Электроснабжение городского электротранспорта

    Распределительное устройство, обеспечивающее присоединение  выпрямителя к шине +825 В, оборудовано  катодными быстродействующими автоматическими выключателями 7 типа ВАБ-43 и разъединителем с заземляющим ножом. Подключение выпрямителя к шине -825 В осуществляется через разъединитель 6. Ячейки 8 линейных выключателей РУ 825 В также оборудуются быстродействующими автоматическими выключателями с максимальной токовой защитой.

    На  совмещенных тяговопонизительных  подстанциях питание силовых  и осветительных электроприемников  предусмотрено от двух трансформаторов  для каждого вида приемников. Трансформаторы подключают к разным секциям шин 10 кВ. На рис. 4.56 обозначены Т01 и Т02 — трансформаторы освещения, ТС1 и ТС2 — трансформаторы собственных нужд подстанций. Каждый трансформатор в аварийном режиме обеспечивает потребную мощность с учетом допустимой перегрузки. В рабочем режиме электроснабжение потребителей происходит от Т02 и ТС2. Переключение на резервное питание происходит автоматически.

    Питание устройств автоматики и телемеханики движения поездов (АТДП) осуществляется по двум питающим линиям от двух трансформаторов Т1, присоединяемых к разным секциям шин РУ 10 кВ подстанции.

    Тяговые подстанции городского транспорта

    Тяговые подстанции классифицируются по назначению — трамвайные, троллейбусные и  смешанные; по системе электроснабжения — централизованного электроснабжения (многоагрегатные подстанции) и децентрализованного электроснабжения (одноагрегатные подстанции). 

    Внешнее электроснабжение, состав оборудования тяговой подстанции, система питания тяговой сети в значительной мере зависит от территориального расположения подстанции, трассы трамвайной и троллейбусной линии, требуемой мощности и выбора системы резервного электроснабжения контактной и рельсовой сети.

 С учетом этих условий различают многоагрегатные  тяговые подстанции ГЭТ (рис. 4.57).

      Они характеризуются высокой  надежностью за счет наличия резервного преобразовательного агрегата, большим районом питания контактных сетей (централизованная система электроснабжения), протяженными кабельными линиями 600 В.

    На  подстанции имеются рабочий и  резервный вводы, рабочий TV1—UZ1 и резервный TV2—UZ2 преобразовательные агрегаты, линейные QF3— QF7, катодные QF1, QF2 и запасной (резервный) QF8 выключатели 600 В.

    Работу  потребителей собственных нужд обеспечивают рабочий 7У7и резервный TV8 трансформаторы собственных нужд и маломощный городской ввод. Резервный трансформатор TV8 включают на резервный ввод до высоковольтного выключателя. В зависимости от схемы внешнего электроснабжения резервный трансформатор собственных нужд может быть заменен резервным вводом от городской сети напряжением 220 или 380 В с понизительным трансформатором напряжения 380/220 В.

    Распределительные устройства вводов выполнены по типовым  схемам главных электрических соединений. Основным коммутационным аппаратом остается высоковольтный выключатель на напряжение 10 (6) кВ. На эксплуатируемых тяговых подстанциях используют выключатели маломасляные (горшковые) типа ВМГ или ВМП-10. При проектировании и введении в эксплуатацию новых тяговых подстанций используют комплектное распределительное устройство с вакуумными выключателями, устанавливаемыми в камерах РУ стационарно или на выкатных тележках. В последнем случае вместо разъединителей используют штепсельные разъемы.

    Несколько проще по схемным решениям и конструкции  РУ 10 кВ одноагрегатных подстанций.

    Одноагрегатные  тяговые подстанции не имеют резервного оборудования, за исключением устройств электропитания собственных нужд. Резервирование осуществляется по мощности установленного оборудования с учетом разгрузки в вынужденном режиме соседними подстанциями. Тяговые подстанции работают на системе децентрализованного электроснабжения контактной сети, секционированной вблизи подстанции (рис. 4.58). В вынужденном режиме, вызванном выводом из работы отдельных устройств внешнего электроснабжения или подстанции, секционный изолятор шунтируется включением секционного выключателя QF3. При этом в вынужденном режиме смежные подстанции обеспечивают нормальные размеры движения подвижного состава на линии. В упрощенном варианте распределительное устройство ввода может состоять из выключателя нагрузки или разъединителя.

    Выпускаемые ранее отечественной промышленностью  тяговые трансформаторы, предназначенные  для «нулевой» схемы выпрямления и эксплуатируемые до настоящего времени, имеют естественное масляное охлаждение. Конструктивной особенностью преобразовательных трансформаторов по сравнению с силовыми трансформаторами общепромышленного назначения является размещение вторичных обмоток над первичными усиленным креплением. Такое решение связано с большими динамическими и термическими воздействиями на обмотки при коротких замыканиях. Преобразовательные агрегаты компоновались из тяговых трансформаторов типа ТМПУ-1000/10 и ТМПУ-2 000/10 с выпрямителями ВАКЛЕ-1 000-600Н и ВАКЛЕ-2 000-600Н. Буквенные обозначения для трансформаторов: М — масляный, П — преобразовательный, У — с уравнительным реактором; для выпрямителей: ВА — выпрямительный агрегат, К — кремниевый, Л — на лавинных диодах, Е — естественное охлаждение.

    В последнее десятилетие произошли  значительные изменения в области  разработки и производства преобразовательных агрегатов. При разработке тяговых трансформаторов и выпрямителей использованы новейшие достижения в области отечественных и зарубежных технологий и материалов. Разработаны тяговые трансформаторы серии ТСЗП — для мостовых и ТСЗПУ — для нулевых схем выпрямления.

    Трансформаторы  этой серии различных заводов-изготовителей  отличаются применяемыми изоляционными  материалами. Например, в АО «Плутон» (г. Запорожье) используется материал типа «NOMEX», изготовляемый фирмой «Дюпон» (Швейцария). Этот изоляционный материал негигроскопичен, обладает высокими электрическими и механическими характеристиками, в чужом пламени не выделяет токсичных газов. Срок службы изоляции при рабочих температурах до 140 °С оценивается в 280 лет, что соответственно увеличивает срок службы трансформатора в целом.

    Сухие трансформаторы этой серии обладают высокой стойкостью к воздействию влаги, резким перепадам окружающей среды. Основные параметры трансформаторов серии ТСЗП и ТСЗПУ приведены в табл. 4.8.

    На  базе силовых полупроводниковых  зарубежных фирм научно-производственным предприятием «Энергия», совместно с АО «Плутон» выполнены выпрямители ВТПЕД нового поколения. При разработке выпрямителей учитывались преемственность по отношению к предыдущим поколениям выпрямителей и совместимость применяемых силовых полупроводниковых приборов с отечественными.

    Для тяговых подстанций городского электрического транспорта выпрямители серии ВТПЕД изготовляют как по нулевой, так и по мостовой схемам. Силовые полупроводниковые приборы, используемые в выпрямителях, обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с применяемыми ранее отечественными диодами и тиристорами: стабильностью параметров и меньшими потерями на протяжении всего времени эксплуатации выпрямителя, повышенный 25-й класс и меньшая рабочая температура перехода.

    Эти и другие свойства приборов создают  более благоприятный тепловой режим  в шкафу выпрямителя и повышают его перегрузочную способность

    Разработки  сухих преобразовательных трансформаторов и выпрямителей нового поколения проведены на базе ОАО «Уралэлек-тротяжмаш». Трансформаторы обладают высокой электрической прочностью благодаря фирменной технологии изготовления термореактивной изоляции типа «Транстерм» с высокими изоляционными свойствами. Выпрямители серии ВТПЕД, предназначенные для работы с данными трансформаторами, имеют высокую надежность за счет последовательного соединения двух диодов в плече, каждый из которых рассчитан на полное напряжение выпрямителя.

    Выпрямители выдерживают нагрузки 4 кА в течение 17 с (два раза с паузой 180 с).

    Подключение выпрямителей к положительной шине 600 В осуществляется при помощи РУ 600 В с катодным выключателем и разъединителем. Ячейка РУ 600 В может не иметь катодного выключателя при использовании выпрямителей с мостовой схемой выпрямления.

    В настоящее время внедряется в  эксплуатацию выключатель ВАТ-46, имеющий  меньшие габаритные размеры и  массу при тех же электрических  характеристиках. На рис. 4.59, £ приведены  сравнительные габаритные размеры выключателей ВАТ-43 и ВАТ-46 на напряжение 600 В и ток 1 600 А.

    Комплектное распределительное устройство КРУ-600 В с новым выключателем ВАТ-46 выполнено с выкатным элементом, на котором размещен выключатель с аппаратурой управления. В системе диагностики и управления ячейкой применен микропроцессорный контроллер, который обеспечивает следующее:

    • местное и дистанционное управление линейного выключателя;

    • непрерывный анализ токов и напряжений тяговой сети с фиксацией значений в энергозависимой памяти при аварийном отключении;

    • токовременную защиту контактного  провода с учетом температуры окружающего воздуха;

    • управление переключателем запасной шины в соседних ячейках;

    • выдачу сигналов в систему телемеханики релейными командами,, а также по кодовой линии связи.

    Ячейки  с выкатным элементом содержат разъединитель  отрицательной шины, т. е. ячейки КРУ совмещены с ячейками РУ отрицательной шины.