WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 41 |

Основная коммутационная аппаратура в ячейках РУ 10 и 3,3 кВ (IV и VII) – выключатели и разъединители – будет рассмотрена более подробно в разделе 5.3. настоящего учебника. В нижнем правом углу здания тяговой подстанции и в пристройке снаружи VIII размещено сглаживающее устройство. Из здания подстанции фидерами 11-14 и рельсовым фидером 21 выпрямленное напряжение постоянного тока 3,3 кВ подается в тяговую сеть. РУ 35 кВ тяговой подстанции /// смонтировано в левой части ее территории и выполнено из стандартных блоков 109, объединенных системой сборных шин 110. Шины закреплены между поперечинами 113, укрепленными на опорах 11, и изолированы от последних гирляндами изоляторов 112. РУ 35 кВ получает питание по вводам 3 через блок ввода 125 и линию 119 от тех же понижающих трансформаторов II. Блоки РУ 35 кВ выполнены открытыми, поэтому в начале и конце блока отходящей линии 109, питающей районные потребители, ясно просматриваются разъединители 22 и выключатели 24.

Сравнительное масштабное сопоставление элементов территории тяговой подстанции можно провести, взяв за базу отсчета длину вагона масляного хозяйства 121 (20 м), вводимого на территорию тяговой подстанции, или же рост человека (1,8 м).

Рис. 5.6. Тяговая подстанция постоянного тока Кроме рассмотренных, на рисунке видны и другие элементы конструкции тяговой подстанции: рама РУ 110 кВ, состоящая из опор 103 и поперечин 104, 108, отдельно стоящие опоры с громоотводами (диверторами) 133 и др.

Структурная схема опорной тяговой подстанции переменного тока 25 кВ с первичным напряжением 110(220) кВ и РУ 10 кВ для питания района (рис. 5.7). Основные функциональные узлы тяговой подстанции: / - РУ 1 10(220) кВ; // — понижающие трансформаторы; /// — РУ 10 кВ; IV—РУ 25 кВ.

По вводам 1 трехфазное напряжение 110(220) кВ подается в РУ 110(220) кВ. Это РУ имеет более сложную схему и конструкцию, чем РУ такого же напряжения на рис. 5.6, так как оно предназначено для приема и распределения энергии, которая может поступать сразу по четырем вводам. По присоединениям 2 трехфазное напряжение от РУ 110 (220) кВ подводится к трехобмоточным понижающим трансформаторам //, которые обмотками вн и сн понижают первичное напряжение до 25 кВ, а обмотками вн и нн - до 10 кВ. Напряжение 25 кВ используется для питания э. п. с., а кВ - района. Последнее от трансформаторов // подводится по вводам 3 к РУ 10 кВ тяговой подстанции ///, откуда по питающим линиям 4 к трансформаторным подстанциям потребителей района (на схеме не показаны).

Подвод напряжения 25 кВ к участкам тяговой сети слева и справа от подстанции обеспечивается через РУ25 кВ IV по фидерам контактной сети 8 (фаза а), 9 (фаза b) и рельсовому фидеру 6 (фаза с). На участок тяговой сети слева от подстанции (между контактной сетью 15 и рельсами 22) & подается однофазное напряжение Ua-c = 25 кВ (эффективное значение), а на участок справа (между контактной сетью 19 и рельсами 22) - & однофазное напряжение U также b-c с эффективным значением 25 кВ.

Из-за разницы фаз напряжений между участками контактной сети слева 15 и справа 19 они разделены нейтральной вставкой 17. От РУ 25 кВ через двухфазные фидеры 7 и 10 подается напряжение также и в линии ДПР, соответственно слева 13 и справа 14, используемые для питания нетяговых потребителей 20 и 21.

Потребление энергии э.п.с. начинается после подключения его цепей между контактной сетью 19 и рельсами 22. При этом энергия от истинного источника электрической Рис. 5.7. Структурная схема опорной энергии – электрических станций тяговой подстанции переменного тока 25 кВ (на схеме не показаны) – до истинного потребителя – э.п.с. 23 – передается последовательно через несколько магнитосвязанных, но гальванически разделенных контуров тока, в каждом из которых существует свой формальный источник и формальный потребитель энергии. В пределах от вводов / и до поезда 23 два таких контура.

Первый – контур переменного тягового тока 25 кВ. Формальный источник энергии – обмотки сн трансформатора. Формальный потребитель, он же истинный – э.п.с. 23. Тяговый ток замыкается по контуру сн II - 5 - IV - 9 - 19 - 23 - 22 - 6 - IV - 5 - сн II. Максимальная доля активной составляющей падения напряжения приходится на э.п.с. 23.

Второй – контур переменного тока 110(220) кВ. Формальный потребитель – обмотки вн трансформатора II. Формальный источник на рисунке не показан, но вероятнее всего это обмотки понижающих трансформаторов районных подстанций или же обмотки повышающих трансформаторов электрической станции. Значит, рассматриваемый второй контур не является последним и до истинного источника - генераторов электрических станций - еще должен быть, как минимум, один контур.

Максимальная доля активной составляющей падения напряжения во втором контуре приходится на фиктивный потребитель - обмотки вн трансформатора //. Нетрудно видеть, что и в данном случае формальный источник энергии в первом контуре - трансформатор // - является потребителем во втором контуре. Объяснение этому дано выше при рассмотрении схемы подстанции постоянного тока. Следует заметить, что схема тяговой подстанции кончается там, где на рис. 5.7 проходит штриховая линия.

На рис.5.7 показана схема питания через фидеры 9, 10 и рельсовый фидер 13 тяговой сети первого пути железной дороги.

Аналогичным образом через фидеры 11, 12 и рельсовый фидер питается тяговая сеть второго пути (на схеме не показан).

Структурная схема промежуточной тяговой подстанции переменного тока 225 кВ с первичным напряжением 110(220) кВ.

Рис.5.8. Структурная схема промежуточной тяговой подстанции переменного тока 2хх25кВ Рассматриваемая тяговая подстанция (рис. 5.8) является составной частью системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ, с помощью которой реализуется система тяги переменного тока 25 кВ.

Поэтому, кроме самой схемы тяговой подстанции, рассмотрены и основные функциональные узлы тяговой подстанции: / - РУ 110 (220) кВ; //, III и IV - понижающие однофазные трансформаторы; V - РУ 225 кВ; VI - районный трансформатор; VII - РУ 10 кВ.

По вводам 1 трехфазное напряжение 110(220) кВ подается в РУ 110(220) кВ /. Это РУ по сложности, схемы и конструкции является средним между РУ такого же напряжения, приведенными на рис. 5.5 и 5.7.

Двухфазными присоединениями 3, 5 и 7 к этому РУ подключены одинаковые по конструкции однофазные трансформаторы //, /// и IV.

Однако эти трансформаторы подключены к разным фазам РУ 110 кВ /.

Трансформатор // подключен к фазам С и А (рис. 5.9,а), т.е. на его обмотку & вн подается напряжение U (рис. 5.9,б), а трансформатор /// - к фазам А и CА & В, т.е. на его обмотку вн подается напряжение U. При этом на обмотках АВ нн1 и нн2 трансформатора // наводятся напряжения, показанные на векторной диаграмме (рис. 5.9,а) векторами ск-ср и ср-сп, а на трансформаторе /// – векторами ак - ар и ар- ап.

Рис. 5.9. Схема подключения к фазам РУ 110 (220) к.В однофазных трансформаторов (а) и векторные диаграммы их первичных (б) и вторичных (в) напряжений Каждое из указанных напряжений равно 25 кВ. Будучи объединены все вместе проводом 2 и рельсовым фидером 18 по выводам ср и ар (см.

рис. 5.8 и 5.9,а), трансформаторы // и /// образуют систему напряжений (см.

рис. 5.9,в), при которой между точками ск и сп и соответственно между ак и ап напряжение равно 50 кВ, а между рельсовым фидером 18 и любой из точек ак, ап, сп или ск - 25 кВ. Индексы к, п и р обозначают соответственно:

контактная сеть, питающий провод и рельсы. Именно эта система напряжений проводами 4 и 6 и подается в РУ 225 кВ V откуда через двухфазные фидеры 13 и 16 и рельсовый однофазный фидер 18 в тяговую и питающую сети первого пути. Тяговая и питающая сети второго пути (на схеме не показаны) питаются по двухфазным фидерам 14 и 15. Тяговая сеть образована контактной сетью 21 и рельсами 28, питающая - контактной сетью 21 и питающим проводом 29. Связь питающей и тяговой сетей осуществляется через автотрансформаторы 26, служащие для преобразования напряжения 50 кВ, подводимого по питающей сети, в напряжение 25 кВ, снимаемое с верхней полуобмотки автотрансформатора 26. Автотрансформаторы устанавливаются вдоль полотна электрической железной дороги на расстоянии 6-12 км друг от друга.

Таким образом, в соответствии с рис. 5.8 и векторной диаграммой (см.

рис. 5.9,в) между контактной сетью 21 и питающим проводом 29 слева от & тяговой подстанции подано напряжение UС СП = 50 кВ, а между контактной К & сетью 21 и рельсами 28 - напряжение UС СР = 25 кВ. На участке между К & подстанциями подпитка тяговой сети напряжением UС СР обеспечивается К автотрансформаторами 26. Значит, в этой системе тягового электроснабжения может быть использован э.п.с., рассчитанный на питание от тяговой сети однофазного переменного тока 25 кВ.

Снабжение электрической энергией нетяговых железнодорожных потребителей осуществляется от линий ДПР 19 и 20, напряжение на которые подается через фидеры ДПР 12 и 17, и рельсы, т. е. так же, как и при системе переменного тока 25 кВ. К потребителям слева от подстанции энергия подводится при напряжениях, образуемых системой трех векторов ск, ср, ап-ск и ар-ап, а справа - ак-ср, ск и ар-сп.

Отключение из-за неисправности любого из трансформаторов // или /// нарушает систему напряжений РУ 225 кВ (см. рис. 5.9). При этом лишаются питания поезда одной из зон (слева или справа от подстанции) и все нетяговые потребители (и слева, и справа). Чтобы исключить такую неприятную возможность, на подстанции имеется третий, резервный трансформатор IV, который через питающую линию 7 может получать от & PУ 110(220) кВ / или напряжение UСА как трансформатор //, или напряжение & U как трансформатор /// и подводить к РУ 225 кВ напряжения, АВ совпадающие по фазе с напряжениями, подводимыми трансформаторами // и ///. Для осуществления этого в РУ 110(220) кВ / и в РУ 225 кВ V имеются соответствующие системы переключений. Поскольку напряжение между участками тяговой и питающей сетей слева 21 и 29 и справа 25 и от тяговой подстанции различно (см. рис. 5.9), они отделены друг от друга воздушными промежутками 22 и 24, нейтральной вставкой 23 и промежутком 30. Электроснабжение районных потребителей осуществляется от РУ VII по питающим линиям 9. Напряжение в РУ VII подается по вводам 10 от специального трансформатора VI, подключенного к РУ 25 кВ V проводами //. Следует заметить, что схема тяговой подстанции кончается там, где на рис. 5.8 проходит штриховая линия.

Как и в рассмотренных выше структурных схемах тяговой подстанции (см. рис. 5.5 и 5.7), в схеме на рис. 5.8 между истинным потребителем электрической энергии - э.п.с. 27 - и истинным источником - генераторами электрических станций (на схеме не показаны) - существует несколько гальванически разделенных, но магнитосвязанных контуров тока, в каждом из которых имеются свой формальный источник и потребитель энергии.

5.3. Защита систем тягового электроснабжения от перегрузок и коротких замыканий Приведенное выше название стереотипно. В действительности же речь будет идти о защите элементов систем тягового электроснабжения от последствий перегрузок и коротких замыканий.

Длительное протекание больших токов по токоведущим частям и аппаратам системы тягового электроснабжения приводит к их избыточному нагреву, в результате которого могут произойти необратимые изменения в материалах токоведущих частей и аппаратов, и как результат - выход их из строя, иногда сопровождаемый остановкой движения. Причинами длительного протекания больших токов являются неконтролируемые перегрузки и неотключённые короткие замыкания.

Особенно чувствительны к перегрузкам и коротким замыканиям провода контактных сетей электрических железных дорог.

В качестве примера достаточно лишь указать, что выдержка контактного провода марки МФ-100 (см. раздел 5.4 настоящего пособия) нагретого до температуры 200ОС в течение 15 минут приводит к так называемому «отжигу контактного провода», в результате которого он теряет свои упругие свойства и, растягиваясь под действием собственного веса, ложится на рельсы. «Отжиг контактного провода» - серьезнейшая авария, надолго останавливающая движение на участке электрифицированной железной дороги, поскольку требует полной замены отожженного провода новым.

Сказанное означает, что необходимо контролировать процессы нагрева проводов контактной сети, с тем чтобы не допускать их отжига.

Не менее опасен и кратковременный местный перегрев проводов контактной сети, особенно в местах, где при коротком замыкании (к.з.) образуется электрическая дуга. На рис.5.10 показано к.з. через дугу 4, образовавшуюся в результате перекрытия загрязненной гирлянды изоляторов 3 между несущим тросом контактной сети 5 и консолью 2, соединенной с рельсами 6 отрезками стального прутка 9 и 7 через искровой промежуток 8. В момент перекрытия гирлянды изоляторов искровой промежуток, нормально изолирующий арматуру опоры от рельсов, пробивается и по цепи начинает протекать ток короткого замыкания. Путь протекания тока к.з. со стороны тяговой подстанции, расположенной слева от места к.з., показан стрелками.

Специальные исследования, проведенные профессором С.Д, Соколовым (ВНИИЖТ) показали, что пережог контактного провода электрической дугой между ним и замкнутым на корпус токоприемником электровоза, происходит в течение 0,15 – 0,1 с, если ток короткого замыкания через дугу составляет, соответственно, 3000 - 4000 А. Из сказанного следует, что короткие замыкания, при которых величина тока достигает указанных выше величин, должны быть обнаружены и отключены за время существенно меньшее, чем 0,0,15 с.

Рис. 5.10. Короткое замыкание между несущим тросом и консолью опоры контактной сети через дугу, образовавшуюся в результате перекрытия загрязненной гирлянды изоляторов Обнаружение недопустимых перегрузок и токов коротких замыканий в тяговых сетях постоянного и переменного тока, а также во всех других цепях тяговых подстанций, производится специальными устройствами - релейными защитами. В нынешнем исполнении релейные защиты это, как правило, электронные устройства, которые по сопоставлению токов, напряжений и их изменений во времени в защищаемых цепях, устанавливают наличие в них перегрузок или коротких замыканий, после чего выдают команду на отключение цепи.

Само же отключение цепи производится так называемыми выключателями – коммутационными аппаратами, способными за короткое время разорвать электрическую цепь и, тем самым, предотвратить аварийные последствия недопустимых перегрузок и коротких замыканий.

Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 41 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.