ сами из свинцово-сурьмянистого сплава, припаянными к полюс­ ным отросткам пластин.

Последовательное соединение аккумуляторов в батарею про­ изводится межэлементными полосами.

Аккумуляторы в открытых сосудах покрывают плоскими стеклами для защиты от пыли и уменьшения разбрызгивания электролита при заряде.

Буква К в обозначении типов стационарных аккумуляторов означает, что данный тип может быть использован для корот­ ких разрядов (например, для питания включающих катушек приводов). Отличие этих аккумуляторов состоит лишь в том, что соединительные свинцовые полосы между пластинами одного полюса и между банками усилены.

Поверхностные аккумуляторы С и СК по номинальной емкости разделяются на 45 типов.

Аккумуляторы типов С-1 и СК-1 имеют одну положительную пластину и две отрицательные пластины. Типы С-2 и СК-2 име­ ют две положительные пластины, в соответствии с чем токи заряда и разряда удваиваются. В общем случае эти токи увели­ чиваются во столько раз, сколько установлено положительных пластин.

Панцирные аккумуляторы по емкости выпускаются шести типов. Первый тип (СП-35 и СПК-35) имеет емкость десятина-' сового разряда, равную 35 а-ч. Следующие пять типов (СП-70, СП-105 и т. д.) имеют емкость и токи десятичасового разряда, кратные 2—6.

Щелочные аккумуляторы выпускаются промышленностью железо-никелевые и кадмиево-никелевые.

Положительной пластиной в этих аккумуляторах является гидрат окиси никеля Ni(OH)3, а отрицательными пластинами — химически чистое железо или сплав кадмия с железом. Электро­ литом служит раствор едкого калия КОН или едкого натрия NaOH.

Интересно отметить, что в процессе заряда и разряда щелоч­ ных 'аккумуляторов электролит играет роль проводника тока, а не химического реагента, поэтому его плотность не меняется. При заряде и разряде происходит лишь электролиз электролита с выделением водорода на отрицательной пластине и кислоро­ да — на положительной.

0,5 до 1 а.

Таким образом, э. д. с. щелочного аккумулятора в за­ висимости от разряда имеет большие колебания, чем кис­ лотного.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов сравни­ тельно-велико, поэтому эти аккумуляторы для толчковых нагру­ зок, как правило, не пригодны.

Щелочные аккумуляторы чаще всего работают в режиме за­ ряд— разряд. Постоянный подзаряд этих аккумуляторов требу­ ет тока / подз =0,01 QII0M а9 где QH0M— номинальная емкость аккумуляторов. Этот сравнительно большой ток подзаряда вы­ зывает неоправданные потери энергии и приводит к быстрому испарению электролита.

Глубокий заряд батареи производится током 0,25 QHHduH ‘ ускоренном заряде можно заряжать в течение 2 ч током 0,5 Q.0M

Сравнительная оценка кислотных и щелочных аккумуляторов показывает, что к преимуществам щелочных аккумуляторов относятся: 1) отсутствие свинца; 2) большая механическая проч­ ность; 3) большой срок службы; 4) отсутствие вредных для здоровья и для оборудование паров серной кислоты; 5) воз­ можностьсохранения их в бездействии в течение дли­ тельного времени; 6) относительно простой уход в экс­ плуатации.

Одновременно с этим щелочные аккумуляторы имеют и серь­ езные недостатки. Главные из них: 1) относительно низкий к. п. д.

получить толчковый ток разряда.

В эксплуатации следят за режимом заряда и разряда, за чистотой батареи, стеллажей и помещения, производят доливку электролита.

При работе батареи в режиме заряд — разряд значение тока при зарядах не должно превосходить величины, указанной заво- -дом-изготовителем, но может быть снижено.

Заряд продолжается до появления усиленного газообразо­ вания на положительных и отрицательных пластинах всех эле­ ментов и считается оконченным, если удельный вес электролита поднялся до 1,24±0,005 при температуре 25° С. Заряд считается полностью законченным, когда напряжение и удельный вес элек­ тролита перестанут увеличиваться в течение 2 ч.

Количество ампер-часов, получаемых при заряде, должно быть на 18—20% больше количества ампер-часов, отданных ба­ тареей при предыдущем разряде.

Если некоторые элементы кипят слабее пли закипают позже других, то их следует немедленно проверить на внутреннее ко­ роткое замыкание. При обнаружении короткого замыкания между пластинами его следует безотлагательно устранить. Кро­ ме того, время от времени желательно осматривать простран­ ство между пластинами при помощи ручной электрической лам­ пы и предупреждать возможность образования коротких замы­ каний между ними.

Во время заряда, особенно в конце его, аккумуляторное'по­ мещение должно обязательно проветриваться.

Разряд аккумуляторов может производиться током любой величины, но не больше максимальной, согласно электрическим характеристикам.

При разряде ни в коем случае не следует брать от батареи емкость, превышающую гарантированную.