Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• 1. Назначение тяговых подстанций
• 2. Разновидность тяговых подстанций
• 3. Расположение тяговых подстанций
• 4. Преимущества и недостатки
• 5. Организация управления тяговыми подстанциями
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Железные дороги - одна из важных составных частей материально - технической базы экономики страны. Они во многом определяют эффективность всех отраслей народного хозяйства, их дальнейшее развитие.
• До 1955 года электрификация железных дорог велась на постоянном токе напряжением 1,65 и 3,3 кВ. С 1980 года - на ряде участков электрификация осуществляется на переменном токе 2Ч25 кВ.
• Современные тяговые подстанции электрифицированных железных дорог представляются в виде важнейших устройств систем тягового электроснабжения. Их питание осуществляется от системы внешнего электроснабжения. Тяговые подстанции предназначены для комплексного электроснабжения электроподвижного состава (электрической тяги поездов), не тяговых железнодорожных потребителей включая потребителей устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), и не железнодорожных промышленных и сельскохозяйственных потребителей, условно называемых районными потребителями.
• Каждая тяговая подстанция является ответственным электротехническим сооружение (электроустановкой), оснащенной мощной современной силовой (трансформаторы, автотрансформаторы, батареи конденсаторов), коммутационной (выключатели, разъединители, короткозамыкатели), и вспомогательной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме автотелеуправления. Насыщенность тяговых подстанции разнообразной по назначению аппаратурой существенно выше, чем равных по мощности и классу первичного питающегося напряжения подстанции энергосистем.
• 1. Назначение тяговых подстанций
• подстанция электроэнергия ток
• Тяговая подстанция -- 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.
• 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 не железнодорожным потребителям.

2. Разновидность тяговых подстанций

Тяговые подстанции дорог постоянного и переменного тока значительно различаются по устройству. Однако и те и другие должны отвечать следующим требованиям: обеспечивать надежность электроснабжения локомотивов, быть по возможности несложными, безопасными в обслуживании. Желательно также, чтобы расходы на их монтаж и эксплуатацию были невелики.

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 25--50 км. 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--500 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство. Далее электроэнергия поступает на понижающий трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель) - при работе контактной сети на постоянном токе. 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.

Познакомимся с устройством типовой тяговой подстанции постоянного тока (рис. 1). На ней установлено два силовых трансформатора 77 и Т2 (их может быть и больше). Каждый из трансформаторов соединен со своим выпрямителем В, собранным по трехфазной мостовой схеме. Катоды выпрямителей быстродействующими выключателями БВ и разъединителями Р соединены с шиной «+» распределительного устройства РУ постоянного тока. Аноды выпрямителей соединены разъединителями с шиной «--».

Рисунок 1 Схема тяговой подстанции постоянного тока

Шина «+ », или, как еще ее называют, главная шина, соединена фидерами с контактной сетью. В фидер для защиты подстанций от коротких замыканий в контактной сети включены быстродействующий выключатель БВ и два разъединителя Рф. Отключив эти разъединители, можно производить в безопасных условиях ревизию или осмотр быстродействующего выключателя. Защита от коротких замыканий должна действовать избирательно (селективно) и не отключать контактную сеть в тяжелых рабочих режимах, например при одновременном пуске нескольких единиц электроподвижного состава, резком колебании нагрузок, связанных с перегруппировкой тяговых двигателей. Фидеров обычно бывает несколько (на рис. 1 показан один). Количество их зависит от числа электрифицированных путей на перегоне, путевого развития станций, наличия депо. Шину «--» (ее еще называют обратной) соединяют с рельсами отсасывающей воздушной или кабельной линией.

Поясним особенности выпрямления переменного тока на тяговых подстанциях. Выше было отмечено, что выпрямленный ток на подстанциях является практически постоянным в отличие от пульсирующего на электровозах переменного тока. Объясняется это тем, что на тяговых подстанциях выпрямляется трехфазный ток в отличие от однофазного, который подводится к электровозам переменного тока. При однофазном токе для уменьшения пульсаций применяется двухпериодная схема выпрямления, по такой же схеме включают и все три фазы вторичной обмотки трансформатора, соединенные «звездой». К обмоткам присоединены шесть групп вентилей, работающих поочередно. При этом обеспечивается шестифазное выпрямление. Кроме того, для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в шину «--» включают сглаживающий реактор СР. Схема рис. 1 упрощена. На ней, например, не показаны запасная шина и запасной БВ, с помощью которых, не прерывая питание, можно заменить любой БВ фидера; не показан также ряд других устройств и аппаратов. Чтобы еще больше уменьшить колебания выпрямленного напряжения, можно применить параллельную работу двух преобразовательных агрегатов, каждый из которых имеет шестипульсовые схемы выпрямления. Пульсации выпрямленного напряжения каждой установки следуют со сдвигом 360°:6=60°. Если искусственно сделать дополнительный сдвиг на 30° при параллельной работе двух выпрямителей, то на выходных линиях подстанции будет выпрямленное напряжение с 12-фазной пульсацией. Отклонение этих колебаний от среднего значения выпрямленного напряжения меньше, чем при шестипульсовой схеме. Для того чтобы можно было осуществить рекуперацию на электроподвижном составе, независимо от наличия потребителя на линии устанавливают инверторы или поглощающие устройства на подстанциях. Принцип инвертирования (преобразование постоянного тока в переменный) был рассмотрен применительно к установкам на электроподвижном составе. В отличие от рассмотренного, инвертор, расположенный на подстанции, является многофазным: он преобразует постоянное напряжение в трехфазное.

В РФ применяют в основном выпрямительно-инверторные установки, силовая схема которых рассчитана на работу в двух режимах: выпрямления и инвертирования. При наличии такой установки энергия рекуперации передается от тяговой подстанции в систему первичного (внешнего) электроснабжения.

Поглощающие устройства состоят из резисторов. Поглощающие резисторы, в которых энергия рекуперации бесполезно рассеивается, целесообразно применять лишь тогда, когда количество энергии рекуперации, поступающее на подстанции, незначительно, и эта энергия в основном потребляется электровозами, находящимися в тяговом режиме. Это возможно на многопутных электрифицированных участках с интенсивным движением, на которых всегда в зонах питания имеются электровозы, потребляющие энергию.

Однако в некоторые моменты времени на таких участках кратковременно могут отсутствовать электровозы -- потребители энергии рекуперации. При отсутствии приемников этой энергии возможны срывы рекуперативного торможения поездов, движущихся с большой скоростью по уклону. Это недопустимо как с точки зрения безопасности движения, так и вследствие возникновения в таких случаях чрезмерно высокого напряжения, опасного для тяговых двигателей. Поэтому на тяговых подстанциях устанавливают поглощающие резисторы, служащие резервным приемником энергии рекуперации в указанные моменты времени. Их включение должно производиться безынерционно, как только напряжение в контактной сети превысит напряжение на выходе выпрямителя, установленного на подстанции.

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, нейтрал 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 не тяговых 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 линии 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.

На подстанциях дорог переменного тока используют силовые трансформаторы различных типов с разными схемами соединения их обмоток в зависимости от величины нагрузок и условий электроснабжения тяговой подстанции. В случае питания тяговой подстанции от двух линий электропередачи (ЛЭП) первичные обмотки трансформаторов 77 и Т2 (рис. 2) присоединяют к разным ЛЭП.

Рисунок 2 Схема тяговой подстанции переменного тока

В случае необходимости эти обмотки можно подключить к одной и той же ЛЭП, применив перемычку (на рис. 2 перемычка не показана). Две фазы вторичных обмоток трансформаторов, например А и С, соединены с шинами тяговой подстанции. Шины высоковольтными выключателями ВВ и фидерами соединены с контактными подвесками путей I я II двухпутного участка. Третья фаза (в нашем примере В) соединена с рельсами. Более или менее равномерная нагрузка фаз обеспечивается благодаря подключению контактной подвески 1 к фазам Л и С. Так же подсоединена контактная подвеска 2 другого пути. Для предотвращения короткого замыкания между фазами А к С контактные подвески электрически разделены нейтральными вставками.

Тяговые подстанции имеют также трансформаторы для питания собственных нужд (например, освещение, отопление и пр.), трансформаторы напряжения для питания релейной защиты, счетчиков и т. п. От тяговых подстанций получают питание устройства железнодорожной сигнализации, связи, автоблокировки.

Электрификация железных дорог одновременно способствует развитию централизованного снабжения электроэнергией промышленных предприятий и сельских районов, прилегающих к электрифицированным линиям.

Для электроснабжения нетяговых потребителей трансформаторы тяговых подстанций дорог переменного тока имеют третью трехфазную обмотку, соединенную с шинами А, В, С. На тяговых подстанциях дорог постоянного тока устанавливают отдельные трансформаторы ТЗ (см. рис. 1), питающие районные потребители.

Многие тяговые подстанции превратились по существу в районные, нагрузки которых в значительной мере определяются нетяговыми потребителями. Электровооруженность труда значительно повышает его производительность, улучшает условия быта и отдыха населения. Важную роль в решении этих задач играет электрификация железных дорог. Кроме того, в районах, через которые проходят электрифицированные железные дороги, оказывается возможным закрыть маломощные транспортные, промышленные и сельские электростанции, что дает значительный экономический эффект.

3. Расположение тяговых подстанций

Тяговые подстанции должны располагаться, как правило, на железнодорожных станциях.

Площадки для строительства тяговых подстанций должны выбираться комиссией, организуемой приказом начальника железной дороги, с учетом:

- наличия территории на станции с минимальным сносом строений;

- удобного примыкания подъездных железнодорожных и автомобильных путей;

- наличия необходимых разрывов от нефте-, газо- и продуктопроводов;

- стоимости потерь, связанных с занятием земель под площадку;

- использования рельефа местности в целях сокращения объема работ по освоению территории, возможности организации водоотвода, и сооружения подъездного пути;

- характеристики грунта для уменьшения трудоемкости работ по сооружению фундаментов и устройству контура заземления;

- возможности заходов и выходов линий электропередачи всех напряжений;

- дальнейшего расширения подстанций;

- размещения на одной строительной площадке зданий тяговой подстанции, дежурного пункта района контактной сети и т.п.;

- использования существующих устройств (жилых зданий, коммуникаций) для создания наилучших культурно-бытовых и производственных условий в период строительства и эксплуатации;

- экологических факторов.

Минимально допустимые расстояния от границ территории подстанции с высшим напряжением 110 - 220 кВ до оси трубопровода следует принимать по СНиП 2.05.06-85 Магистральные трубопроводы.

Участок жилой застройки для обслуживающего персонала подстанции следует выбирать в непосредственной близости к подстанции, вне зоны прохождения высоковольтных линий электропередачи, при этом интенсивность шума, производимого трансформаторами подстанции, не должна превышать установленных санитарных норм.

К подстанции следует предусматривать автодорожный подъезд и подъездной путь, примыкающий к станционным путям, разветвляющийся у входа на территорию вновь строящихся подстанций на два тупиковых пути.

В случае невозможности осуществить примыкание железнодорожного пути, допускается по согласованию с МПС России строительство подстанций с сооружением только автодорожного подъезда, но с твердым покрытием.

На подстанциях слабозагруженных линий допускается не сооружать подъездной путь при возможности использования для монтажа и ремонта оборудования подстанции взамен него погрузочно-выгрузочных, соединительных путей станции.

Территория подстанции должна быть спланирована с обеспечением отвода атмосферных и талых вод, в необходимых случаях, предусматриваются специальные водостоки.

На спланированной территории следует предусматривать грунтовые, улучшенные щебнем проезды шириной не менее 3,5 м для возможности проезда автомобилей и автокранов к основному высоковольтному оборудованию без снятия напряжения в соседних ячейках и других распределительных устройствах.

При расположении подстанции на косогоре допускается размещение оборудования открытой части подстанции на разных уровнях (террасами) с разностью высот смежных террас, как правило, не более 1,5 м.

Территория тяговой подстанции должна иметь сплошное ограждение высотой 2,0 м с доведением в населенных пунктах высоты до 2,5 м посредством насадки из стальной проволоки. В ограждении должны быть предусмотрены сплошные металлические ворота и калитки, конструкция которых не должна позволять свободно их преодолевать. Ворота и калитки должны закрываться на внутренний замок, калитка должна иметь дистанционное отпирание и переговорное устройство для осуществления связи с дежурным персоналом.

Входные наружные двери зданий подстанций и всех закрытых распределительных устройств (РУ) следует выполнять оборудованными внутренними замками. Окна и воздухозаборные отверстия должны быть оборудованы решетками.

Конструкции ввода и вывода кабелей, водопровода и канализации на территорию подстанции должны исключать проникновение на нее посторонних лиц.

На сильнозаносимых участках, где количество снега, приносимого за зиму, составляет более 400 куб. м на 1 м пути, открытые участки подстанции должны иметь защиту от снежных заносов. Средства и способы защиты предусматриваются в зависимости от степени снегозаносимости.

На тяговых подстанциях, имеющих железнодорожный подъездной путь, следует предусматривать возможность установки и подключения резервных передвижных средств (подстанций, трансформаторов, компенсирующих устройств).

В обоснованных случаях допускается подключение передвижных резервных средств вне территории стационарной подстанции.

На тяговых подстанциях, не имеющих железнодорожного подъездного пути, следует предусматривать емкости для хранения трансформаторного масла - одну на полный объем наибольшего трансформатора (чистое масло), вторую - на 5 куб. м для слива масла с последующей регенерацией. Стационарные насосы для перекачки масла, как правило, могут не предусматриваться.

Состав и размеры помещений тяговых подстанций следует определять в зависимости от типа подстанций и метода ее обслуживания.

Отопление и вентиляция помещений подстанции проектируются в соответствии с требованиями Правил устройства электоустановок, СНиП на проектирование отопления и кондиционирования воздуха (производственные помещения) и СНиП на проектирование вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий (вспомогательные и служебные помещения).

В помещениях подстанции, в отдельно стоящих зданиях с распределительными устройствами 6,10 кВ должна автоматически поддерживаться температура воздуха рабочей зоны не менее 5°С с возможностью доведения ее до 17 °С во время присутствия ремонтного персонала и до 18°С - при постоянном дежурном персонале. В аккумуляторных помещениях температура должна быть не менее 10°С.

Взрыво- и пожароопасные помещения тяговой подстанции должны выполняться в соответствии с СНиП Противопожарные нормы, СНиП Производственные здания.

В зданиях тяговых подстанций внутренний противопожарный водопровод предусматривать не следует.

При отсутствии в местах расположения тяговой подстанции систем централизованного водоснабжения допускается не предусматривать устройства наружного пожаротушения зданий, сооружений и оборудования, независимо от напряжения и единичной мощности трансформаторов.

При расстоянии от тяговых подстанций до систем централизованного водоснабжения менее 500 м наружное пожаротушение зданий, сооружений и оборудования тяговых подстанций с трансформаторами единичной мощностью 63 МВА и более следует предусматривать из этих систем или из емкостей (резервуаров, водоемов), пополняющихся из водопровода.

Расчетный пожарный расход воды должен приниматься наибольший из необходимых для тушения пожара зданий тяговых подстанций или масляных трансформаторов.

На тяговых подстанциях для каждой единицы маслонаполненного оборудования с массой трансформаторного масла более 1 т должны предусматриваться система стока масла и резервуар, не допускающие растекания и проникновения масла в почву.

Электрическое освещение тяговых подстанций выполняется в соответствии с требованиями СНиП на проектирование естественного и искусственного освещения и Отраслевыми нормами искусственного освещения объектов железнодорожного транспорта.

Наружные прожекторы устанавливаются на прожекторных мачтах или на здании подстанции.

Здания тяговых подстанций должны быть оборудованы автоматической охранной и пожарной сигнализацией с передачей сигналов в щитовое помещение, в квартиру дежурного (при дежурстве на дому), энергодиспетчеру и в пожарную часть (при наличии ее на станции).

На подстанциях без постоянного дежурного персонала охранной сигнализацией должны быть также оборудованы:

- въездные ворота и калитки;

- входные наружные двери первого и других этажей;

- оконные проемы и форточки первого этажа здания, закрытых распределительных устройств, насосных станций, компрессорных, аккумуляторных, складских помещений.

Условия расположения электрооборудования на подстанции:

- вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или другие, сопутствующие ее работе явления (искрение, выброс газов и т.п.), не должны приводить к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания, а также причинять вред обслуживающему персоналу;

- при нарушении нормальных условий работы электроустановки должна быть обеспечена необходимая локализация повреждений;

- при снятом напряжении с какой-либо цепи относящиеся к ней аппараты, токоведущие части и конструкции должны иметь возможность подвергаться безопасному осмотру, замене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних цепей;

- должна быть обеспечена возможность удобной транспортировки оборудования.

Трансформаторы, реакторы и конденсаторы наружной установки для уменьшения нагрева прямыми лучами солнца должны окрашиваться в светлые тона красками, стойкими к атмосферным воздействиям и воздействию масла.

Расстояние между РУ разных напряжений, как правило, не должно превышать величину длины опоры (портала) анкеровки ошиновки более высокого напряжения.

Наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов открытых распределительных устройств 25 и 2 х 25 кВ следует принимать в соответствии с таблицей 4.1, остальных распределительных устройств подстанций - по Правилам устройства электроустановок.

4. Преимущества и недостатки

Достоинством системы тяги постоянного тока являются:

1. Слабое электромагнитное влияние на смежные устройства электрических железных дорог;

2. Отсутствие реактивных потоков по тяговым сетям и, вследствие этого, исключение необходимости использования средств компенсации реактивной мощности.

К основным недостаткам следует отнести:

1.Низкий уровень напряжения в тяговой сети и малые расстояния между тяговыми подстанциями (в среднем 15 км).

2. Значительное гальваническое влияние на подземные коммуникации (оболочки кабелей, трубопроводы и др.), устройства пути (крепежные элементы), и арматуру контактной сети, что приводит к их коррозии.

3. Относительно большое сечение проводов контактной сети и значительный расход цветных металлов.

4. Сложность тяговых подстанций.

5. Наличие пусковых реостатов на электроподвижном составе, приводящих к значительным потерям при пуске. Это особенно проявляется на ЭПС пригородного сообщения с частыми остановками и пусками.

Тяговые подстанции, располагающиеся через несколько километров, получают переменный ток высокого напряжения из электрической сети общего назначения и с помощью трансформаторов и выпрямителей преобразуют его в постоянный ток пониженного напряжения. Входные цепи переменного тока и выходные постоянного защищены быстродействующей коммутационной аппаратурой, отключающей оборудование в случае возникновения токов короткого замыкания.

Уровень напряжения и мощность ТП зависят от многих факторов, например, типа ЭПС, интенсивности движения и т.д.

Для того чтобы система электроснабжения соответствовала энерговооруженности современного подвижного состава, необходимо увеличение мощности, поступающей от тяговых подстанций. Это связано со следующими факторами:

- необходимостью обеспечения повышенных ускорений и высоких скоростей движения, что обусловливает более высокие пиковые нагрузки;

- повышение интенсивности движения поездов приводит к росту доли работы системы в режиме полной нагрузки.

Повышение уровня комфорта для пассажиров связано с увеличением мощности для питания бортовых систем подвижного состава.

На тяговых подстанциях постоянного тока для приема части энергии рекуперации, которая не использована не рекуперирующими электровозами на данном участке, устанавливают специальные устройства -- приемники избыточной энергии. Принимать эту энергию необходимо для того, чтобы рекуперативное торможение подвижного состава осуществлялось надежно и беспрерывно. Поскольку при системе переменного тока преобразование тока из переменного в постоянный (в режиме тяги) и из постоянного в переменный (в режим рекуперации) происходит на электроподвижном составе, на тяговых подстанциях при этой системе никаких приемников избыточной энергии не устанавливают.

На тяговых подстанциях постоянного тока избыточная энергия рекуперации может быть либо передана в питающую систему и для этого постоянный ток должен быть преобразован в трехфазный переменный ток с помощью инверторных агрегатов, либо погашена в специальных поглощающих устройствах.

Инверторным называют полупроводниковый агрегат, который благодаря специальным устройствам и использованию регулирования напряжения способен преобразовывать постоянный ток в переменный (способен к инверсии -- работе в обратном направлении). Обычно применяют выпрямительно-инверторные агрегаты, которые могут работать как в выпрямительном, так и в инверторном режимах, и снабжены рядом дополнительных устройств, обеспечивающих автоматический переход из одного режима в другой.

Параметрами, определяющими необходимый режим работы, являются напряжение на шинах постоянного тока и направление обще подстанционного тока в цепи отсоса. Напряжение на шинах постоянного тока в период рекуперации становится на 15--25% выше номинального, а ток в цепи отсоса меняет направление.

Поскольку процесс рекуперации на подстанции наступает чрезвычайно быстро вслед за процессом тяги, необходимо, чтобы реле контроля тока и напряжения, а также переключающая аппаратура работали с возможно малым собственным временем. Кроме того, выпрямительные агрегаты на подстанции, которые не приспособлены к переключению на инверторный режим, при появлении избыточного тока должны быть достаточно быстро отключены. Если они останутся включенными, то будут продолжать выпрямлять ток, который инверторный агрегат будет преобразовывать в переменный, что вызовет лишние потери энергии и уменьшит эффективность инвертирования. Дополнительное коммутационное оборудование выпрямительно-инверторного агрегата (быстродействующие выключатели, разъединители), связанное с системой автоматики, переводит агрегат в режим инвертирования.

В тех случаях, когда количество избыточной энергии рекуперации невелико и установка инверторного агрегата не окупается за рекомендуемый срок (10 лет) экономией энергии рекуперации, на тяговых подстанциях устанавливают поглощающие устройства. Они представляют собой ящики сопротивлений, рассчитанные на определенный ток (100--150А каждый), и превращают избыточную энергию в тепло, рассеиваемое в окружающее пространство. Поглощающие устройства снабжены теми же устройствами автоматики, что и инверторные агрегаты, но, кроме того, имеют устройства, автоматически включающие сопротивления по секциям. Обычно таких секций бывает четыре, например на 150, 300, 450 и 600А избыточного тока. Поэтому поглощающие устройства имеют значительное число контакторов, последовательно включающих секции.

5. Организация управления тяговыми подстанциями

Эксплуатация тяговых подстанций должна быть организована так, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение электроподвижного состава, не тяговых железнодорожных и районных потребителей. За организацию эксплуатации, исправное содержание и бесперебойную работу тяговой подстанции, внедрение новой техники и передовых методов труда, экономию средств и электрической энергии несут ответственность начальники тяговых подстанций и начальники дистанций электроснабжения.

Оперативно-ремонтным персоналом на тяговой подстанции являются начальник подстанции, электромеханик (старший электромеханик) по ремонту оборудования, электромеханики по эксплуатации, электромонтеры.

В среднем на одну тяговую подстанцию, например по Западно-Сибирской железной; дороге, приходится 4,5 чел.

Начальник тяговой подстанции осуществляет техническое и хозяйственное руководство персоналом, планирование и организацию своевременного проведения работ по содержанию и ремонту оборудования, а также по его усилению и реконструкции; контролирует качество работ, выполняемых персоналом ремонтно-ревизионного цеха и строительно-монтажных организаций, лично организует и осуществляет проведение сложных технологических работ, ведет техническую, учетную и отчетную документацию, организует техническую учебу, периодическую проверку знаний персонала подстанции проведение дней охраны труда, подготовку кадров для подстанции и т.д.

Старший электромеханик тяговой подстанции (на некоторых дистанциях энергоснабжения эти функции возложены на электромеханика по ремонту) непосредственно осуществляет ремонтные и профилактические работы на подстанции согласно годовому графику планово-предупредительных ремонтов (ППР) и осмотров. Он контролирует хранение и использование материалов, инструмента и инвентаря, состояние здания и территории и т.д. При необходимости он может заменить начальника тяговой подстанции и дежурного электромеханика. При «кустовом» методе обслуживания ряда подстанций (см. ниже) старший электромеханик выполняет почти все обязанности, предусмотренные должностной инструкцией начальника подстанции.

Дежурный электромеханик должен хорошо знать схемы всех присоединений подстанции, условия работы, назначение и установки защиты всего оборудования, схемы автоматики, расположение, назначение и действие сигнальной аппаратуры, блокировок, допустимые нагрузки и т.д. Он также должен хорошо знать внешние признаки, предшествующие возможным повреждениям, и уметь устранять простейшие неполадки. При обслуживании подстанции оперативно-ремонтным персоналом электромеханики могут принимать непосредственное участие в производстве ремонтных работ.

Электромонтеры тяговых подстанций, как правило, имеют IV и V квалификационные группы по технике безопасности. Они должны уметь выполнять все электромонтажные и требующиеся слесарные работы, а также знать оборудование, правила производства переключений и при необходимости выполнять обязанности дежурного персонала. Электромонтеры, имеющие V квалификационную группу, могут руководить ремонтной бригадой и при необходимости выполнять обязанности электромеханика по ремонту.

При «кустовом» методе обслуживания тяговых подстанций обслуживающий персонал базовой подстанции должен еще знать и схемы всех обслуживаемых бригадой подстанций, входящих в «куст».

Планирование и организацию работ персонала тяговой подстанции определяет годовой план проведения ППР с разбивкой по месяцам. В нем указываются все работы, проводимые оперативным персоналом, по которым начальник подстанции отчитывается ежемесячно.

Современные инструкции рекомендуют применять при организации эксплуатации электроустановок прогрессивные методы технического обслуживания. Они позволяют повысить производительность труда и качество выполненных работ.

На многих дорогах России нашел применение кустовой метод обслуживания тяговых подстанций, сущность которого заключается в объединении трех-четырех соседних тяговых подстанций в «куст» (обычно одной опорной и двух-трех промежуточных). Объединенные в «куст» тяговые подстанции должны быть связаны хорошей автодорогой, что при наличии автомобиля значительно снижает время доставки бригады к месту работы. На опорной подстанции создается комплексная бригада для производства всех видов ремонта оборудования подстанций и прилегающих постов секционирования, оснащенная необходимыми испытательными приборами, инструментом и установками. Возглавляет бригаду старший электромеханик. Общее руководство тяговыми подстанциями, входящими в «куст», осуществляется начальником. На остальных тяговых подстанциях оставляют эксплуатационный штат не более двух человек, в обязанности которых входят оперативные переключения, осуществление допуска бригады к работе и работы в комплексной бригаде. Кроме того, они выполняют хозяйственные работы на своей подстанции. Комплексная бригада должна состоять из 6--8 человек, а общий штат «куста» из трех-четырех тяговых подстанций составляет 13--17 человек. Трудозатраты на одну подстанцию составляют в этом случае 8--10 тыс. чел.-ч/год.

Применяется также централизованный метод технического обслуживания и ремонта электроустановок специализированным персоналом одного подразделения предприятия. Такой метод можно применить при мощном РРУ и обязательном телеуправлении участка. Его сущность заключается в том, что все виды ППР оборудования тяговых подстанций и постов секционирования выполняют специализированные или комплексные бригады ремонтно-ревизионного участка. На тяговых подстанциях в эксплуатационном штате остаются лишь старший электромеханик и электромеханик. Их функции такие же, как и при кустовом методе с комплексными бригадами. На опорных тяговых подстанциях сохраняют должность начальника тяговой подстанции.

При такой системе ремонтные работы большей части оборудования должны быть сосредоточены в специально оборудованных мастерских участка. На тяговых подстанциях и постах секционирования должны проводиться комплексные осмотры и профилактические испытания, после которых вышедшие из строя приборы или какие-либо элементы оборудования заменяют имеющимися в резерве исправными элементами.

Главным недостатком системы централизованного обслуживания являются большие непроизводительные затраты времени на доставку бригад РРУ к месту работы и их возвращение, хотя трудозатраты на обслуживание одной тяговой подстанции составляют 6--8 тыс. чел.-ч/год, что несколько меньше, чем при кустовом методе.

Начальники линейных подразделений дистанции электроснабжения, в том числе и начальники тяговых подстанций, ведут различные формы первичной учетной и отчетной документации и в установленные сроки предоставляют ее в ЭЧ. Вся документация подразделяется на оперативно-техническую, учетную, отчетную и документацию по охране труда.

Согласно Правилам на каждый введенный в эксплуатацию объект в дистанции электроснабжения и ее линейных подразделениях должна быть следующая документация: генеральный план с нанесенными зданиями, сооружениями и подземными электротехническими коммуникациями; утвержденная проектная документация (чертежи, пояснительные записки и др.) со всеми последующими изменениями; акты приемки скрытых работ, испытаний и наладки электрооборудования, приемки электроустановок в эксплуатацию; исполнительные рабочие схемы первичных и вторичных электрических соединений; технические паспорта основного электрооборудования; инструкции по обслуживанию электроустановок, а также должностные инструкции по каждому рабочему месту и инструкции по охране труда.

В каждом линейном подразделении должны быть составлены перечни инструкций и схем, утвержденные ответственным за электрохозяйство - главным инженером ЭЧ (далее - главный инженер). Они должны пересматриваться не реже одного раза в три года. В перечень должны входить следующие документы:

ь паспортные карты или журналы с перечислением электрооборудования и средств защиты с указанием их технических данных, а также присвоенных им инвентарных номеров (к паспортным данным или журналам прилагаются протоколы и акты испытаний, ремонта и ревизии оборудования);

ь чертежи электрооборудования, электроустановок и сооружений, комплекты чертежей запасных частей, исполнительные чертежи воздушных и кабельных трасс и кабельные журналы;

ь чертежи подземных кабельных трасс и заземляющих устройств с привязками к зданиям и постоянным сооружениям, а также с указанием мест установки соединительных муфт и пересечений с другими коммуникациями;

ь общие схемы электроснабжения, составленные по предприятию в целом и по отдельным цехам и участкам (подразделениям);

ь комплект эксплуатационных инструкций по обслуживанию электроустановок цеха, участка (подразделения) и комплект должностных инструкций по каждому рабочему месту и инструкций по охране труда.

Все изменения в электроустановках, произведенные в процессе эксплуатации, должны немедленно вноситься в электрические схемы и доводиться до сведения обслуживающего персонала. На чертежах должна быть подпись главного инженера с указанием его должности и даты внесения изменений. Ознакомившись с изменением, сотрудники обслуживающего персонала, которым необходима эта информация, расписываются в журнале распоряжений.

Не реже одного раза в два года проверяют соответствие основных электрических схем фактическим эксплуатационным, в том числе однолинейную и оперативную схемы тяговой подстанции; схему питания и секционирования контактной сети и ВЛ автоблокировки своего и прилегающих районов контактной сети; планы и схемы питания, секционирования линий автоблокировки; схемы трасс кабельных линий и других потребителей. Схемы вторичной коммутации и релейных защит вывешиваются на видном месте в помещении данной установки.

На каждое рабочее место составляется инструкция, в которой указываются:

ь перечень инструкций по обслуживанию оборудования, нормативно-технической документации (НТД), схем электрооборудования, знание которых обязательно для работников в данной должности;

ь права, обязанности и ответственность персонала;

ь взаимоотношения с вышестоящим, подчиненным и другим связанным по работе персоналом.

Инструкции пересматриваются не реже одного раза в три года. Основной объем документации на рабочих местах оперативного персонала согласно Правилам:

ь оперативная схема или схема-макет;

ь оперативный журнал;

ь бланки нарядов-допусков на производство работ в электроустановках;

ь бланки переключений;

ь журнал или картотека дефектов и неполадок на электрооборудовании;

ь ведомости показаний контрольно-измерительных приборов и электросчетчиков;

ь перечень работ, выполняемых самостоятельно в порядке текущей эксплуатации на закрепленном участке;

ь журнал учета производственного инструктажа;

ь журнал учета противоаварийных тренировок;

ь списки лиц, имеющих право единоличного осмотра электроустановок; лиц, имеющих право выдачи наряда и оперативных распоряжений; ответственных дежурных энергоснабжающей организации;

ь журнал релейной защиты, автоматики и телемеханики и карты установок релейной зашиты и автоматики; журнал распоряжений.

В зависимости от местных условий объем оперативной документации может быть дополнен по решению главного инженера.

Полный перечень документации во всех подразделениях дистанции электроснабжения приводится в Приложении ПЗ. Все виды технического обслуживания и ремонтов, выполняемые в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, составляют структуру ремонтного цикла (РЦ), исчисляемого в годах.

Для каждой электроустановки составляется годовой график планово-предупредительных ремонтов (ППР), увязанный с ремонтным циклом каждого вида оборудования. На основании этого графика составляют месячные планы работ. График ППР и месячный план каждого линейного подразделения и РРУ утверждаются начальником дистанции электроснабжения. Постепенно устанавливается новое направление в проведении планово-предупредительных ремонтов: их проводят по фактическому состоянию электрооборудования. Эта прогрессивная форма проведения ППР требует наличия устройств диагностики (стационарных или переносных) электрооборудования тяговых и трансформаторных подстанций, контактной сети и воздушных линий. График ППР предусматривает осмотры, ремонты по техническому состоянию, текущие и капитальные ремонты, межремонтные испытания. Осмотры оборудования в большинстве случаев являются самостоятельной операцией технического обслуживания (ТО). При осмотрах проверяют состояние оборудования, эксплуатационные дефекты, нарушения правил техники безопасности (ПТБ). Эти осмотры проводятся ежедневно или в сроки, установленные главным инженером. Кроме того, проводятся осмотры оборудования инженерно-техническими работниками с целью уточнения состава и объема работ, подлежащих выполнению при очередном ремонте. На каждой тяговой подстанции с учетом специфических особенностей оборудования, здания и других устройств должна быть разработана технология проведения осмотров, обеспечивающая высокое их качество при минимальной затрате времени.

Выявленные при осмотрах неисправности и дефекты, которые могут привести к нарушению нормальной работы оборудования тяговой подстанции, устраняют немедленно, а остальные включают в план предстоящего текущего и капитального ремонта оборудования.

6. Выпрямители тяговых подстанций

С целью резервирования питания тяговой нагрузки на тяговой подстанции устанавливают два и более преобразовательных агрегата, каждый из которых состоит из тягового трансформатора и выпрямителя. Для рационального использования электроэнергии и повышения надёжности рекуперативного торможения на некоторых тяговых подстанциях устанавливают выпрямительно-инверторные преобразователи, позволяющие возвращать электроэнергию в питающую сеть. При напряжении питающей сети 6; 10 или 35 кВ на тяговой подстанции сооружают РУ, от которого получают питание трансформаторы, преобразующие переменное напряжение 6; 10 или 35 кВ в напряжение 3 кВ, подаваемое на выпрямители. Напряжение 3 кВ переменного тока выпрямители преобразуют в напряжение 3,3 кВ постоянного тока. Выпрямительный преобразователь -- предназначен для преобразования переменного тока в постоянный, а также для регулирования напряжения устройств железнодорожного транспорта. Различают неуправляемые (диодные), управляемые (тиристорные) и полууправляемые (диодно-тиристорные) выпрямительные преобразователи.

На тяговых подстанциях выпрямители собраны по однофазной мостовой схеме с расщеплёнными или нерасщеплёнными плечами либо по схеме с нулевой точкой обмотки трансформатора. Выпрямительные преобразователи используются в силовых цепях, вспомогательные цепях возбуждения тяговых электродвигателей, цепях управления, защиты и сигнализации. В неуправляемых выпрямительных преобразователей применяют преимущественно лавинные диоды, которые выполняют функции защиты при перегрузках.

Рис. 3 Выпрямитель ПВЭ-5АУ1: а - шкаф с диодами; б - схема расположения охладителей. 1 - крышка шкафа; 2 - сетка; 3 - светильник; 4 - каркас; 5 - двери; 6 - электромагнитный замок; 7 - диод; 8 - охладитель; 9 - сетка; 10 - изолятор; 11 - шкаф; 12 - диффузор; 13 - экран; А и К - анодный и катодный выводы.

Заключение

Электрификация железных дорог одновременно способствует развитию централизованного снабжения электроэнергией промышленных предприятий и сельских районов, прилегающих к электрифицированным линиям.

Многие тяговые подстанции превратились по существу в районные, нагрузки которых в значительной мере определяются не тяговыми потребителями. Электровооруженность труда значительно повышает его производительность, улучшает условия быта и отдыха населения. Важную роль в решении этих задач играет электрификация железных дорог. Кроме того, в районах, через которые проходят электрифицированные железные дороги, оказывается возможным закрыть маломощные транспортные, промышленные и сельские электростанции, что дает значительный экономический эффект.

Список литературы

1. Тяговые подстанции: Учеб. для вузов ж.-д. транспорта / Ю.М. Бей, Р.Р. Мамошин, В.Н. Пупынин, М.Г. Шалимов. - М.: Транспорт, 1986.

2. Мамошин Р.Р., Зимакова А.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 2009.

3. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. - М.: МПС РФ, 1997.

4. Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. - М.: Транспорт, 2003.

5. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшков и др.; Под ред. А.А. Васильева. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

Размещено на Allbest.ru