Схемы внешнего электроснабжения, Контент-платформа

Схемы внешнего электроснабжения

Схемы внешнего электроснабжения

Тяговые подстанции электрического транспорта соединяются с источником питания по различным схемам. Наиболее распространенными в настоящее время являются следующие схемы: радиальные, магистральные, кольцевые. В качестве источника питания для тяговых подстанций, как правило, используются понижающие подстанции (ПП) энергосистем. Выбор схемы внешнего электроснабжения диктуется несколькими факторами (взаимным расположением тяговой подстанции и источника питания, требуемой степенью надежности, планом транспортных линий) и производится на основе технико-экономических расчетов.

Радиальные схемы (рис. 6) разделяют на подвиды:

— однолучевые (рис. 6, а);

— с параллельной работой питающих вводов (рис. 6, б);

— с раздельной работой питающих вводов (рис. 6, в);

— с одиночными соединительными кабелями между тяговыми подстанциями (рис. 6, г).

Рис. 6. Радиальные схемы внешнего электроснабжения. ПП — питающие шины подстанции; ТП — шины тяговой подстанции; ВВ — высоковольтные выключатели; а) однолучевая; б) с параллельной работой питающих вводов; в) с раздельной работой питающих вводов, г) с одиночными соединительными кабелями между тяговыми подстанциями

В радиальной однолучевой схеме (см. рис. 6, а) тяговая подстанция 777 получает питание по одному кабелю от одной питающей подстанции. Нарушение электроснабжения тяговой подстанции будет связано как с повреждением ввода, так и с выходом из строя самого источника питания. Однако сочетание такой схемы внешнего электроснабжения с децентрализованным принципом внутреннего электроснабжения при одноагрегатных тяговых подстанциях позволяет получить систему электроснабжения ГЭТ с довольно высокой степенью надежности, так как одновременный выход из строя двух смежных тяговых подстанций маловероятен. Вероятность внезапного отказа одной подстанции составляет 4,2-10—. Вероятность одновременного отказа двух смежных подстанций равна 10

4. Радиальная однолучевая схема имеет упрощенное (без выключателей высо­кого напряжения) распредустройство 6; 10 кВ, что снижает стоимость этого варианта. На длинных вылетных линиях при наличии ряда понизительных подстанций, расположенных вдоль транспортной линии, применение радиальной однолучевой схемы позволяет сократить длину кабелей переменного тока. Технико-экономические показатели этой схемы конкурентоспособны с показателями других ниже рассматриваемых вариантов также благодаря уменьшению стоимости кабельной сети постоянного тока.

В схеме с параллельной работой вводов (см. рис. 6. б) питание тяговой подстанции ТП осуществляется от одной понижающей подстанции ПП, шины которой секционированы. При повреждении на одной из секций питающей подстанции или на линии, питающей эту секцию,

электроснабжение тяговой подстанции будет происходить от оставшейся в работе неповрежденной секции ПП. Если же выходит из строя питающая подстанция, тяговая подстанция теряет питание.

Более высокой степенью надежности обладает схема с раздельной работой вводов (см. рис. 6, в), так как тяговая подстанция имеет два независимых источника питания ПП1 и ПП2 и при выходе из строя одного из них электроснабжение тяговой подстанции не прекращается.

Схема с одиночными соединительными кабелями между тяговыми подстанциями 777/ и 7772 (см. рис.6, г) позволяет питать каждую тяговую подстанцию от двух независимых источников питания ПП1 и ПП2, чем обеспечивается достаточно высокая степень надежности схемы. При выходе из строя одной из питающих подстанций оставшаяся в работе осуществляет транзитное электроснабжение тяговых подстанций через кабель, соединяющий подстанции. При высокой степени надежности электроснабжения схем, изображенных на рис. 6, в и 6, г, последняя имеет меньше защитной аппаратуры и меньшую протяженность кабелей переменного тока. Обе эти схемы рекомендуются для питания мощных многоагрегатных тяговых подстанций, обеспечивающих электроснабжение разветвленной тяговой сети.

Как правило, радиальные схемы внешнего электроснабжения (за исключением однолучевой) применяются при централизованном способе внутреннего электроснабжения.

Магистральные схемы (рис. 7) целесообразно использовать в тех случаях, когда тяговые подстанции расположены вдоль линии пути. Тяговые подстанции, имеющие связь с питающими подстанциями, называются головными (ТП1 и ТП4). Прочие тяговые подстанции в цепи называются промежуточными (Т/72 и ТПЗ). Головные подстанции с промежуточными и промежуточные между собой соединены кабелями. Если сравнить радиальные схемы с раздельной работой вводов и с кабелями между тяговыми подстанциями (см. рис. 6, в, г) с магистральной схемой (рис. 7, а), то они равноценные по надежности с точки зрения повреждения вводов или выхода из строя источника питания. Но повреждения в упомянутых радиальных схемах приводят к перерыву электроснабжения одной тяговой подстанции (максимум — двух), тогда как при маги­стральной схеме такие же повреждения лишают питания всю цепь тяговых подстанций.

Однако магистральная схема имеет меньшую стоимость, чем радиальная (при питании одинакового числа тяговых подстанций), вследствие уменьшения длины кабелей переменного тока и сокращения защитной аппаратуры высокого напряжения.

Для повышения надежности магистральной схемы (см. рис. 7, а) ее можно выполнить с двумя вводами и с попарными соединительными кабелями (рис. 7, б). Но это удорожает схему, так как увеличиваются длина кабелей переменного тока и количество выключателей высокого напряжения. Стоимость схемы можно снизить при сохранении высокой степени надежности, если ее выполнить, как показано на рис. 7, в. Для электроснабжения ГЭТ применяется первая из рас­смотренных магистральных схем (см. рис. 7, а), а две последующие нашли применение для внешнего электроснабжения магистрального транспорта постоянного тока и метрополитена.

Количество тяговых подстанций, получающих питание от одного источника питания, определяется мощностью этого источника, мощностями тяговых подстанций и пропускной способностью головного кабеля. При нескольких тяговых подстанциях в группе питающая подстанция должна быть достаточно мощной, поэтому, как правило, питание магистральных схем внешнего электроснабжения осуществляют от мощных трансформаторных подстанций энергосистем.

Магистральные схемы используются для питания вылетных транспортных линий, если они находятся в зоне слаборазвитой сети энергосистемы. В отдельных случаях оказывается целесообразным для электроснабжения ГЭТ сочетание магистральной и радиальной однолучевой схем.

элекфоснаижение всей lpymibi 1М11_шых. поде и Это позволяет сделать вывод о несколько мен радиальной (см. рис. 6, б), хотя степень надежности этих вариантов с точки зрения выхода из строя ввода или питающей подстанции одинакова. Кольцевая схема уступает в надежности радиальным схемам с раздельной работой вводов (см. рис. 6, в) и с соединительными кабелями между тяговыми подстанциями (см. рис. 6, г).

Кольцевые схемы (рис. 1.7) целесообразно применять в тех случаях, когда две тяговые подстанции одной группы находятся вблизи источника питания, мощность которого определяется мощностью всех присоединенных к нему тяговых подстанций. Сравнение кольцевой схемы с радиальной (см. рис. 6, б) говорит в пользу кольцевой, так как при питании одного и того же числа тяговых подстанций кольцевая схема имеет меньшую стоимость ввиду сокращения количества за­щитной аппаратуры высокого напряжения и уменьшения длины кабелей переменного тока. При выходе из строя источника питания (понижающей подстанции ПП) в кольцевой схеме прерывается электроснабжение всей группы тяговых подстанций, а в радиальной — одной тяговой подстанции. Это позволяет сделать вывод о несколько меньшей надежности кольцевой схемы по сравнению с

Так же как и магистральные, кольцевые схемы используются в основном при децентрализованном питании контактной сети.

Сечение вводов тяговой подстанции со стороны переменного тока определяется длительно допустимым током подстанции в вынужденном режиме. Для магистральных схем это режим, когда один из источников питания отключен, а вся цепь тяговых подстанций получает питание от источника, оставшегося в работе. Выбранное сечение вводов проверяется на термическую стойкость в режиме короткого замыкания.

При выборе схем внешнего и внутреннего электроснабжения ГЭТ учитываются многие факторы: технические и экономические требования, конкретные местные условия. Для окончательного выбора схемы электроснабжения необходимо провести технико-экономический анализ конкурентоспособных вариантов при соблюдении требований, предъявляемых к системе в целом.