1.3. Разработка однолинейной схемы тяговой подстанции
Согласно ПУЭ, электрифицированные железных дороги относится к потребителям первой категории, для которых перерыв в электроснабжении не допускается, поэтому схемы электроснабжения выполняют таким образом, что при повреждении или ремонте любого элемента обеспечивалось непрерывное питание ЭПС.
Конфигурация и основные особенности схемы внешнего электроснабжения тяговых подстанций зависят от значения питающего напряжения и надежности элементов системы, в частности ЛЭП и коммутационных аппаратов.
Однолинейная схема определяет состав необходимого высоковольтного оборудования, а дальнейшие расчеты позволяют выбрать тип оборудования.
Проектируемая транзитная подстанция переменного тока имеет три распределительных устройства напряжением 110, 27.5 и 10 кВ.
ОРУ-110 кВ транзитной тяговой подстанции выполняется по мостиковой схеме с рабочей и ремонтной перемычками.
ОРУ-27.5 кВ имеет двухфазную рабочую, секционированную разъединителями, и запасную системы сборных шин. Третья фаза соединяется с контуром заземления и не секционируется.
ЗКРУ-10 кВ выполняется по схеме с одной рабочей системой сборных шин, секционированной выключателем.
1.4. Описание назначения основных элементов схемы тяговой подстанции
Силовые трансформаторы предназначены для преобразования электрической энергии по уровню напряжения.
Высоковольтные выключатели переменного тока – основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей переменного тока при нормальном и аварийном режимах.
Разъединители – аппараты, применяемые в электроустановках выше 1000 В и предназначенные для размыкания предварительно обесточенных электрических цепей, а также для создания видимого разрыва цепи, обеспечивающего безопасность работы персонала.
Трансформаторы тока – служат для уменьшения первичного тока до значений наиболее удобных для питания измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Трансформаторы напряжения – предназначены для изоляции цепей обмоток вольтметров, счётчиков, реле и других приборов от сети первичного напряжения и понижения первичного напряжения до величины, удобной для питания приборов и реле.
Ограничители перенапряжений – серии ОПН предназначены для защиты электрооборудования сетей переменного тока частоты 50 Гц от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
Предохранители – служат для защиты цепей от тока КЗ и длительных перегрузок.
Токоведущие части – неизолированные и изолированные проводники, предназначенные для соединения источников с приёмниками энергии через различные переключающие аппараты.
Изоляторы – электротехнические устройства предназначенные для электрической изоляции и механического крепления электроустановок или их отдельных частей, находящихся под разными электрическими потенциалами.
ТСН – предназначены для преобразования электрической энергии по уровню напряжения до значения 380/220 В и для питания собственных нужд тяговой подстанции.
Однолинейная схема и основное оборудование подстанции
Дежурный электромеханик должен хорошо знать схему высоковольтных цепей подстанции. Работа на подстанции невозможна без хорошего знания схемы главных электрических соединений [2, 3].
Элементы и соединения высоковольтного оборудования на учебной тяговой подстанции ПГУПС соответствуют существующим схемам подстанций блочно-модульного типа. Однолинейная схема учебной тяговой подстанции приведена на рис. 1.1.
Учебная тяговая подстанция состоит из распределительного устройства РУ-10 кВ, тягового преобразовательного агрегата и распределительных устройств 3,3 кВ постоянного тока и 27,5 кВ переменного тока.
Распределительные устройства 10 кВ, 3,3 кВ и 27,5 кВ исполнены комплектными распределительными устройствами (КРУ) типов «Омега», КВ-ФКС-3,3-УХЛ4 и 1С-27,5-1-ФКС-УХЛ4 соответственно.
Ячейки КРУ представляют собой металлические шкафы, содержащие сборные шины, смонтированные на опорных изоляторах; устройства релейной защиты и автоматики; измерительные приборы; элементы управления и индикации; выкатные тележки, на которых смонтированы вакуумные выключатели или трансформаторы напряжения; ограничители перенапряжений; предохранители; заземляющие ножи; силовые разъемы; заземляющие разъединители; трансформаторы тока. Несущие каркасы ячеек КРУ выполнены из оцинкованной стали и смонтированы без применения сварки. Каркасы используются в качестве внутренних контуров заземления ячеек. Конструкция шкафов одного типоисполнения обеспечивает взаимозаменяемость выкатных элементов, а также обеспечивает возможность их установки на ровный пол с твердым покрытием.
Компоновка силовых цепей и оборудования выполнена в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок», «Правилами устройства системы тягового электроснабжения железных дорог РФ», технических указаний и нормативных документов ОАО «РЖД» и технической документации на устанавливаемое оборудование.
Разводка вторичных цепей внутри шкафов осуществляется в коробах, проходящих по каркасам. Вторичные цепи, расположенные в высоковольтных отсеках прокладываются в металлорукавах для защиты проводов от попадания высокого напряжения и снижения электромагнитных помех.
Питание подстанции осуществляется по вводу 10 кВ (ячейка № 1). Напряжение 10 кВ по кабелю от вторичной обмотки понижающего трансформатора ОРУ-110 кВ через силовые разъемы QS1, выключатель Q1 и разъемы QS2 подается на сборные шины РУ-10 кВ. К шинам РУ-10 кВ подключены трансформаторы напряжения TV1…TV3 (ячейка № 3) через предохранители FU1…FU3 и силовые разъемы QS5. Для защиты обмоток трансформаторов установлены ограничители перенапряжений FV7…FV9.
Со сборных шин 10 кВ через разъемы QS3 (ячейка №2), выключатель Q2 и разъемы QS4 напряжение подается на тяговый агрегат, состоящий из трехобмоточного трансформатора Т и двенадцатипульсового выпрямителя UD. Тяговый трансформатор имеет схему соединения обмоток «звезда/звезда – треугольник» для двенадцатипульсовой схемы выпрямления. От выводов вторичных обмоток тягового трансформатора через кабельную вставку напряжение подается на выпрямительную установку UD.
Напряжение постоянного тока с выхода выпрямителя поступает в ячейку №4 распределительного устройства 3,3 кВ. В РУ-3,3 кВ применены жесткие шины: основная (главная) «плюс» шина (+ГШ) и минусовая шина (-Ш).
Каждое присоединение постоянного тока представляет собой модуль КРУ-3,3 кВ, содержащий отсек сборных шин и присоединений, отсек вторичных цепей с устройством релейной защиты и автоматики, выкатной элемент с установленным на нем выключателем ВАБ-206, и панель управления.
Питание контактной сети осуществляется от главной «плюс» шины через силовой разъем QS1, быстродействующий выключатель QF1, разъем QS2 и далее по питающему фидеру в контактную сеть 3,3 кВ.
С целью изучения особенностей построения схемы главной коммутации тяговых подстанций переменного тока в ячейке №5 размещено оборудование фидерного выключателя РУ-27,5кВ. К главной шине фазы А или В через разъединитель QS1 и вакуумный выключатель Q1 напряжение подается в контактную сеть.
1.4 Разработка однолинейной схемы тяговой подстанции
Согласно ПУЭ электрифицированные железных дороги относится к потребителям первой категории, для которых перерыв в электроснабжении не допускается, поэтому схемы электроснабжения выполняют таким образом, что при повреждении или ремонте любого элемента обеспечивалось непрерывное питание ЭПС.
Конфигурация и основные особенности схемы внешнего электроснабжения тяговых подстанций зависят от значения питающего напряжения и надежности элементов системы, в частности ЛЭП и коммутационных аппаратов.
Однолинейная схема определяет состав необходимого высоковольтного оборудования, а дальнейшие расчеты позволяют выбрать тип оборудования.
Проектируемая транзитная подстанция переменного тока имеет три распределительных устройства напряжением 110, 2х27,5 и 10 кВ.
ОРУ-110 кВ выполнено по схеме два ввода с двумя перемычками: рабочей перемычкой содержащей выключатель и ремонтной перемычкой без выключателя, а также имеется дополнительная перемычка для подключения дополнительного трансформатора.
ОРУ-2х27.5 кВ выполнено по схеме одна трёхфазная рабочая система сборных шин секционированная разъединителями и одна обходная система сборных шин.
РУ-10 кВ выполнено по схеме одна рабочая система сборных шин, секционированная выключателем.
Тяговые подстанции городского транспорта — Однолинейные схемы электрических соединений тяговых подстанций
§ 116. Однолинейные схемы электрических соединений тяговых подстанций
Полная однолинейная схема электрических соединений тяговой подстанции является таким техническим документом, который позволяет судить о всех специфических особенностях оборудования.
Кроме соединения аппаратов, однолинейная схема должна содержать следующие сведения: 1) число преобразовательных агрегатов; 2) типы основного оборудования подстанции; 3) виды релейной защиты вводов и агрегатов с обозначением типов реле; 4) перечень всех специальных защит; 5) места включения основных измерительных приборов в силовых цепях (счетчики электроэнергии, амперметры, вольтметры, ваттметры); 6) обозначение марки кабелей, размеры и материал сборных шин.
Для удовлетворения этих требований все аппараты, изображенные на однолинейной схеме, должны иметь краткую техническую характеристику или обозначение заводского типа. Это позволяет составлять по однолинейной схеме спецификацию на основное оборудование подстанции. Но для облегчения начертания и чтения схем эти обозначения обычно делаются только на одном агрегате или линии. Все другие однотиповые цепи снабжаются только графическими символами аппаратов.
Особенностью однолинейных схем электрических соединений является то, что они составляются с максимальным приближением к действительности. Это значит, что порядок включения аппаратов в цепи и места присоединения цепей к шинам должны соответствовать конструктивным чертежам подстанции.
В качестве примера на рис. 116-1 приведена полная однолинейная схема электрических соединений трамвайно-троллейбусной автотелеуправляемой тяговой подстанции. Подстанция имеет два агрегата, пять питающих и пять отсасывающих линий.
Резервирование питающих линий осуществляется при помощи запасного выключателя и запасной шины.
Вводы 6—10 кВ снабжены максимальной и максимальнонаправленной защитами на оперативном переменном токе.
Защита агрегатов — максимальная токовая с отсечкой — также выполняется на оперативном переменном токе.
Защита выпрямителей от токов обратного направления при сквозном пробое вентильного плеча осуществляется катодными быстродействующими выключателями типа ВАБ-28.
Защита питающих линий производится выключателями типа ВАБ-36.
Собственные нужды переменного тока на рассматриваемой однолинейной схеме состоят из двух трансформаторов собственных нужд и ввода низкого напряжения. Шины собственных нужд секционированы.