Тяговая подстанция что такое: Тяговая подстанция железной дороги — Энциклопедия нашего транспорта

Тяговая подстанция её виды и особенности выбора и монтажа

Тяговая подстанция выполняет ключевую задачу по преобразованию электроэнергии с целью ее подачи в контактную сеть для питания электротранспорта (наземного и подземного). Это отдельное направление техники, главная функция которой заключается в понижении значения напряжения, а при необходимости и в выпрямлении тока, если предполагается эксплуатация установки, работающей на постоянном токе.

Содержание

Где может использоваться

Тяговая подстанция – это отдельная разновидность оборудования, которое представляет собой источник электроэнергии для всех видов электротранспорта. Но для каждого направления предполагается особый вид подобной техники. Располагаться могут ТП по всей протяженности дороги с интервалом от 25 до 50 км. Периодичность, с которой монтируется тяговая подстанция, определяется несколькими факторами, среди них: профиль железной дороги, размеры и целевое назначение транспортного средства.

Смотрим видео, область применения и виды ТП:

В качестве основных направлений, которые подразумевают установку данного вида оборудования, выступают:

  • Железнодорожный транспорт;
  • Метрополитен;
  • Наземный электротранспорт (трамваи, троллейбусы).

Тяговая подстанция может быть представлена разными исполнениями, отличными по техническим характеристикам. При этом целесообразность установки того или иного варианта определяется соответствием основных параметров уровню предполагаемой нагрузки, а также условиям эксплуатации.

Обзор видов ТП

Тяговая подстанция в первую очередь подразделяется на две группы:

  1. Постоянного тока.
  2. Переменного тока.

Первый из названных вариантов включает оборудование, рассчитанное на 6-220 кВ. При этом питание осуществляется по ЛЭП воздушного и кабельного типа. В случае когда напряжение ниже порога 110 кВ, требуется понижение, соответственно, электроэнергия сначала проходит этап понижения значения электрических параметров при участии трансформатора. В прочих ситуациях энергия направляется сразу в распред. устройство. Тяговая разнотипная подстанция переменного тока по большому счету сходна с оборудованием этого рода, функционирующим на постоянном токе, за единственным исключением, которое состоит в отсутствии преобразующего узла для выпрямления электрических характеристик.

Подстанция для железной дороги и прочего электротранспорта

Тяговая разнотипная подстанция встречается и в других исполнениях, разделение при этом осуществляется по целевому назначению транспорта:

  1. Оборудование для железной дороги. Встречается в следующих вариантах:
  • Опорная – может выступать в качестве источника питания для других установок;
  • Тупиковая – получает электроэнергию от рядом стоящей подстанции;
  • Промежуточная – питается от двух ближайших установок.
  1. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. Оборудование данного вида также существует в нескольких исполнениях:
  • С необходимостью участия обслуживающего персонала;
  • Полностью автоматизированные;
  • ТП для трамвая и троллейбуса, которые не требуют участия в работе оборудования персонала и представляют телеуправляемую технику.
  1. Установки для метрополитена. Различают следующие виды подобной техники:
  • Тяговая;
  • Понизительная;
  • Тягово-понизительная.

В первом случае представлена тяговая распределительная подстанция, питание которой осуществляется посредством городских электросетей. Второй из названных вариантов предполагает получение тока больших значений от тяговой установки, который в дальнейшем понижается до уровня 400-230 В, чего достаточно для силовых и осветительных приборов.

Технические характеристики

Тяговые подстанции трамвая, метро и троллейбуса и железнодорожного транспорта имеют ряд параметров, по которым подбирается требуемый вариант. Кстати, если сравнивать их с таким оборудованием, как столбовые подстанции СТП, которые питаются переменным током и представлены исключительно лишь тупиковым вариантом конструкции, то ассортимент будет весьма широк, что несколько затрудняет выбор.

Смотрим видео, конструкция и устройство подстанции:

Для ориентации в большом количестве исполнений нужно четко представлять, какие нагрузки будут оказываться на технику данного вида, в соответствии с чем определяются параметры оборудования:

  • величина сопротивления и напряжения на шинах, куда подается уже выпрямленный ток;
  • тяговая подстанция метро, железной дороги и прочего электротранспорта характеризуется внутренним сопротивлением, а также сопротивлением отсасывающего фидера и сглаживающего узла, посредством данных величин можно получить значение сопротивления всей установки, суммировав их;
  • тяговые подстанции метро и РЖД отличаются по количеству используемых в конструкции трансформаторов и распред. устройств;
  • напряжение всей установки является расчетной величиной и определяется из формул;
  • мощность короткого замыкания.

Для сравнения, определяющими параметрами для такого оборудования, как столбовые трансформаторные подстанции, являются: общая мощность, а также значения высшего и низшего напряжения.

Существует несколько исполнений такой техники, отличных по данным параметрам: с напряжением 6 или 10 кВ по высокой стороне, а также с напряжением 0,23 или 0,4 кВ по низкой стороне. По таким же критериям подразделяется и мачтовая трансформаторная подстанция.

Как выглядит структурная схема

Структурная схема

Существует несколько наиболее распространенных способов подключения в зависимости от того, какие нагрузки планируется подавать, и какого типа объекты будут подключаться. В результате может меняться состав оборудования.

На рисунке изображен один из наиболее простых вариантов. Распределительное устройство включает в себя три ячейки, причем конструкцией предусмотрен всего один выключатель. На вводе устанавливается только один разъединитель, что также способствует упрощению схемы. Нет необходимости в использовании резервного оборудования. Учитывая отличия такого оборудования, как мачтовая трансформаторная подстанция, схема будет выглядеть несколько иначе.

Рекомендации по выбору

Основным критерием эффективности использования того или иного типа установки является соответствие параметров условиям эксплуатации, в частности, уровню подаваемой нагрузки. Если подбирается тяговая или столбовая трансформаторная подстанция, ее типовой проект подразумевает необходимость выполнения следующих действий:

  • Выбор схемы подключения и соединения основных узлов;
  • Определение наиболее подходящего варианта токоведущих аппаратов и узлов;
  • По расчетным значениям электрических параметров подбираются основные узлы такого оборудования (распределительные устройства, трансформаторы, выключатели, разъединители, элементы защиты, зарядных аккумуляторов).

Аналогичные действия выполняются в случае, когда выбирается мачтовая трансформаторная подстанция типовой проект также будет в большей мере состоять из расчетной части.

Нюансы монтажа и нормативная документация

Основная особенность принципа установки техники, используемой для питания железнодорожного электротранспорта, заключается в том, что все работы выполняются при непосредственном участии электромонтажных поездов. В перечень ключевых задач входит непосредственно сам монтаж подстанции тягового типа, а вместе с тем и постов секционирования, телемеханического оборудования и контактной сети. Такое оборудование, как столбовые трансформаторные подстанции, подключаются несколько иным способом, учитывая, что все основные узлы монтируются на опоре.

СТН ЦЭ 12-00 «Нормы по производству и приемке строительных и монтажных работ во время электрификации железных дорог» определяют ряд требований, предъявляемых к монтажу подобного оборудования. Для сравнения мачтовая трансформаторная подстанция предполагает подготовку котлована для установки опоры, проверку точности установки по отвесам, монтаж основных узлов на опорной конструкции, подключение всех элементов.

Таким образом, тяговые установки отличаются многообразием исполнений, что, с одной стороны, несколько затрудняет выбор подобной техники, а с другой – позволяет подобрать наиболее подходящий вариант. А вот столбовые трансформаторные подстанции являются техникой более узкого целевого назначения и представляют собой тупиковый вариант конструкции определенного диапазона значений мощности и напряжений. При выборе любого из этих видов оборудования учитывается уровень выдерживаемой нагрузки, схема подключения, а также соответствие основных параметров условиям работы.

виды и особенности выбора, характеристики

Тяговая подстанция служит для преобразования высокого трехфазного тока с величиной напряжения от 6 киловольт в постоянный ток в 600 Вольт, например, для питания силовых линий для трамваем, метро, троллейбусов или для других потребителей. Также тяговые подстанции могут довести высокий ток до стандартного уровня в 220 Вольт, то для широкого потребителя. Мощность такой подстанции зависит от требуемых величин конечного потребителя. Она подбирается исходя из многих переменных – тяговые расчеты, трассировка линий, величина и мощность потребителя и других данных. После того, как стало известно количество клиентов, подбирается конкретная тяговая подстанция.

В данной статье будет рассмотрена как устроена такая подстанция, из чего она состоит, какие особенности работы она имеет. В качестве дополнительного материала статья содержит один скачиваемый файл с техническими характеристиками и несколько видеоматериалов по выбранному профилю.

Что такое тяговая подстанция.

Что такое тяговая подстанция.

Что такое контактная сеть

Контактная сеть – совокупность линейных токоведущих, изолирующих, поддерживающих и опорных элементов, предназначенных для подведения электроэнергии к токосъемникам ПС. Контактный провод изготавливается из мели и ее сплавов (медно-кадмиевые и медно-магниевые) сечением 65–100 мм2. На вспомогательных линиях и линиях в депо могут использоваться медные провода со стальным сердечником. Провод должен иметь хорошую электропроводность, износостойкость и высокую прочность для возможности надежного натяжения.

Сечение контактных проводов выбирают с учетом их стоимости по так называемой экономической плотности тока из условия оптимального соотношения между расходом цветных металлов и потерями электрической энергии в тяговой сети. Высота подвешивания контактных проводов на строящихся или реконструируемых линиях должна быть 6,0 м. Снижение высоты подвешивания допускается внутри производственных помещений, под мостами и эстакадами – до 4,2 м, в тоннелях – до 3,9 м.

Расчет токов для тяговой подстанции

При больших токовых нагрузках контактной сети или при падении напряжения в конце участка больше допустимого параллельно контактным проводам прокладывают усиливающие провода из меди, алюминия или свитого провода из стальной и алюминиевой проволоки для повышения прочности. Через определенные промежутки эти провода соединяют с контактными.

Контактная подвеска – система подвешивания контактных проводов к поддерживающим конструкциям. Контактные подвески в зависимости от способа подвешивания, крепления и поддержания натяжения бывают простые, цепные и полигонные. Расстояние между точками крепления контактного провода к опорным конструкциям называется длиной пролета контактной подвески. Для крепления контактных проводов и поддерживающих конструкций используется различная арматура с изоляцией или без нее.

Тяговая подстанция - вид сверху.

Тяговая подстанция – вид сверху.

Полигонная подвеска используется при прохождении линии электротранспорта под искусственными сооружениями, на криволинейных участках, городских площадях и т.п. В этом случае вся подвеска и контактный провод располагаются в горизонтальной плоскости. Контактные провода трамвайных линий на прямых участках пути расположены зигзагообразно с выносом от осевой линии до 400 мм для равномерного износа токосъемника.

В пересечениях контактных проводов устраивают воздушные пересечения и крестовины. Они обеспечивают прохождение токосъемников ПС без контакта с пересекаемым контактным проводом по специальным направляющим. Для этого на пересечениях организуют бесконтактные участки, которые ПС проходит накатом. В качестве поддерживающих устройств в контактных сетях трамвая и троллейбуса применяются кронштейны, простые и цепные гибкие поперечины, балки и перекрытия путепроводов, тоннелей и другие инженерные сооружения. В гибких устройствах, как правило, используется стальной оцинкованный семипроволочный канат.

Что такое тяговая подстанция

Что такое тяговая подстанция

Для крепления поддерживающих устройств предназначены опорные конструкции: специальные опоры (железобетонные или стальные), стены кирпичных и железобетонных зданий, конструкции тоннелей, мостов и путепроводов.

Контактная сеть троллейбуса должна обеспечивать движение троллейбуса по первой и второй полосам движения, а на подходах к левым поворотам – в крайне левой полосе предусматривать возможность своевременного перестроения троллейбуса с учетом конкретной дорожной обстановки. Отрицательный (нулевой) провод контактной сети троллейбуса располагается с правой стороны по ходу движения.

Пульт управления тяговой подстанции.

Пульт управления тяговой подстанции.

Для изменения направления движения троллейбуса на контактной сети устанавливаются стрелочные переводы. Традиционно стрелочные переводы троллейбусной контактной сети управляются аналогично трамвайным, т.е. в зависимости от наличии тяги при подъезде к стрелочному переводу. Современные стрелочные переводы управляются с помощью радиосигнала из кабины водителя. В кабине установлены трансмиттер (радиопередающее устройство) и ряд кнопок управления. На опоре контактной сети рядом с автоматической стрелкой находится устройство, принимающее радиосигналы и подающее управляющий импульс на привод стрелочного перевода, а также специальный светофор, который показывает направление движения троллейбуса при текущем положении перьев стрелки.

Если водителя устраивает это направление, то он, не производя никаких действий, проходит стрелку и следует по заданному маршруту. Если же водителю нужно перевести стрелку в другое направление, он нажимает определенную кнопку на панели управления и тем самым подает радиосигнал, активирующий привод стрелки. В течение 1,5-2,0 с происходит переключение направления движения, и троллейбус следует по другому пути. После проезда машины стрелочный перевод остается уже в новом положении. У таких стрелок нет обесточенных элементов, поэтому водителю для их проезда не требуется специально снижать скорость.

Что такое тяговая подстанция

Если в одном месте маршрута установлены несколько автоматических стрелок, то для управления ими используются различные кнопки. Радиопередающее устройство имеет четыре канала, для управления каждой стрелкой на сложных перекрестках определяется свой канал. Сходные стрелки работают в автоматическом режиме без участия водителя.

Виды тяговых подстанций

Тяговая подстанция в первую очередь подразделяется на две группы:

  1. Постоянного тока.
  2. Переменного тока.

Первый из названных вариантов включает оборудование, рассчитанное на 6-220 кВ. При этом питание осуществляется по ЛЭП воздушного и кабельного типа. В случае когда напряжение ниже порога 110 кВ, требуется понижение, соответственно, электроэнергия сначала проходит этап понижения значения электрических параметров при участии трансформатора.

Что такое тяговая подстанция

В прочих ситуациях энергия направляется сразу в распред. устройство. Тяговая разнотипная подстанция переменного тока по большому счету сходна с оборудованием этого рода, функционирующим на постоянном токе, за единственным исключением, которое состоит в отсутствии преобразующего узла для выпрямления электрических характеристик.

Для чего нужна тяговая подстанция.

Для чего нужна тяговая подстанция.

Тяговая разнотипная подстанция встречается и в других исполнениях, разделение при этом осуществляется по целевому назначению транспорта:

  1. Оборудование для железной дороги. Встречается в следующих вариантах:
  • Опорная – может выступать в качестве источника питания для других установок;
  • Тупиковая – получает электроэнергию от рядом стоящей подстанции;
  • Промежуточная – питается от двух ближайших установок.
  1. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. Оборудование данного вида также существует в нескольких исполнениях:
  • С необходимостью участия обслуживающего персонала;
  • Полностью автоматизированные;
  • ТП для трамвая и троллейбуса, которые не требуют участия в работе оборудования персонала и представляют телеуправляемую технику.
  1. Установки для метрополитена. Различают следующие виды подобной техники:
  • Тяговая;
  • Понизительная;
  • Тягово-понизительная.

В первом случае представлена тяговая распределительная подстанция, питание которой осуществляется посредством городских электросетей. Второй из названных вариантов предполагает получение тока больших значений от тяговой установки, который в дальнейшем понижается до уровня 400-230 В, чего достаточно для силовых и осветительных приборов.

Трансформаторная подстанция.

Трансформаторная подстанция.

Технические характеристики

Тяговые подстанции трамвая, метро и троллейбуса и железнодорожного транспорта имеют ряд параметров, по которым подбирается требуемый вариант. Кстати, если сравнивать их с таким оборудованием, как столбовые подстанции СТП, которые питаются переменным током и представлены исключительно лишь тупиковым вариантом конструкции, то ассортимент будет весьма широк, что несколько затрудняет выбор.

Для ориентации в большом количестве исполнений нужно четко представлять, какие нагрузки будут оказываться на технику данного вида, в соответствии с чем определяются параметры оборудования:

  • величина сопротивления и напряжения на шинах, куда подается уже выпрямленный ток;
  • тяговая подстанция метро, железной дороги и прочего электротранспорта характеризуется внутренним сопротивлением, а также сопротивлением отсасывающего фидера и сглаживающего узла, посредством данных величин можно получить значение сопротивления всей установки, суммировав их;
  • тяговые подстанции метро и РЖД отличаются по количеству используемых в конструкции трансформаторов и распред. устройств;
  • напряжение всей установки является расчетной величиной и определяется из формул;
  • мощность короткого замыкания.

Для сравнения, определяющими параметрами для такого оборудования, как столбовые трансформаторные подстанции, являются: общая мощность, а также значения высшего и низшего напряжения.

Тяговая подстанция большой мощности.

Тяговая подстанция большой мощности.

Тяговая подстанция переменного тока

Тяговая подстанция переменного тока служит только для понижения напряжения ( трансформации) переменного тока, получаемого от энергосистем. Однофазным током такого напряжения питается контактная сеть. Тяговые подстанции переменного тока системы 2×25 кВ с первичным напряжением 110 ( 220) кВ имеют структурную схему, особенностью которой является применение специальных однофазных трансформаторов и их присоединение к тяговой сети. На тяговых подстанциях переменного тока используют конденсаторные батареи. На тяговых подстанциях переменного тока во многих случаях устанавливают оборудование, необходимость в котором определяется родом тока и его влиянием на идущие параллельно железной дороге линии связи и электрические сети низкого напряжения.

Схема тяговой подстанции переменного тока.

Схема тяговой подстанции переменного тока.

Для этого на тяговых подстанциях применяют специальные установки для повышения коэффициента мощности тяговой нагрузки, устройства СЦБ для питания линий током повышенной частоты и компенсирующие устройства.  На тяговых подстанциях переменного тока высоковольтные кабели тягового напряжения должны выполняться небронированными и в неметаллической оболочке. Кроме того, в распределительном устройстве должны быть предусмотрены меры, исключающие нагрев металлоконструкций однофазным переменным током.

Что такое тяговая подстанция

На тяговых подстанциях переменного тока 2×25 кВ устанавливают два рабочих и один резервный трансформатор. Питание тяговых нагрузок от однофазных трансформаторов, собранных по схеме открытого треугольника, вынуждает устанавливать для питания районных нетяговых потребителей дополнительно двух – или трехобмоточные трансформаторы.  

На совмещенных тяговых подстанциях переменного тока ( при потребителях электроэнергии I и II категорий) устанавливаются, как правило, два тяговых и отдельно два трансформатора для питания силовой нагрузки. На тяговых подстанциях переменного тока постройки 1954 – 1961 гг. в схемах питания автоблокировки при частоте 75 Гц кроме перечисленных трансформаторов устанавливают автотрансформаторы. У автотрансформатора обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения.

Питание района от тяговых подстанций переменного тока с высшим напряжением ПО кВ может осуществляться либо от трехобмоточных тяговых трансформаторов, либо от отдельных трансформаторов, устанавливаемых на тяговых подстанциях. Если для электроснабжения района требуется одно питающее напряжение, наиболее целесообразна схема питания от третьей обмотки тяговых трансформаторов. При наличии существующей районной нагрузки на двух напряжениях может оказаться более экономичным вариант питания тяговых и районных потребителей от отдельных трансформатеров.

Дополнительный материал: Как сделать 4G антенну. 

Эффективность схемы раздельного питания возрастает в случаях, когда для питания тяги можно ограничиться установкой одного трансформатора, а также когда тяговая подстанция сооружается вблизи действующей районной подстанции. Мощность трансформаторов STp тяговых подстанций переменного тока зависит от величины тяговой нагрузки по плечам питания 1а и / fr и от мощности железнодорожной нетяговой S. В связи с большой мощностью тяговых подстанций переменного тока напряжения ниже ПО кВ для их питания не применяют. Поэтому при размещении такой подстанции вблизи районной рекомендуется помещать их на одной площадке.

Как работает тяговая подстанция.

Как работает тяговая подстанция.

Классификация в зависимости от назначения

В соответствии с условиями работы тяговая подстанция может быть отнесена к одной из следующих групп. Для железнодорожного транспорта применяются опорные, тупиковые, промежуточные разновидности. В первом случае установка может использоваться для питания прочих объектов. Тупиковые аппараты обеспечиваются электротоком от соседних подстанций, а промежуточные – от двух соседних установок.

Для т троллейбусов и трамваев применяются особые разновидности. Первая группа приборов нуждается в участии обслуживающего персонала. Вторая категория полностью автоматизирована. К третьей категории относится телеуправляемая техника. В управлении такими станциями не требуется участие персонала. Для метрополитена используют понизительные, тяговые и тягово-понизительные приборы. В первом варианте система питается от оборудования городских электросетей. Второй тип понижает напряжение до 400-220 В. Ее энергию применяют для питания осветительных и силовых приборов.

Общий вид электроподстанции.

Общий вид электроподстанции.

Рекомендации по проектированию

Для правильного проектирования установки недостаточно одной толь ко мощности трансформатора. Следует учитывать целый перечень параметров, которые влияют на работу оборудования. Величина напряжения, сопротивления на шинах, в которые подаётся ток. Сама подстанция обладает определенным уровнем сопротивления, а также сопротивлением фидера, сглаживающего узла. При выборе установки необходимо учитывать общую сумму этого параметра.

В конструкции может применяться разное количество трансформаторов, распределителей. При выборе учитывают условия эксплуатации техники. При помощи общепризнанных формул необходимо рассчитывать общую величину требуемого напряжения установки. Мощность короткого замыкания также берется во внимание. В большинстве случаев учитывают общую мощность оборудования, а также показатели низшего и высшего напряжения.

Подстанция для жилого сектора.

Подстанция для жилого сектора.

Структура

Описание типовых схем представленных аппаратов достаточно сложное. Одна ко можно выделить общие че рты. Подключение в системе производится в соответствии с особенностями транспорта, для которого применяется агрегат. Распределитель состоит из трех блоков. В первом находится устройство, принимающее высокое напряжение, во втором отсеке – трансформатор, а в третьем – выход для электроэнергии с заданными характеристиками. Предусмотрен всего один выключатель. На вводе присутствует разъединитель.

Соединение первичных обмоток выполняется по схеме звезда. Нулевая фаза обязательно заземляется. Вторичные обмотки соединяются в виде треугольника. Одну из фаз заземляют и подводят к рельсу. В метрополитене для этого предусмотрено наличие особого контактора. Этот рельс предназначен исключительно для снятия напряжения электровозом. Другие фазы подают то к в два воздушных кабеля. Их иногда применяют для снабжения электроэнергией других потребителей, но в основном по воздушным проводам тяговые подстанции обеспечивают питание троллейбусов.

Что такое тяговая подстанция

Для трамвая этот процесс предполагает задействовать один воздушный провод и один наземный рельс. В большинстве стран мира напряжение для та кой сети составляет 550 В.

Питание подстанции

Тяговая подстанция должна обеспечивать бесперебойную подачу электричества для передвижения транспорта. Поэтому многие из подобных агрегатов запитываются с разу от двух автономных сетей. При этом может применяться однолинейная схема тяговой подстанции или при помощи двух резервных линий к другому источнику питания. Также возможен вариант запитки перемычками между отдельными подстанциями.

Питание подстанции

Питание подстанции

Если применяется вариант из двух отдельных линий, каждая из них должна быть рассчитана на максимальную нагрузку агрегата. Резервные коммуникации должны выдерживать общую нагрузку соединенных станций. Раньше для запитки сетей метрополитена применяли радиальную схему. Она сложна и затратная. При ее применении требуется слишком много кабеля. От нее от казались. Сегодня применяются толь ко приведенные выше схемы. Линии и перемычки позволяют объединять аппаратуру в отдельные группы. Если внутри нее вышел из строя один прибор, его функции берут на себя другие агрегаты.

Также при выполнении мероприятий по текущему обслуживанию агрегатов проведение всех операций будет п роще, не вызывая остановки системы. В этом случае существует возможность обесточить толь ко один агрегат. Другие устройства при этом будут обеспечивать работу линии. Такой подход к текущему ремонту значительно упрощает работу персонала, делая обслуживание менее затратным.

Использование тяговых подстанций

Предназначение тяговой подстанции следующее: преобразовывать и распределять электрический ток в целях обслуживания электротранспорта. Подстанции подразделяются по виду выдаваемого в контактную сеть электрического тока – постоянного и переменного – от того, какой именно вид использует электротранспорт: электровозы наземных железных дорог, метрополитена, трамваи или троллейбусы. Тяговая подстанция может обеспечивать электротоком и других потребителей, не только железную дорогу.

Тяговая подстанция может быть стационарной или передвижной. Передвижные используются достаточно редко. Расстояние между тяговыми подстанциями с постоянным током в контактной сети, их возводят с шагом в десять-пятнадцать километров. Дистанция меняется от требуемой мощности, которая находится в зависимости от напряженности в движении составов, рельефа местности.

Тяговая подстанция запитывается от линий электропередач, проложенных по воздуху на опорах, или же через кабельной сети. Внешнее напряжение снижает трансформатор и передает его к выпрямителю, с него электрический ток подается к контактной сети. В настоящее время на электровозах и на других видах электротранспорта широко применяется рекуперация энергии. При торможении электровозы, троллейбусы, трамваи – потребители электротока, превращаются в его источник. Электродвигатели становятся генераторами и передают электрический ток контактной сети, поглощая тем самым кинетическую энергию движения, и обеспечивают торможение электротранспорта.

Контактная сеть подстанции.

Контактная сеть подстанции.

Для обратного перетекания тока в электросеть служит инвертор. Они в автоматическом режиме отключает выпрямители, как только тормозящий в режиме рекуперации транспорт начинает выдавать ток. На железной дороге номинальным уровнем напряжения принято считать 3300 Вольт, в метрополитенах 825 Вольт, в контактной сети троллейбусов и трамваев 600 Вольт.

Что такое тяговая подстанция

Подстанции переменного тока отличаются от аналогичных постоянного тока отсутствием выпрямителя, понижающий трансформатор подает ток непосредственно в контактную сеть.

Расстояние между тяговыми подстанциями, на которых используется переменный ток, выше, чем для станций с использованием постоянного тока – до пятидесяти километров. А напряжение, которое снимает электротранспорт – 27,5 килоВольт. Запитка от внешней сети для них составляет от 110-ти, до 220-ти килоВольт. Схема соединения первичных обмоток понижающего трансформатора таких станций – «звезда» с заземленной нулевой фазой. Вторичные обмотки соединены по схеме «треугольник».

Одна из фаз заземлена и соединена с рельсом, который и служит одним из контактных проводов для электровоза. В метрополитене – это отдельный контактный рельс, который служит исключительно для снятия с него напряжения электровозом подземки. Две другие фазы подают ток в два воздушных провода на разных путях, а также их используют для снабжения других потребителей электроэнергии.

Последних возле железных дорог достаточно много. Это и автоматика управляющая передвижением составов, сигнальные приспособления, связь, освещение платформ и станционных зданий, их обогрев и многое другое. Традиционно во многих местностях система электроснабжения железных дорог является единственной возможностью подвести напряжение к населенным пунктам. Поэтому тяговая подстанция не только используется для электротранспорта, но и снабжает электроэнергией населенные пункты, других потребителей, обеспечивая их потребности.

ЛЭП.

ЛЭП.

Тяговая подстанция, их группы осуществляют обслуживание наземного, преимущественно, городского, электротранспорта – троллейбусы и трамваи. Они преобразуют ток от внешних сетей в постоянный и передают его на контактные провода или рельсы. Для троллейбусов – это два контактных воздушных провода, для трамваев – один воздушный и рельс. Используемое напряжение в большинстве стран 550 Вольт.

Тяговая подстанция может быть дистанционно управляемой, полностью автоматизированной, или же иметь персонал обслуги. Чаще всего персонал присутствует на небольших станциях в некрупных городах. Там, где создание автоматических систем управления экономически нецелесообразно.

Или же, наоборот, на крупных тяговых подстанциях, чье значение слишком велико, чтобы иметь риск их отключения. Нередко персонал присутствует лишь на одной из тяговых подстанций, откуда осуществляется дистанционное управление другими станциями, входящими в общую систему. Наличие персонала не исключает автоматического управления. В таком случае человеку отводится роль наблюдателя-контролера, который может вмешиваться в работу подстанции в экстренных случаях, требующих принятия решения, и в аварийных ситуациях.

Как работает тяговая подстанция.

Как работает тяговая подстанция.

Целиком автоматизированные станции используют там, где невелика интенсивность прохождения составов, и остановка не должна повлечь далеко идущих последствий в смысле безопасности. Наиболее надежная и экономичная система управления – дистанционная. Тяговая подстанция может быть одноагрегатной и многоагрегатной. Одноагрегатные используются там, где не требуется централизованное снабжение электричеством, на ответвлениях. Они достаточно редки, поскольку не обеспечивают надежного снабжения электричеством. В случае выхода агрегата из строя обесточивается вся сеть, обслуживаемая подстанцией. Поэтому наиболее часто применяются двухагрегатные подстанции. Существуют и трехагрегатные, и четырехагрегатные.

Наличие нескольких агрегатов значительно повышает надежность в работе. При выходе одного агрегатов из строя, включается второй, что обеспечивает бесперебойность. Также наличие более, чем одного агрегата, придает работе гибкость в моменты максимальных нагрузок. Объединение нескольких подстанций в единую управляемую из одного центра группу дает возможность делать их взаимозаменяемыми, удешевляет возведение и эксплуатационные издержки.

Интересно почитать: Как паять алюминий своими руками. 

Поскольку главное условие работы тяговой подстанции – бесперебойность, то все они запитываются одновременно от двух различных внешних сетей. Запитка может осуществляться по отдельным линиям, или же от одного с использованием основных и резервных линией к другой подстанции, возможен вариант соединения перемычками кабелем между подстанциями.

При использовании двух отдельных линий, и та и другая должны рассчитываться на максимальную нагрузку подстанции. Резервное соединение должно выдерживать одновременно нагрузку соединенных станций, соединение кабельной перемычкой – одной. Схема номер два наиболее часто применяется в метрополитене, так как, она достаточно надежна, экономична и удобна в управлении.

Ранее, когда только начиналось строительство метрополитена в стране, для запитки подстанций от городских сетей применяли радиальную схему линий. Однако, такая схема достаточно сложная, она предусматривает много кабелей, ячеек. Поэтому от нее вскоре отказались. Теперь запитка производится, используя линии и перемычки. Это обеспечивает объединение подстанций в отдельные группы. Если выходит из строя один из понижающих трансформаторов в группе, другие перераспределяют на себя его нагрузку.

Рекомендации по выбору

Основным критерием эффективности использования того или иного типа установки является соответствие параметров условиям эксплуатации, в частности, уровню подаваемой нагрузки. Если подбирается тяговая или столбовая трансформаторная подстанция, ее типовой проект подразумевает необходимость выполнения следующих действий:

  • Выбор схемы подключения и соединения основных узлов;
  • Определение наиболее подходящего варианта токоведущих аппаратов и узлов;
  • По расчетным значениям электрических параметров подбираются основные узлы такого оборудования (распределительные устройства, трансформаторы, выключатели, разъединители, элементы защиты, зарядных аккумуляторов).

Аналогичные действия выполняются в случае, когда выбирается мачтовая трансформаторная подстанция типовой проект также будет в большей мере состоять из расчетной части.

Что такое тяговая подстанция и как она устроена.

Что такое тяговая подстанция и как она устроена.

Нюансы монтажа и нормативная документация

Основная особенность принципа установки техники, используемой для питания железнодорожного электротранспорта, заключается в том, что все работы выполняются при непосредственном участии электромонтажных поездов. В перечень ключевых задач входит непосредственно сам монтаж подстанции тягового типа, а вместе с тем и постов секционирования, телемеханического оборудования и контактной сети. Такое оборудование, как столбовые трансформаторные подстанции, подключаются несколько иным способом, учитывая, что все основные узлы монтируются на опоре.

СТН ЦЭ 12-00 «Нормы по производству и приемке строительных и монтажных работ во время электрификации железных дорог» определяют ряд требований, предъявляемых к монтажу подобного оборудования. Для сравнения мачтовая трансформаторная подстанция предполагает подготовку котлована для установки опоры, проверку точности установки по отвесам, монтаж основных узлов на опорной конструкции, подключение всех элементов.

Таким образом, тяговые установки отличаются многообразием исполнений, что, с одной стороны, несколько затрудняет выбор подобной техники, а с другой – позволяет подобрать наиболее подходящий вариант. А вот столбовые трансформаторные подстанции являются техникой более узкого целевого назначения и представляют собой тупиковый вариант конструкции определенного диапазона значений мощности и напряжений. При выборе любого из этих видов оборудования учитывается уровень выдерживаемой нагрузки, схема подключения, а также соответствие основных параметров условиям работы.

Монтаж тяговой подстанции.

Монтаж тяговой подстанции.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробно о том ,  как устроена тяговая подстанция, рассказано в статье Тяговые и трансформаторные подстанции Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.generatorvolt.ru

www.protransformatory.ru

www.electricalschool.info

www.ngpedia.ru

www.studme.org

Предыдущая

ТрансформаторыЧто такое трансформаторная подстанция

Тяговые подстанции: назначение, характеристики, схемы

Тяговая подстанция представляет собой аппарат, предназначенный для преобразования и подачи электроэнергии в сеть электротранспорта. Это специализированное оборудование, применяемое железной дорогой, трамвайными, троллейбусными системами. Также оно устанавливается на все подстанции метрополитена. Тяговая подстанция может понижать напряжение до приемлемого уровня или преобразовывать переменный в постоянный ток.

Пример тяговой подстанции РЖД

Область применения

Тяговая подстанция имеет ряд особенностей. На ее устройство влияет область эксплуатации и назначение. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса, поездов метро и РЖД могут значительно отличаться.

Для электрифицированных железных дорог характерна установка ТП через каждые 25-50 км. Проектирование сети выполняется в соответствии с рядом требований. Технологические карты расстановки зависят от профиля железной дороги, ее размеров и особенностей транспорта.

По факторам назначения оборудование тяговых подстанций относят к одной из трех групп. К первой категории относятся тяговые подстанции метрополитена. Во вторую группу входит оборудование для железной дороги. К третьей категории относятся установки для наземного городского транспорта.

Разновидности

Существуют тяговые подстанции постоянного и переменного тока. Каждая группа имеет свои особые технические характеристики. Подстанции постоянного тока рассчитаны на нагрузку 6-220 кВ. Электрические коммуникации подводятся к ним по воздуху или при помощи кабеля.

Если транспорт работает от напряжения менее 110 кВ, в конструкции предусматривается понижающая аппаратура. Поступая в прибор, ток сначала уменьшается, а затем выпрямляется и поступает в коммуникационные сети. Проектирование тяговых подстанций переменного тока выполняется без участия преобразующего узла. В этом случае конструкция будет проще.

Чтобы иметь возможность выпрямлять напряжение в сети в параллельных подстанциях при подсоединении одной и той же фазы применяются специальные схемы. Они позволяют симметрировать присоединение трансформаторов. Самой известной из них является схема двойного винта. Ее применение позволяет равномернее загружать фазы, избегая потерь напряжения потребителей.

Встречаются передвижные и стационарные подстанции. Чаще применяется второй вариант. Передвижные устройства играют роль аккумуляторных батарей. Их проектирование обладает определенными сложностями. Поэтому их применяют достаточно редко.

Классификация в зависимости от назначения

В соответствии с условиями работы тяговая подстанция может быть отнесена к одной из следующих групп. Для железнодорожного транспорта применяются опорные, тупиковые, промежуточные разновидности. В первом случае установка может использоваться для питания прочих объектов. Тупиковые аппараты обеспечиваются электротоком от соседних подстанций, а промежуточные – от двух соседних установок.

Для троллейбусов и трамваев применяются особые разновидности. Первая группа приборов нуждается в участии обслуживающего персонала. Вторая категория полностью автоматизирована. К третьей категории относится телеуправляемая техника. В управлении такими станциями не требуется участие персонала.

Для метрополитена используют понизительные, тяговые и тягово-понизительные приборы. В первом варианте система питается от оборудования городских электросетей. Второй тип понижает напряжение до 400-220 В. Ее энергию применяют для питания осветительных и силовых приборов.

Рекомендации по проектированию

Для правильного проектирования установки недостаточно одной только мощности трансформатора. Следует учитывать целый перечень параметров, которые влияют на работу оборудования. К ним относится следующее:

  • Величина напряжения, сопротивления на шинах, в которые подается ток.
  • Сама подстанция обладает определенным уровнем сопротивления, а также сопротивлением фидера, сглаживающего узла. При выборе установки необходимо учитывать общую сумму этого параметра.
  • В конструкции может применяться разное количество трансформаторов, распределителей. При выборе учитывают условия эксплуатации техники.
  • При помощи общепризнанных формул необходимо рассчитывать общую величину требуемого напряжения установки.
  • Мощность короткого замыкания также берется во внимание.

В большинстве случаев учитывают общую мощность оборудования, а также показатели низшего и высшего напряжения.

Структура

Описание типовых схем представленных аппаратов достаточно сложное. Однако можно выделить общие черты. Подключение в системе производится в соответствии с особенностями транспорта, для которого применяется агрегат.

Распределитель состоит из трех блоков. В первом находится устройство, принимающее высокое напряжение, во втором отсеке – трансформатор, а в третьем – выход для электроэнергии с заданными характеристиками. Предусмотрен всего один выключатель. На вводе присутствует разъединитель.

Соединение первичных обмоток выполняется по схеме звезда. Нулевая фаза обязательно заземляется. Вторичные обмотки соединяются в виде треугольника. Одну из фаз заземляют и подводят к рельсу. В метрополитене для этого предусмотрено наличие особого контактора. Этот рельс предназначен исключительно для снятия напряжения электровозом.

Другие фазы подают ток в два воздушных кабеля. Их иногда применяют для снабжения электроэнергией других потребителей, но в основном по воздушным проводам тяговые подстанции обеспечивают питание троллейбусов. Для трамвая этот процесс предполагает задействовать один воздушный провод и один наземный рельс. В большинстве стран мира напряжение для такой сети составляет 550 В.

Питание подстанции

Тяговая подстанция должна обеспечивать бесперебойную подачу электричества для передвижения транспорта. Поэтому многие из подобных агрегатов запитываются сразу от двух автономных сетей. При этом может применяться однолинейная схема тяговой подстанции или при помощи двух резервных линий к другому источнику питания. Также возможен вариант запитки перемычками между отдельными подстанциями.

Если применяется вариант из двух отдельных линий, каждая из них должна быть рассчитана на максимальную нагрузку агрегата. Резервные коммуникации должны выдерживать общую нагрузку соединенных станций.

Раньше для запитки сетей метрополитена применяли радиальную схему. Она сложна и затратна. При ее применении требуется слишком много кабеля. От нее отказались. Сегодня применяются только приведенные выше схемы. Линии и перемычки позволяют объединять аппаратуру в отдельные группы. Если внутри нее вышел из строя один прибор, его функции берут на себя другие агрегаты.

Также при выполнении мероприятий по текущему обслуживанию агрегатов проведение всех операций будет проще, не вызывая остановки системы. В этом случае существует возможность обесточить только один агрегат. Другие устройства при этом будут обеспечивать работу линии. Такой подход к текущему ремонту значительно упрощает работу персонала, делая обслуживание менее затратным.

Количество агрегатов

На узлах подачи электроэнергии наземному и подземному транспорту применяются установки с различным количеством аппаратов. Встречаются как одноагрегатные, так и многоагрегатные сооружения. Первая разновидность применяется на ответвлениях, где не нужно обеспечивать централизованного снабжения. Обоснование их применения сомнительно, так как они не обеспечивают высокую надежность питания. Если агрегат выйдет из строя или потребуется произвести его техобслуживание, будет обесточена вся линия. Поэтому такие установки применяют достаточно редко.

Гораздо чаще можно встретить двухагрегатные питающие установки. Существуют подстанции с тремя, четырьмя трансформаторами. Это значительно повышает надежность линии. Они обеспечивают бесперебойную подачу тока даже при выходе из строя или обслуживании одного агрегата.

В моменты повышения нагрузки до максимума многоаппаратные схемы отличаются высокой гибкостью. Такой подход позволяет удешевить строительство и эксплуатацию оборудования.

Рассмотрев особенности и разновидности тяговых подстанций, можно оценить важность их правильного выбора и эксплуатации в сетях городского и государственного транспорта.

Тяговая подстанция - ElectrikTop.ru

Тяговая подстанция

Тяговая подстанция – это вид промышленной электрической установки, в которой производится преобразование энергии до параметров (тип тока, величина напряжения), которые необходимы для питания тяговых электродвигателей наземного и подземного транспорта – железнодорожных локомотивов, поездов метро, трамваев и троллейбусов.

Особенности тяговых подстанций

Эти электроустановки имеют ряд значительных отличий от силовых трансформаторных подстанций, которые обеспечивают электрическим питанием города и поселки.

  • Относятся к потребителям электрической энергии I категории – они не могут быть отключены ни при каких обстоятельствах, поскольку это может повлечь за собой катастрофические последствия. Поэтому к ним подводится две или более магистральных электролиний.
  • Не всегда являются понижающими трансформаторами. Большая часть из них – это выпрямители, обеспечивающие подачу в контактную сеть постоянного тока.
  • Преобразованная ими электрическая энергия имеет параметры, отличные от тех, что используются в промышленности и быту. По этой причине обеспечиваемая ими контактная сеть является автономной и не имеет гальванического контакта с другими электросетями. От тяговых подстанций может быть проложена электрическая линия для подачи электропитания в ближайшие к ним населенные пункты, если иной возможности их электрифицировать нет.
  • В их конструкции предусмотрена возможность рекуперации – возврата части электрической энергии в сеть за счет ее генерации электродвигателями во время торможения.

Для каждого вида электрифицированного транспорта используются свои тяговые подстанции, отличающиеся по принципу работы и номиналу напряжения.

Железнодорожный электротранспорт

Его контактная сеть имеет большую протяженность. Причем нередко по таким местам, где иных источников электрического тока нет. Поэтому по ней может течь не только постоянный, но и переменный ток, который передается на большие расстояния с меньшими потерями.

Номинальное напряжение контактной сети

На подстанции подается напряжение 220 или 110 кВ переменного тока, а если контактная сеть устаревшая, то 35 кВ. Для систем питания постоянным током оно преобразуется в 3,3 кВ, а для переменного в 27,5 кВ.

Для обеспечения нужд железнодорожной инфраструктуры (семафоры, стрелки, служебные помещения) в состав оборудования тяговой подстанции включается трансформаторная обмотка, с которой снимается напряжение 10 киловольт. Оно преобразуется до трехфазного линейного 380 вольт (система с глухозаземленной нейтралью), позволяющего переходить на бытовые 220 вольт 50 Гц.

Организационная структура контактной сети

На железнодорожном транспорте существуют следующие типы тяговых подстанций:

  • Опорные. К ним подводится не менее четырех автономных линий электропередач. Они являются основными источниками электропитания для контактной сети. Если используется постоянный ток, то расстояние между ними не более 15 км. При переменном оно увеличивается до пятидесяти.
  • Транзитные, питаются от двух независимых ЛЭП и включаются в разрыв между опорными подстанциями. Обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, а также непрерывность питания контактной сети в случае аварии на одном из участков.
  • Отпаечные (тупиковые). Используются для обеспечения движения электропоездов по обособленным веткам. Отпаечные подстанции питаются от двух независимых ЛЭП.
  • Стыковочные. Используются там, где происходит смена типа контактной сети. Они осуществляют гальваническую развязку между переменным и постоянным током.

Конструкция контактной сети

Трехфазные асинхронные двигатели на электротранспорте любого типа не используются по причине чрезмерного увеличения стоимости контактной сети, сложности токосъемников и невозможности их работы на высоких скоростях. Воздушный контактный провод всегда один и он фазный. Роль нулевого играет рельс, поэтому в пределах нескольких десятков метров от железнодорожного полотна регистрируются так называемые блуждающие токи.

На дальних перегонах, с целью уменьшения потерь, тяговая подстанция переменного тока выдает 50 кВ, это напряжение делится пополам (схема 25х2) между питающим и контактным проводом с помощью автотрансформатора, центральная точка которого замкнута на рельс. По контактной сети переменного тока можно пропускать и постоянный. Для этого используется стыковочная тяговая подстанция, осуществляющая переключение типа напряжения на определенном участке.

На электровозах переменного тока – ВЛ80, ВЛ85 – ставятся выпрямители и двигатели, способные работать на пульсирующем токе. Они рассчитаны на номинальное напряжение 25 киловольт – 2,5 киловольта теряются из-за высокого сопротивления цепи между контактным проводом и рельсом. Модели ВЛ10 и ВЛ11 работают на постоянном токе, а ВЛ82М имеет привод обоих типов.

Метрополитен

Для него характерны перегоны (расстояние между станциями) небольшой длины, нет проблем с подключением к линиям электропередач. Поэтому в контактную сеть подается исключительно постоянный ток.

Номинальное напряжение контактной сети

На вход подстанций подается напряжение 10 или 6 кВ от городской электросети. На выходе они выдают постоянный ток напряжением 825 вольт.

Организационная структура электроснабжения метрополитена

До тех пор, пока линии были небольшой протяженности, их обеспечивала одна тяговая подстанция. Эта схема называлась централизованной и использовалась до середины 50-х годов прошлого века. Сейчас они разбиты на перегоны, каждый из которых запитан своей силовой станцией. Они же ставятся в местах наибольшей нагрузки.

В состав их конструкции входит понижающий трансформатор, на выходной обмотке которого напряжение 400 вольт 50 Гц. Его используют для собственных нужд метрополитена – для питания эскалаторов, вентиляторов, насосов, приводящихся в действие асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, а также освещения.

Конструкция контактной сети

В российском метро воздушная контактная сеть не используется. Вместо этого, рядом с одним из ездовых рельсов, прокладывают третий, токосъемный. Он расположен у края пассажирской платформы и чуть выше двух остальных. Для обеспечения безопасности рабочего персонала его красят в желтый цвет. При этом ездовые рельсы соединяют с нейтралью силовой подстанции, исключая появление блуждающих токов.

Трамваи и троллейбусы

Так же, как и метро, в контактную сеть наземного городского электротранспорта подается постоянный ток.

Номинальное напряжение контактной сети

Тяговые подстанции питаются от городской электросети напряжением 6 или 10 кВ. Они выпрямляют переменный ток и выдают напряжение 550 вольт.

Организационная структура контактной сети

Она строится так же, как и у метрополитена – маршрут разбивается на равные участки и к ним подключаются автономные тяговые подстанции. При этом в конструкции силовых установок отсутствуют низковольтные выводы, поскольку вся дорожная инфраструктура запитывается от городской электросети.

Конструкция контактной сети

У троллейбусов она воздушная и двухпроводная, поскольку прямого контакта с землей обеспечить невозможно. Токоприемники у них выполнены в виде графитовых щеток на длинных штангах, что увеличивает маневренность машины – она может отклоняться от линии проводов на расстояние до 4,5 метра.

Контактная сеть трамвайных линий аналогична железнодорожному транспорту – фазный провод вверху, нулевой – рельс. Токоприемник выполнен по схеме раздвижного пантографа, рамка которого скользит по проводу. Чтобы уменьшить ее износ, контактный провод подвешивают зигзагом – не более четырех изгибов на один пролет между столбами.

Контактные сети и тяговые подстанции, обеспечивающие их питанием, по своему устройству и организационной структуре остаются практически теми же, что и сто лет назад. Изменения касаются лишь элементной базы, в результате чего все конструкции становятся более компактными. Исчезнуть они могут лишь в случае технологического прорыва, аналогичному тому, что случился в начале XX века, когда электричество стало применяться широко и повсеместно.

Тяговая подстанция - это... Что такое Тяговая подстанция?

Тя́говая подста́нция — в общем случае, электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии. Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования тока (только для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

Тяговые подстанции железной дороги

Тяговые подстанции постоянного тока

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 25—50 км[источник не указан 120 дней]. Это расстояние зависит, как от размеров движения поездов, так и от профиля пути. Получают электроэнергию от подстанций РАО «ЕЭС России» по воздушным и кабельным линиям электропередачи напряжением 6—220 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство. При напряжении питающей сети 110 или 220 кВ электроэнергия поступает на понижающий трансформатор. С понижающего трансформатора (а при питающем напряжении 6-35 кВ - напрямую) электроэнергия поступает на тяговый трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель). С преобразовательного агрегата выпрямленный ток подаётся на основную и резервную системы шин и распределяется в контактную сеть через быстродействующие автоматы. В Российской Федерации номинальное напряжение выпрямленного тока железнодорожных тяговых подстанций нормируется Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации и установлено на уровне 3300В.

Тяговые подстанции переменного тока

Тяговые подстанции переменного тока имеют то же предназначение, что и подстанции постоянного тока, за исключением того, что в них отсутствуют преобразовательные агрегаты для выпрямления тока. Расстояние между подстанциями составляет 50-120 км. Номинальное напряжение, подаваемое в контактную сеть 27500 В. Подстанции переменного тока питаются по линиям напряжением 110 или 220 кВ. Первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду, нейтраль заземляется. Вторичные обмотки соединены в треугольник, фаза C заземляется и соединяется с рельсами железной дороги без каких-либо коммутационных аппаратов. Напряжение фаз A и B через открытое распределительное устройство подается в контактную сеть двух путей соответственно, а также в линию ДПР ("Два Провода -- Рельс") для питания нетяговых потребителей.

Как правило, силовые трансформаторы имеют третью обмотку — 6, 10, реже 35 кВ, так как на железной дороге имеется множество других потребителей, кроме электровозов. Во-первых, это автоматика и телемеханика дороги — светофоры, стрелки, связь. Эти потребители требуют качественного и стабильного напряжения, для их снабжения прокладываются линиии СЦБ (Сигнализация-Централизация-Блокировка) напряжением 6 или 10 кВ, которые запитываются через повышающий трансформатор 0,23(0,4)/6(10) кВ от сети собственных нужд подстанции.

Во-вторых, прочие потребители — отопление и освещение станций, переездов и так далее, а также сторонние потребители. Для их подключения используются либо фидеры ДПР напряжением 27,5 кВ, либо специальные линии ПЭ (Продольное Электроснабжение) на напряжении 6 или 10 кВ.

Исторически сложилось так, что тяговые подстанции в России иногда были единственными источниками электрической энергии приемлемого уровня напряжения для последующего распределения электроэнергии, поэтому на большинстве тяговых подстанций имеется распределительное устройство для распределения и дальнейшей транспортировки электрической энергии напряжением 0,23 - 35 кВ как железнодорожным, так и нежелезнодорожным потребителям.

Тяговые подстанции метрополитена

В метро тяговые подстанции выдают постоянное напряжение 825В.

Тяговые подстанции наземного электротранспорта

Тяговые подстанции трамваев и троллейбусов выдают постоянное напряжение 600В.

Тяговые подстанции в истории и культуре

Тяговая подстанция № 11, известная как «Блокадная подстанция», расположена по адресу: Санкт-Петербург, набережная реки Фонтанки, 3, лит. А. На здании размещается мемориальная доска «ПОДВИГУ ТРАМВАЙЩИКОВ БЛОКАДНОГО ЛЕНИНГРАДА. ПОСЛЕ СУРОВОЙ ЗИМЫ 1941—1942 ГОДА ЭТА ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ ДАЛА ЭНЕРГИЮ В СЕТЬ И ОБЕСПЕЧИЛА ДВИЖЕНИЕ ВОЗРОЖДЕННОГО ТРАМВАЯ».

16 декабря 2010 года Совет по сохранению культурного наследия Санкт-Петербурга одобрил большинством голосов снос здания ради строительства гостиницы[1].

Примечания

Литература

  • Загайнов Н.А., Финкельштейн Б.С. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. — издание третье, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1978. — 336 с. — 7000 экз.
  • Гуревич В. И. Устройства электропитания релейной защиты: проблемы и решения. — М.: Инфра-Инженерия, 2012. — 288 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-9729-0043-5
Тяговая подстанция — Википедия. Что такое Тяговая подстанция

Тя́говая подста́нция — в общем случае, электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии.

Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования (выпрямления) тока (для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

Тяговые подстанции железной дороги

Тяговая подстанция железной дороги предназначена для распределения, преобразования электроэнергии, питания тяговых (электроподвижного состава) и нетяговых железнодорожных, а также нежелезнодорожных потребителей. Тяговые подстанции железной дороги получают электроэнергию от энергосистем через систему внешнего электроснабжения, после чего энергия распределяется между тяговыми (через систему тягового электроснабжения) и нетяговыми потребителями.

Классификация

По способу присоединения к системе внешнего электроснабжения:

  • Опорная (узловая) – получает питание от сети внешнего электроснабжения по трём и более линиям электропередачи напряжением 110 или 220 кВ, и служит источником питания для других тяговых подстанций.
  • Тупиковая (концевая) – получает питание по двум радиальным ЛЭП от соседней подстанции.
  • Промежуточная– получает питание по вводам от двух соседних подстанций.

Промежуточные в свою очередь делятся на:

  • Транзитная (проходная) – включается в рассечку ЛЭП.
  • Отпаечная – подключается к отпайкам или ответвлению ЛЭП.

По системе электрической тяги:

  • Постоянного тока 3,3 кВ
  • Переменного тока 27,5кВ
  • Переменного тока 2х27,5 кВ
  • Стыковые

По типу преобразователей:

  • Выпрямительные
  • Выпрямительно-инверторные

По значению питающего напряжения:

6, 10, 35, 110, 220 кВ

По системе управления:

  • Телеуправляемые
  • Нетелеуправляемые

По способу обслуживания:

  • Без дежурного персонала
  • С дежурством на дому
  • С постоянным дежурным персоналом

По типу:

  • Стационарные
  • Передвижные

Схемы питания тяговых подстанций

Максимальное расстояние между соседними тяговыми подстанциями: 15 км на постоянном токе и 50 км – на переменном.

Каждая тяговая подстанция получает питание от двух независимых источников, так как электрифицированные железные дороги являются потребителем первой категории.

Питание тяговых подстанций может осуществляется по одноцепной ЛЭП, двухцепной ЛЭП на общих и на раздельных опорах.

При питании от одноцепной линии между опорными подстанциями располагаются не более трёх транзитных подстанций.

При питании от двухцепной линии на общих опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге как на переменном, так и постоянном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге на постоянном и трех — на переменном токе.

При питании от двухцепной линии на раздельных опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электротяге как на постоянном, так и на переменном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электрической тяге на постоянном и трех (2 транзитные 1 отпаечная) — на переменном токе.

Структура тяговых подстанций

Ввод

На тяговые подстанции железной дороги поступает энергия напряжением 110, 220 кВ, на некоторые старые тяговые подстанции постоянного тока может поступать напряжение 35 кВ.

Тяговые подстанции имеют от 2 (на транзитных, отпаечных, тупиковых подстанциях) до 6 (на опорных подстанциях) вводов.

Распределительное устройство высокого напряжения

Обычно это РУ 110 или 220 кВ, от них через понижающий трансформатор энергия поступает на РУ 6 (10), 35 кВ, а также на тяговое РУ 27,5 кВ.

На некоторых подстанциях постоянного тока РУ высокого напряжения может быть 35 кВ, в этом случае от него питаются: через преобразовательный агрегат тяговое РУ 3,3 кВ, трансформаторы собственных нужд, РУ 6 (10) кВ, а также нетяговые потребители.

Схемы РУ высокого напряжения различаются в зависимости от типа подстанции.

Распределительные устройства низкого напряжения

На тяговых подстанциях переменного тока РУ 6 (10) и 35 кВ используются только для питания нетяговых потребителей.  Для питания тяговых потребителей, а также трансформаторов собственных нужд используется РУ 27,5 кВ.

На тяговых подстанциях постоянного тока РУ 6 (10) кВ используются для питания: через преобразовательный агрегат РУ 3,3 кВ, трансформаторов собственных нужд, а также нетяговых потребителей. РУ 35 кВ используется только для питания нетяговых потребителей, за исключением случаев, когда РУ 35 кВ является основным.

Преобразовательные агрегаты

Выпрямители и инверторы, используются на тяговых подстанциях постоянного тока для питания РУ 3,3 кВ выпрямленным током и для возврата энергии, вырабатываемой при рекуперативном торможении из контактной сети в общую сеть переменного тока.

Фидеры

Фидеры используются для присоединения к распределительным устройствам тяговой подстанции контактной сети и других потребителей электроэнергии.

Тяговые подстанции постоянного тока

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 10—15 км одна от другой[источник не указан 2261 день]. Это расстояние зависит, как от объёмов движения поездов, так и от профиля пути. Получают электроэнергию от подстанций ФСК «ЕЭС России» по воздушным и кабельным линиям электропередачи напряжением 6—220 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство.

Далее электроэнергия поступает на понижающий трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель). С преобразовательного агрегата выпрямленный ток подаётся на основную и резервную системы шин и распределяется в контактную сеть через быстродействующие выключатели.

В связи с широким использованием на современном электротранспорте рекуперативного торможения, на тяговых подстанциях (в основном железнодорожных) начинают использоваться инверторы, передающие энергию из контактной сети в общую сеть переменного тока. Выключение выпрямителя и включение инвертора производится автоматически при повышении напряжения контактной сети выше номинального.

В Российской Федерации номинальное напряжение тяговой сети железных дорог установлено на уровне 3300 В Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. В тяговых сетях трамваев и троллейбусов используется напряжение 600 В, метрополитена — 825 В.

Тяговые подстанции наземного электротранспорта

Тяговые подстанции трамваев и троллейбусов служат для преобразования трехфазного переменного тока (обычно напряжением 6 или 10 кВ) в постоянный ток. Напряжение постоянного тока для городского электротранспорта в большинстве городов мира принято: на токоприемнике трамвая и троллейбуса 550 В, на шинах тяговых подстанций 600 В.

Питание тяговых подстанций электроэнергией производится по воздушным или кабельным линиям напряжением 6 или 10 кВ от энергосистемы.

Классификация

По способу работы и обслуживанию:

  • С обслуживающим персоналом (автоматизированные и нет)
  • Автоматические, без обслуживающего персонала
  • Телеуправляемые, без обслуживающего персонала

Обслуживающий персонал на тяговых подстанциях используется в основном в небольших городах, где количество подстанций малое и системы телеуправления не рациональны, либо на на важных подстанциях в больших системах электротранспорта. Кроме того, часто пункты управления подстанциями размещаются на одной из них, поэтому такая подстанция становится обслуживаемой.

Но, даже при наличии персонала на подстанции, управление на ней может быть автоматизировано и человек выполняет лишь наблюдение (кроме аварийных ситуаций)

Автоматические подстанции редко могут использоваться без персонала и не имея никакого внешнего управления. Но они имеют самую низкую надёжность электроснабжения, поэтому используются лишь для малозначимых линий с низкой интенсивностью движения.

В средних и крупных системах электротранспорта подстанции управляются дистанционно, по системе телеуправления. Персонал на них не используется, оперативные переключения выполняются из районных центров управления.

По структуре:

  • Одноагрегатные
  • Многоагрегатные

Одноагрегатные подстанции предлагалось располагать для систем децентрализованого электроснабжения, на вылетных линиях. Но они не получили широкого распространения ввиду невысокой надёжности, так как агрегат может часто выходить из строя, кроме того, он требует частого обслуживания, которое ограничивается в таком случае режимом работы электротранспорта. Поэтому на таких линия более удобны двухагрегатные подстанции.

В централизованных системах электроснабжения, коих большинство, применяются 3-х агрегатные, а также 2-х и 4-х агрегатные, подстанции, которые обеспечивают достаточный резерв по мощности и по надёжности. Использование централизванной системы позволяет снизить суммарную мощность подстанций, их количество, а значит и затраты на их строительство, обслуживание.

По месторасположению:

  • Наземные
    • Открытые
    • Закрытые
  • Подземные

Структура подстанции

Ввод

Электроэнергия на тяговые подстанций поступает как правило напряжением 6 или 10 кВ от энергосистемы. Через коммутационную аппаратуру она подаётся на распределительное устройство (РУ) 6/10 кВ.

Коммутационная аппаратура ввода состоит из линейного разъединителя, высоковольтного выключателя (маломаслянного, вакуумного или др.) и шинного разъединителя.

Вводов у подстанции может быть до нескольких штук (1, 2, 3), но большинство подстанций на просторах СНГ имеют два: ввод α (основной) и ввод β (резервный). Переход с одного ввода может снабжаться автоматикой

Распределительное устройство высокого напряжения

Схемы РУ ВН подстанций достаточно разнообразны. Это может быть одна секция шин, две секции с раздельным подключением к вводам, две секции с возможностью работы от всех вводов и др. Между секциями на мощных подстанциях используются схемы с двумя (возможно и более) секциями шин обеспечивающие высокую их надёжность в случае аварийных ситуаций (КЗ, отключение одной из секций) или ремонта без полного отключения подстанции.

От РУ ВН через коммутационную аппаратуру питаются трансформаторы собственных нужд и преобразовательные агрегаты

Преобразовательные агрегаты

Количество преобразовательных агрегатов определяет мощность тяговой подстанции. Их может быть от одного и более, но наибольшее распространение на просторах СНГ имеют 2-х и 3-хагрегатные подстанции.

Преобразовательный агрегат тяговых подстанций трамвая и троллейбуса состоит из трансформатора и выпрямителя. Выпускавшиеся в СССР выпрямительные агрегаты ВАКЛЕ имели номинальный выходной ток 1000 А, 2000 А и, в редких случаях, 3000 А.

Трансформатор агрегата питается напряжением 6/10 кВ и на выходе имеет номинальное переменное напряжение в 565 В. Применяющиеся на тяговых подстанциях трансформаторы обычно имеют вторичную обмотку типа «звезда-обратная звезда» с уравнительным реактором, поэтому на выходе получается шестифазная система напряжения. Реактор соединяет нейтрали звёзд и имеет вывод со своей средней точки. Этот вывод — отрицательный полюс системы постоянного напряжения, поэтому он сразу подключается к РУ отрицательной полярности.

Трансформаторы современных агрегатов могут иметь и другие схемы вторичной обмотки (звезда, треугольник), так как что связано с применением более совершенных выпрямителей, например В-ТПЕД.

Выпрямитель ВАКЛЕ состоит из одного или нескольких блоков БВКЛЕ (номиналом 1000 А). Схема выпрямителя представляет из себя двойную схему Миткевича. Выпрямленный ток имеет шестипульсную форму. Выход выпрямителя имеет положительный потенциал и подключается к РУ положительной полярности.

До 1970-х гг. широко использовались ртутные выпрямители

Распределительное устройство постоянного тока

Распределительное устройство (РУ) постоянного тока имеет две отдельных части РУ положительной шины (ПШ) и РУ отрицательной шины (ОШ).

РУ ПШ, как правило, имеет две шины, рабочую и запасную. На подстанциях большой мощности рабочая шина может быть разделена на секции, для повышения надёжности и ремонтопригодности.

Рабочая шина РУ ПШ получает питание от выпрямителей через коммутационные аппараты: автоматический быстродействующий выключатель (катодный автомат) и шинный разъединитель.

К рабочей шине через автоматический выключатель подключается запасная шина РУ ПШ. Иногда запасная шина может иметь и дополнительное подключение непосредственно от агрегата (в обход рабочей шины).

РУ ОШ подключается к нулевым точкам трансформаторов (при схеме «звезда-обратная звезда») либо к анодам выпрямителей (на современных агрегатах) через шинные разъединители. Автоматика, как правило отсутствует.

ОШ может заземляться через балластное сопротивление, это актуально для троллейбусных подстанций, так как у трамвайных подстанций это происходит естественным путём через рельсы. При незаземлённом «минусе» система называется изолированной, она позволяет сохранять работоспособность в случае безопасных замыканий на землю одного из полюсов.

Фидеры

Фидеры (присоединения, выводы) используются для подключения контактной сети к РУ постоянного тока. Выполняются в виде подземных, надземных кабельных линий или ВЛ.

Количество фидеров определяется мощностью подстанции и разветвлённость сети в зоне энергоснабжения и может колебаться от одного-двух (в децентрализованных системах) до десятка (в централизованных).

Фидер положительной полярности подключается к РУ ПШ через устройство переключателя запасной шины (ПЗШ). ПЗШ имеет два положения рабочее и запасное, при которых соответственно фидер подключается к рабочей шине через линейный автомат (быстродействующий токоограничивающий выключатель) либо к запасной (без автомата). Такая система позволяет выводить для обслуживания линейный автомат без длительного отключения питания фидера, что происходит очень часто.

Фидер отрицательной полярности подключается РУ ОШ лишь через разъединитель.

Тяговые подстанции метрополитена

Подстанции метрополитена, также, как и подстанции наземного транспорта, предназначены для преобразования трехфазного переменного тока напряжением 6 или 10 кВ в постоянный ток, но имеют ряд особенностей.

Классификация

В зависимости от назначения:

  • Тяговые
  • Понизительные
  • Тяговопонизительные (совмещённые)

По месту расположения:

  • Наземные
  • Подземные

Понизительные подстанции по местоположению на трассе делятся на:

  • Основные (у станций)
  • Вестибюльные (возле машинных залов эскалаторов)
  • Тоннельные (на перегоне)
  • Деповские (при депо)
Тяговые подстанции

На тяговых подстанциях осуществляется преобразование трехфазного переменного тока напряжением 6—10 кВ, получаемого от энергосистемы города, в постоянный ток номинальным напряжением 825 В для тяговой сети.

Понизительные подстанции

На понизительных подстанциях трехфазный переменный ток напряжением 6—10кВ, получаемый от тяговых подстанций, трансформируется в трехфазный переменный ток напряжением 400 и 230/133 В для питания силовых и осветительных нагрузок и устройств СЦБ.

Тяговопонизительные подстанции

На тяговопонизительных подстанциях совмещаются электротехнические устройства для электроснабжения тяговой и силовых сетей, СЦБ и осветительных приборов.

Исполнение, количество и расположение подстанций определяют на основе технико-экономических расчётов системы электроснабжения.

Схемы питания подстанций

Каждая тяговая подстанция должна снабжаться энергией от двух независимых источников.

Питание может осуществляться как по двум самостоятельным линиям от двух источников, либо от одного источника с резервированием от второго через кабельную перемычку между подстанциями. В первом случае каждая линия должна быть рассчитана на всю нагрузку одной подстанции, так как одна из линий всегда находится в резерве, во втором случае линия должна быть рассчитана на полную нагрузку двух подстанций, а кабельная перемычка – одной.

Вторая схема питания наиболее распространена в системе электроснабжения метрополитенов страны, так как является более экономичной, а также обеспечивает надёжность и удобство в оперативной работе.

Для электроснабжения понизительных подстанций применяются централизованные схемы, которые могут быть двух видов:

Питание по радиальным линиям – такая схема применялась на первых участках строительства Московского метрополитена, но из-за необходимости в большом количестве кабелей и ячеек распределительных устройств была принята другая схема.

Питание по линиям и перемычкам – более экономически целесообразная схема, обладающая достаточной надёжностью при объединении в группы нескольких понизительных подстанций.

Каждая из них имеет две самостоятельные секции шин 6—10 кВ, которые в нормальном режиме работают раздельно, получая питание от разных источников энергосистемы через шины двух тяговых подстанций.  Повреждение любой питающей линии не приводит к перерыву электроснабжения. При необходимости обе секции шин могут быть объединены секционным выключателем.

К каждой секции шин 6—10 кВ подключены по одному трансформатору силовой и осветительной нагрузок, а также трансформатор нагрузок СЦБ. При выходе из строя одного трансформатора или одной секции шин 6—10 кВ оставшиеся в работе трансформаторы обеспечивают питание всех ответственных нагрузок данного вида.

Для питания совмещённых тяговопонизительных подстанций используется децентрализованная схема, впервые такая система была применена на первой линии Ленинградского метрополитена.

Распределительное устройство 6—10 кВ совмещенной тяговопонизительной подстанции (СТП) выполняется из двух секций, работающих независимо и получающих питание от разных источников энергосистемы. При этом все преобразовательные агрегаты подключают к одной (первой) секции шин Р У 6—10 кВ, питание которой осуществляется по принципу тяговых подстанций. Необходимость подключения преобразовательных агрегатов к одной секции, обусловлена тем, что напряжение, подводимое к двум секциям Р У 6—10кВ от разных источников, как правило, имеет некоторое различие. Если преобразовательные агрегаты подключить к разным секциям, имеющим разное напряжение, то нагрузка агрегатов будет неодинаковой: одни из агрегатов будут перегружены, а другие недогружены. Таким образом, первые секции шин 6—10 кВ получают питание непосредственно от источников энергосистемы, а вторые секции связаны с вторым источником через смежные подстанции.

Структура подстанций метрополитена

Основными элементами тяговых подстанций являются:

  • Распределительные устройства 6–10 кВ;
  • Распределительное устройство постоянного тока 825 В;
  • Преобразовательные агрегаты;
  • Аккумуляторные батареи;
  • Распределительные устройства низкого напряжения.
Наземные подстанции

РУ 6(10) кВ как правило выполнено с одинарной секционированной системой шин. Питание осуществляется двумя линиями от одного источника электроэнергии. Вводы могут быть подключены к двум секциям (тогда секционный выключатель включен) или к 1-й секции и работают параллельно. Во втором случае питание 2-й секции осуществляется по перемычке с другой подстанции, в первом же перемычка используется в качестве резерва. В качестве РУ 10 кВ применяют комплектные распределительные устройства. К шинам 10 кВ подключены преобразовательные агрегаты, трансформаторы силовых, осветительных, СЦБ нагрузок, а также перемычки к другим подстанциям.

Подземные тяговопонизительные подстанции

Подстанция получает основное питание от одного источника электроэнергии по двум параллельно работающим линиям, оборудованным максимальной направленной, максимально-токовой защитой и токовой отсечкой. Обе линии подключены через электромагнитные выключатели к первой секции шин РУ 10(6) кВ. К первой секции подключены выпрямительные агрегаты (количество их зависит от мощности подстанции, но как правило их 3 или 2), а также по одному трансформатору силовых, осветительных нагрузок и СЦБ. А также к первой секции подключаются перемычки для питания смежных подстанций.

Вторая секция шин РУ 10(6) кВ получает питание по кабельной перемычке от смежной подстанции, электроснабжение которой осуществляется от другого источника энергосистемы. К ней подключено по одному трансформатору силовых, осветительных нагрузок и СЦБ и перемычки.

Распредустройство 825 В получает питание от выпрямительных агрегатов через быстродействующие автоматы, защищающие их от обратных токов. РУ 825 В как правило имеет одну шину, от которой питаются все фидеры через быстродействующие автоматы, защищающие РУ 825 В от перегрузок и коротких замыканий. Часто, помимо автоматов основных фидеров, имеется один резервный, который может питать любой из фидеров, в случае отказа основного питания. Кроме этого, шина РУ 825 В в ночное "окно" заземляется через специальный замыкатель, для безопасности работников в тоннеле. В отдельных случаях РУ 825 может иметь более сложную систему с запасной шиной (см. тяговые подстанции наземного транспорта), а также секционирование основной шины, когда от одной подстанции питаются и главные пути и депо, отключение электроснабжения которого в ночное время не допустимо.

Как правило, подстанции размещаются в непосредственной близости от пассажирских станций между путевыми тоннелями. Они имеют по два этажа, на верхнем расположено оборудование, а на нижнем либо только кабели (кабельный коллектор), либо ещё и часть оборудования. Подстанции мелкого заложения сооружают открытым способом, они имеют прямоугольное поперечное сечение. Подстанции глубокого заложения в большинстве случаев имеют круглое сечение, их выполняют в чугунной обделке или в бетоне.

На всех тяговых, совмещённых тягово-понизительных, а также на подземных понизительных подстанциях имеются аккумуляторные батареи, которые используются для аварийного (в случае полной пропажи напряжения на подстанции) питания систем управления, сигнализации и т.п., а также для аварийного освещения станции. АБ подключена распредустройству постоянного тока РУ 115(220) В, которое получает питание в нормальном режиме от зарядно-подзарядных устройств.

Основной вход на подстанцию выполнен со стороны станции. Другими входом являются технологические двери в тоннель из отсека трансформаторов, РУ. Для вентиляции используются приточные и вытяжные вентиляторы имеющие выход через вентиляционную шахту к открытому воздуху.

Подземные понизительные подстанции

Схема подземной понизительной подстанции имеет некоторые особенности. На подстанциях установлены двухобмоточные трансформаторы с изолированной нейтралью со вторичным напряжением 400 и 230/133В. В виду требования высокой надежности электроснабжения на подстанции устанавливают два трансформатора для силовых нагрузок и два для осветительных, причем каждый трансформатор одного вида потребителей должен получать питание напряжением 6—10 кВ от отдельного источника электроэнергии.

Распределительные устройства 6—10 кВ выполняют с двумя секциями шин, которые могут быть объединены секционным выключателем. Последний в нормальном режиме выключен, обе секции работают независимо друг от друга, и каждая из них получает питание от отдельного источника электроэнергии. На подстанции устанавливают один или два трансформатора для питания устройств СЦБ.

Наиболее распространенные станционные понизительные подстанции сооружают вблизи пассажирских станций, где сосредоточены основные силовые и осветительные нагрузки. Для удобства в эксплуатации все РУ10 кВ; 380,220/127 и 115—150 В компактно размещены в одном помещении.

Так как подстанция, как правило, сооружается в обделке из металлических тюбингов, последние используют для устройства защитного заземления.

Вентиляция выполняется как и для подстанции мелкого заложения, но приточный воздух забирается только из тоннеля.

Тяговые подстанции в истории и культуре

Тяговая подстанция № 11, известная как «Блокадная подстанция», расположена по адресу: Санкт-Петербург, набережная реки Фонтанки, 3, лит. А. На здании размещается мемориальная доска «Подвигу трамвайщиков блокадного Ленинграда. После суровой зимы 1941—1942 года эта тяговая подстанция дала энергию в сеть и обеспечила движение возрожденного трамвая».

16 декабря 2010 года Совет по сохранению культурного наследия Санкт-Петербурга одобрил большинством голосов снос здания ради строительства гостиницы[1].

Примечания

Литература

  • Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. — М.: Транспорт, 1997. — 79 с.
  • Бей Ю.М., Мамошин Р.Р., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г.  Тяговые подстанции: Учебник для вузов ж.д. транспорта.  —  М.: Транспорт, 1986.  — 319 с.
  • Быков Е. И. Электроснабжение метрополитенов. Устройство, эксплуатация и проектирование. —  М.: Транспорт, 1977. — 431 с.
  • Загайнов Н. А., Финкельштейн Б. С. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. — издание третье, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1978. — 336 с. — 7000 экз.
  • Штин  А.Н., Несенюк Т.А.  Проектирование  тяговых  и  трансформаторных подстанций. — Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2014. — 88 с.
  • Ю.И.Ефименко, М. М.Уздин, В. И. Ковалев и др. Общий курс железных дорог: Учеб. пособие для учреждений сред. проф. образования - М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 256 с.- 5100 экз.

Тяговая подстанция - Что такое Тяговая подстанция

3441

Электроустановка для преобразования и распределения электроэнергии, предназначенная для понижения электрического напряжения для передачи

Тяговая подстанция

Тяговая подстанция - электроустановка для преобразования и распределения электроэнергии. Предназначена для понижения электрического напряжения для передачи его в сеть для обеспечения электроэнергией транспортного оборудования.

Транспортные подстанции делятся на 2 вида:


Тяговые подстанции постоянного тока

Строятся вдоль железных дорог, обычно на расстоянии от 25 до 50 км. 

Расстояние может зависеть как от профиля пути, так и от размеров и расстояний проходящих поездов. 

Тяговые подстанции постоянного тока получают электроэнергию от подстанций ФСК ЕЭС по линиям электропередач как воздушным, так и кабельным. 

Напряжение составляет от 6 до 220 кВ. 

Электрическая энергия поступает в распределительное устройство, если напряжение сети составляет 110 или 220 кВ, то поступает в трансформатор на понижение. 

Далее с трансформатора электроэнергия поступает на тяговый трансформатор, далее на преобразователь. 

С преобразователя ток подается на основную систему шин и распределяется по контактной сети с помощью быстродействующих автоматов.

Тяговая подстанция


Тяговые подстанции переменного тока

Имеют такое же предназначение, что и тяговые подстанции постоянного тока, кроме того, что в них нет преобразователей для выпрямления тока. 

Располагаются на расстоянии от 50 до 120 км. 

Номинальное напряжение в контактную сеть - 27500 В. 

Питаются ЛЭП с напряжением от 110 до 220 кВ. 

Нейтраль тяговых подстанций переменного тока заземляется, а первичные обмотки соединены в звезду. 

Вторичные же обмотки соединяются в треугольник, а фаза С соединяется с рельсами без помощи коммутаторов, так как заземлена.

Тяговая подстанция

Тяговая подстанция - Википедия переиздано // WIKI 2

Карлсруэ, тяговый трансформатор

Тяговая подстанция , Тяговая электростанция (TPSS) - это электрическая подстанция, которая преобразует электроэнергию из формы, предоставленной электроэнергетической для коммунального хозяйства, в соответствующее напряжение, тип тока и частота для снабжения железных дорог, трамваев (трамваев) или троллейбусов тяговым током.

Энциклопедия YouTube

  • 1/3

    Просмотров:

    31 213

    4 946

    3 210

  • ✪ работа системы OHE на индийской железной дороге

  • № 04 - Блок питания для электрической тяги [xS] | Электрическая тяга | Нихил Накка | EECW1601

  • view Распределительный узел распределительных устройств. Вид типичной подстанции 25 кВ для железных дорог.

Содержание

преобразования

Эти системы могут использоваться для преобразования трехфазного переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц (переменного тока) для питания систем электрификации железных дорог переменного тока с более низкой частотой и однофазным напряжением, как это используется во многих старых системах, или для преобразования переменного тока в прямые ток (DC) для этих систем (главным образом, систем общественного транспорта), использующих постоянный ток для тягового усилия.

Оборудование

Вращающийся

Первоначально преобразовательное оборудование обычно состояло из одного или нескольких мотор-генераторных агрегатов, содержащих трехфазные синхронные двигатели переменного тока и однофазные генераторы переменного тока, механически соединенные с общим валом. Также использовались вращающиеся преобразователи, особенно там, где желаемым выходом был постоянный ток от источника переменного тока.

Статический

В 1920-х годах DC был получен с использованием электронных клапанов (ртутных дуговых выпрямителей). В современных системах высоковольтные станции постоянного тока (HVDC) используются вместо механического оборудования для преобразования между различными частотами и фазами питания переменного тока, а твердотельные системы тиристорных выпрямителей используются для преобразования энергии переменного тока в Тяговая мощность постоянного тока.

Расположение

Установки для преобразования тягового тока либо децентрализованы (где одна установка напрямую питает воздушные линии или третий рельс тяговой системы без подачи в сеть распределения тягового тока), либо централизованы (для питания сети тягового питания, обычно в дополнение на прямую поставку воздушных линий или третьего рельса).

Центральные преобразователи тягового тока обычно находятся в Германии (в основном в городах Неккарвестхайм, Ульм, Нюрнберг), Австрии и Швейцарии, в то время как децентрализованные преобразователи тягового тока обычно находятся в Норвегии, Швеции и немецких штатах Мекленбург-Передняя Померания. и Бранденбург, а также части Великобритании.Список систем электрификации железных дорог содержит более подробную информацию.

См. Также

Woburn rail traction substation in Lower Hutt, New Zealand, supplying 1500 V DC to the electrified Hutt Valley Line. Последний раз эта страница редактировалась 17 января 2019 года в 05:59. ,

Тяговая подстанция и ее инструкции

Инфраструктура электроснабжения предназначена для обслуживания потребителей непосредственно из источников энергии. В качестве последних могут выступать как автономные генераторы, так и полноценные тепловые, гидрологические и атомные электростанции. В этом случае магистральные сети редко используются для питания конечных пользователей. Распределение энергии для питания транспортных узлов использует тяговая подстанция с подходящими характеристиками для конкретного объекта.

Устройство подстанции

Техническая поддержка подстанции в большинстве случаев ориентирована на получение электроэнергии порядка 110-220 кВ. Существуют также маломощные установки, предназначенные для сетей напряжением 35 кВ. В зависимости от потенциала они могут иметь от 2 до 6 точек входа - это небольшие тупиковые станции, которые являются частью структуры одного комплекса. Понижающие трансформаторы и преобразователи отвечают за распределение энергии. И не обязательно распределительные устройства должны нести ответственность за поставку энергии для потребителей.Некоторые из них работают для поддержания потенциала местного потенциала. Кроме того, устройство тяговых подстанций предусматривает наличие инверторов и выпрямителей. Их задачи сводятся к исправлению тока для нужд конкретного потребителя. Они также могут обеспечить возврат к общей энергетической сети, которая генерируется в результате рекуперативного торможения локальной линии. Для обеспечения связи распределительной инфраструктуры подстанции с потребляющими объектами используются фидерные установки.

сорта

Одна из основных классификаций предполагает разделение подстанций методом подключения к основной линии электропитания. В частности, различаются узловые, терминальные и промежуточные объекты. Узлы поддерживают прием и распределение энергии по трем каналам в диапазоне 110-220 кВ. Они также могут служить источником тока для других тяговых станций. Конечные объекты работают с двумя линиями, а промежуточные предназначены для связки разделенного контура - между источником энергии и одной и той же подстанцией.С помощью электрической системы тяги станции постоянного и переменного тока изолированы. Разница между ними заключается в том, что тяговая подстанция постоянного тока обязательно оснащена распределительными устройствами. Установки, работающие с переменным током, обслуживают сети напряжением около 27 кВ и могут устанавливаться друг от друга на расстоянии до 50 км.

Приложения подстанций

Основным направлением использования тяговых распределительных подстанций является электрифицированный транспорт и смежная инфраструктура.Основными источниками такого электропитания являются станции, распределяющие постоянный ток. Они устанавливаются вдоль транспортных линий и обеспечивают электроэнергией электровозы, троллейбусы, трамваи и железнодорожные комплексы. В свою очередь, тяговые подстанции переменного тока чаще используются для обслуживания телемеханики и автоматики, которая является частью одной и той же инфраструктуры. Например, это могут быть сигнальные стрелки, светофоры и линии связи. Это вовсе не означает, что менее важная задача ложится на станцию ​​переменного тока.По мощности они теряют аналоги с постоянным током, но их энергетический потенциал более стабилен и устойчив к нагрузкам.

Подстанции для железных дорог

Большинство объектов этого типа serverailways. Они служат для распределения, преобразования и непосредственного электроснабжения электрического подвижного состава и не железнодорожных потребителей. Установки для распределения постоянного тока установлены вдоль линий на расстоянии около 10-15 км. Этот интервал может варьироваться в зависимости от пробок на дорогах и их назначения.Источником энергии является также внешняя сеть, после которой энергия направляется на трансформатор. Затем следует этап преобразования, после которого электричество отправляется в контактную сеть. Важно отметить, что тяговая подстанция железной дороги характеризуется большими объемами энергии рекуперативного торможения. То есть существует необходимость в организации технических средств, которые также могут стабильно передавать энергию обратно на основные магистрали. Эта задача выполняется инверторами - как правило, через коммутаторы контактной сети в автоматическом режиме.

Комплектное оборудование

В дополнение к основному электрическому заполнению преобразователей, выпрямителей и других устройств, обслуживающих контактную сеть, подстанции дополнены защитным и противопожарным оборудованием. Причем эти средства необходимы не только для локального поддержания защитных функций, но и для обеспечения возможности оказания доврачебной помощи. Защитное оборудование тяговых подстанций может включать в себя релейные устройства, автоматические выключатели, сигнальное оборудование и т. Д.В структуре современных подстанций есть датчики, которые фиксируют факты перегрузок, перегрева и выхода из строя отдельных сегментов телемеханики.

Эксплуатация подстанций

Подстанциями можно управлять несколькими способами. Современные объекты этого типа обслуживаются с помощью дистанционного управления или с помощью автоматизированного оборудования. Традиционные методы контроля через персонал также используются. Этот метод контроля чаще используется на небольших станциях в небольших городах - из-за невозможности организации автоматической поддержки.Однако крупные мегаполисы также могут снабжаться тяговыми подстанциями с прямым обслуживанием персонала из-за риска их аварийного отключения. Для повышения надежности используется комбинированная схема управления, в которой задействованы как автоматизированные средства дистанционного управления, так и персонал. В этом случае все процессы контролируются контроллером-наблюдателем, который принимает меры независимо от автоматизации в чрезвычайных ситуациях.

Инструкция по обслуживанию подстанции

Техническое обслуживание проводится в соответствии с графиком профилактического осмотра, предназначенного для конкретного объекта.Стандартный набор мер, включенных в программу технического обслуживания, включает в себя проверку оборудования, тестовые работы, исправление мелких неисправностей и выявление проблемных зон, которые будут проверены более подробно во время запланированного ремонта. В долгосрочной перспективе в инвентаризации состояния оборудования ведется журнал, в котором фиксируется динамика результатов аудита. В обязательном порядке при проведении профилактических работ тяговые трансформаторные подстанции очищаются от загрязнений, в некоторых районах расходные материалы обновляются и устанавливается более современное оборудование.

Проведение ремонтных работ

В случае капитального ремонта ответственное лицо получает документ с указанием результатов предыдущих испытаний. На основании своего анализа инженер выдает заключение с указанием проблемных зон, на которых будут проводиться ремонтные работы. На базовом уровне болтовые, контактные и сварные соединения обновляются. При проведении регламентных ремонтов проводится восстановление точек крепления, устранение трещин в изоляции, усиление уплотнений и швов.В крайних случаях тяговая подстанция может пройти реконструкцию с заменой основного оборудования. Как правило, эти действия выполняются после изменения параметров сети, когда значения напряжения увеличиваются или уменьшаются. Также проводится модернизация в рамках расширения спектра задач станции.

Заключение

На сегодняшний день тяговые средстваРаспределение электроэнергии является оптимальным инструментом для обеспечения транспортной инфраструктуры.Прежде всего это касается железных дорог. Тяговая подстанция, подключенная к стабильной внешней сети, может обслуживать нескольких потребителей, включая распределительное оборудование. С точки зрения технологической модернизации, это гибкие средства, которые позволяют вносить изменения как в аппаратную инфраструктуру, так и в элементы управления. Самые современные комплекты тяговых систем поддерживают полноценное автоматизированное управление, что снижает затраты на их эксплуатацию и обслуживание.

,

Введение в тяговые подстанции


Исходя из моего поста о напряжениях электрификации железных дорог, я подумал, что знакомство с тяговыми подстанциями будет хорошей идеей.

Тяговые подстанции используются для преобразования электроэнергии, поставляемой энергокомпанией (или собственной сетью железнодорожных операторов), в форму, подходящую для подачи энергии в рельсовую систему (через третий рельс или воздушную линию). В зависимости от типа рельсовой системы эта мощность будет либо постоянным током (постоянный ток), либо переменным током (переменный ток).

Для систем постоянного тока основным оборудованием тяговых подстанций будут трансформаторы и выпрямители, используемые для преобразования энергоснабжения в постоянный ток. Выпрямители бывают 6, 12 или 24 импульсными. Кроме того, тяговая подстанция постоянного тока будет содержать автоматические выключатели, обеспечивающие надлежащую защиту системы, и переключающие устройства, обеспечивающие эксплуатацию и техническое обслуживание системы.

Для систем переменного тока основным оборудованием тяговых подстанций будут трансформаторы, которые подключаются к трехфазному источнику питания для преобразования его в однофазное напряжение, подходящее для используемой системы электрификации рельса.Опять же, будут предоставлены автоматические выключатели и коммутационные устройства для обеспечения адекватной защиты и работы системы, а также для технического обслуживания.

Источник переменного тока на стороне тяги является однофазным и может привести к дисбалансу на трехфазной сети за допустимыми пределами. Балансировочные устройства (трансформаторы Скотта, статические преобразователи и т. Д.) Часто используются для достижения этих пределов.

Как правило, тяговые подстанции будут управляться системами SCADA и, скорее всего, будут обеспечивать питание вспомогательных систем, таких как сигнализация и другие функции на стороне пути.

Тяговые подстанции имеют более жесткие ограничения по эксплуатации и устойчивости, чем обычные подстанции распределения электроэнергии. К ним относятся частые короткие замыкания, скачки напряжения, понижения напряжения и повышения напряжения. Использование тиристорных управляемых тяговых приводов генерирует значительные гармоники, влияющие на систему питания.

Учитывая уникальные проблемы, связанные с железнодорожной энергетикой, проектирование, строительство и эксплуатация тяговых подстанций имеет много технических проблем.Добавьте к этому, загрузка из многих поездов, работающих одновременно, и современный дизайн сильно зависят от поддержки программного обеспечения.

Пожалуйста, не стесняйтесь добавлять комментарии ниже или предлагать любые предметы, которые, как вы считаете, были бы хорошей темой для более подробного поста.

Тяговая подстанция | Статья о Тяговой подстанции от «Свободного словаря»

является частью системы тяги, используемой электрифицированными железными дорогами, трамваями, троллейбусами и метрополитенами Оборудование в тяговой подстанции преобразует электрический ток и изменяет его частоту, а также распределяет мощность в системе.

Для железнодорожных магистралей общего пользования и в промышленных транспортных линиях, работающих на стандартном переменном токе промышленной частоты, тяговые подстанции выполнены в виде трансформаторных подстанций.В этом случае они используются для понижения трехфазного тока, получаемого от системы электроснабжения, до требуемого значения, которое составляет 27,5 киловольт (кВ) для железнодорожных магистральных линий и 6–10 кВ для промышленных транспортных линий. На электрифицированных участках железных дорог, которые работают на низкочастотном переменном токе (16⅔ или 25 Гц), тяговая подстанция должна либо понижать напряжение однофазного тока, получаемого от специальных электростанций, либо преобразовывать стандартную трехфазную сеть промышленной частоты ток, полученный от системы электропередачи в однофазный ток более низкой частоты.В линиях постоянного тока подстанция преобразует трехфазный переменный ток в постоянный ток при 257 В (В) для шахтных локомотивов, 600 и 825 В для городского и промышленного транспорта, 1650 В для промышленного транспорта или 3300 В для магистрали железной дороги. линий.

В СССР тяговые подстанции железной дороги обычно также обеспечивают электроэнергию для пользователей, не имеющих тяги, таких как различные железнодорожные службы, промышленные и сельскохозяйственные потребители, а также коммунальные предприятия, которые расположены в районах, прилегающих к железной дороге.

В случае железнодорожных магистралей, метрополитенов, трамвайных и троллейбусных линий, тяговые подстанции могут находиться без присмотра, с автоматическим или дистанционным управлением. Станции в промышленных транспортных системах постоянно обслуживаются обслуживающим персоналом.

Тяговые подстанции могут быть наружного типа со всем их основным оборудованием, расположенным на открытом воздухе, или внутренним типом, со всем основным оборудованием, расположенным в здании. Существуют также мобильные тяговые подстанции, все основное оборудование которых установлено на железнодорожных вагонах.Мобильные подстанции в основном предназначены для использования в режиме ожидания, чтобы обеспечить аварийное обслуживание в случае выхода из строя обычной подстанции.

СПРАВОЧНИК

Грубер Л. О., Засорин С. Н., Перцовский Л. М.. Электрические станции и тяговыеподстанции . Москва, 1964.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о