Схемы питания потребителей электроэнергии от тяговых подстанций систем тягового электроснабжения — Контрольная работа, страница 2

3. Схемы электроснабжения потребителей электроэнергии от тяговой подстанции системы тягового электроснабжения переменного тока 2х25 кВ: схема питания всех потребителей, схема питания электрической тяги переменного тока 25 кВ, преимущества и недостатки.

Автотрансформаторная трёхпроводная схема электроснабжения однофазного тока промышленной частоты повышенного напряжения 2х25 кВ сохраняет существующее электрооборудование 25 кВ. Электроэнергия к электровозу передаётся напряжением 50 кВ на большей части межподстанционной зоны. Электровоз получает питание от автотрансформаторов (АТ) слева и справа напряжением 25 кВ от АТ.

Схема электроснабжения переменного тока 2х25 кВ по сравнению со схемой 1х25 кВ позволяет увеличить расстояние между подстанциями до 70 — 90 км, значительно увеличивается пропускная способность железнодорожной линии, уменьшаются потери активной энергии и потери напряжения в тяговой сети, уменьшается электромагнитное влияние тяговой сети на смежные устройства. При равной потребляемой мощности ток в сети кВ на большей части межподстанционной зоны уменьшается в 2 раза, так как S = UI.Схема электроснабжения 2х25 кВ является наиболее прогрессивной системой электроснабжения электрической тяги переменного тока 25 кВ на современном этапе развития электрифицированных железных дорог.

На тяговой подстанции устанавливаются три однофазных трёхобмоточных тяговых трансформатора мощностью 25 МВА. Один питает левое плечо питания тяги поездов, другой питает левое плечо и третий используется в качестве резервного.

4. Схемы электроснабжения нетяговых железнодорожных потребителей по системам электроснабжения ДПР-25 кВ и ПР-25 кВ: схема, преимущества и недостатки

Электроснабжение районных нетранспортных и нетяговых железнодорожных потребителей.

Тяговые подстанции электрифицированных железных дорог обеспечивают комплексное электроснабжение от тяговых подстанций следующих потребителей электрической энергии:

Электрическая тяга поездов;

Нетяговые железнодорожные потребители;

Потребители собственных нужд тяговой подстанции;

Нетранспортные районные потребители

Электроснабжение районных нетранспортных потребителей;

На электрифицированных железных дорогах переменного тока при системе тягового электроснабжения 1х25 кВ районные нетранспортные потребители питаются от третьих обмоток тягового трансформатора 10(35) кВ по трёх фазной высоковольтной линии электропередачи. Резервное электроснабжение от резервного тягового трансформатора.

На электрифицированных железных дорогах переменного тока при системе тягового электроснабжения 2х25 кВ от специального трёхфазного трансформатора 110(220) кВ, резервное электроснабжение обеспечивается от однофазных обмоток трёх однофазных тяговых трансформаторов соединённых схемно в треугольник 10(35) кВ и далее по трёх фазным высоковольтным линиям электропередачи.

На электрифицированных железных дорогах постоянного тока 3 кВ от шин 10 кВ понизительного трансформатора 110(220) кВ и далее по трёх фазным высоковольтным линиям электропередачи.

Электроснабжение нетяговых железнодорожных потребителей:

1. Основное и резервное электроснабжение:

Выбор схемы электроснабжения производиться на основании технико-экономических расчётов с учётом требуемой надёжности электроснабжения и категорийности электропотребителей

1.1. Электроснабжение нетяговых железнодорожных потребителей крупных железнодорожных станций и узлов может выполнятся от подстанций энергосистем или от тяговых подстанций напряжением 10(35) кВ.

1.2. Электроснабжение нетяговых железнодорожных потребителей на перегонах и станциях, расположенных на межподстанционной зоне, осуществляется от линий продольного электроснабжения по схемам:

По специальной ЛЭП 10 (35) кВ или по ЛЭП 10(35) кВ, расположенной на опорах контактной сети, от третьей обмотки тягового трансформатора;

По системе два провода – рельс 25 кВ (ДПР 25 кВ) для питания трёхфазных потребителей от тяговых шин 27,5 кВ тяговой подстанции;

По системе один провод – рельс 25 кВ (ПР 25 кВ) для питания однофазных потребителей (автоблокировка) от тяговых шин тяговой подстанции;

По системе два провода рельс 35 кВ (ДПР 35 кВ) для питания трёхфазных потребителей от третьей обмотки тягового трансформатора (нет реализации таких схем).

Преимущества систем электроснабжения ДПР 25: экономия одного провода, вместо которого используется тяговый рельс. Недостаток при электроснабжении от тяговых шин 27,5 кВ и шин 10(35) кВ третьей районной обмотки тягового трансформатора определяется низким качеством электроэнергии на шинах тягового трансформатора. Низкое качество электроэнергии у потребителей электроэнергии определяется по следующим свойствам:

Отклонение и размах напряжения;

Несимметрия трёх фазного напряжения;

Качество электроэнергии у потребителей особенно низкое при электроснабжении от тяговых шин подстанции по системе ДПР 25кВ и ПР-25 кВ. При системе электроснабжения ДПР 25 кВ несимметрия трёх фазного напряжения имеет составляющие поперечной (от тяговых шин) и продольной несимметрии (одна фаза тяговый рельс).

5. Схемы электроснабжения устройств автоблокировки: варианты схем, требования к схеме электроснабжения

Электроснабжение устройств автоблокировки при системе тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ выполняется от тяговых шин 27,5 кВ тяговых подстанций. Варианты электроснабжения:

Основное питание: тяговые шины 27,5 кВ подстанции, ВЛ СЦБ по системе электроснабжения ПР-25кВ (провод-рельс) и резервное питание от тяговых шин подстанции 27,5кВ по системе электроснабжения ДПР-25кВ (два провода — рельс);

Основанное питание по цепи: тяговые шины подстанции 27,5 кВ, трансформатор собственных нужд 27,5/0,4кВ, повышающий разделительный трансформатор 0,4 / 10(6) кВ, ВЛ 10(6) кВ продольного электроснабжения и резервное питание от тяговых шин подстанции 27,5кВ по системе электроснабжения ДПР-25кВ (два провода — рельс);

Основанное питание по цепи: тяговые шины подстанции 27,5 кВ, трансформатор собственных нужд 27,5 / 0,4кВ, повышающий разделительный трансформатор 0,4 / 6(10) кВ и резервное питание от шин подстанции 10 кВ районной обмотки тягового трансформатора по системе электроснабжения ВЛ10 продольного электроснабжения;

Основное электроснабжение устройств автоблокировки во всех случаях происходят от тяговых шин подстанции 27,5 кВ. При системах электроснабжения ПР-25 кВ и ДПР-25кВ устройства автоблокировки питаются непосредственно от тяговых шин 27,5 кВ. Напряжение тяговых шин подстанции характеризуется низким качеством электроэнергии по следующим свойствам:

отклонение и размах изменения напряжения;

Низкое качество электроэнергии на устройствах СЦБ является одним из основных причин перекрытия сигналов и отказов устройств автоблокировки

Особенно низкое качество электроэнергии на тяговых шинах подстанции при слабых энергосистемах, на горных участках железной дороги. Организация пакетного тяжеловесного движения поездов весом 6300т приводит к значительному ухудшению качества электроэнергии на тяговых шинах подстанции, на электровозе в тяговой сети и на устройствах автоблокировки.

Электромагнитная несовместимость тягового потребителя и автоблокировки на ряде тяговых подстанций лимитирующих по напряжению межподстанционных зон привело к необходимости для питания автоблокировки 0,5 МВА применять отдельный тяговый трансформатор 40 МВА.

Питание тягового потребителя электровоза от одного тягового трансформатор 40 МВА создаёт следующие проблемы:

не обеспечивается параллельная работа тяговых трансформаторов;

тяговый трансформатор, питающий тягу поездов, работает в режиме перегрузок по кратности тока и критических температур изоляции обмоток;

снижается уровень напряжения на электровозе ниже предельно допустимого значения 21 кВ при организации пакетного тяжеловесного движения поездов, появляются межподстанционные зоны лимитирующие пропускную способность участков железной дороги по устройствам электроснабжения.

Третий источник электроснабжения автоблокировки:

Автоблокировка является особым потребителем I категории и поэтому имеет третий источник электроснабжения — дизель-электрический агрегат тяговой подстанции.

Требования к высоковольтной линии СЦБ:

Несимметрия токов по фазам ВЛ СЦБ не должна превышать 10%. Несимметрия токов характеризуется коэффициентом несимметрии тока по обратной последовательности КI2=I2/I1, где I2 ток обратной последовательности,I1 ток прямой последовательности;

Для снижения токов короткого замыкания и исключения электрической связи с другими линиями ВЛ СЦБ питание на тяговой подстанции осуществляется от шин 220/380В собственных нужд подстанции через повышающий трансформатор 380В/10(6) кВ;

Схемы питания ВЛ СЦБ от ТП должны предусматривать:

1.На электрической железной дороге постоянного тока 3 кВ – одностороннее питание от одной из смежных тяговых подстанций;

2.На электрической железной дороге переменного тока 25 кВ:

Одностороннее питание на всю межподстанционную зону;

Встречно-консольное питание от двух смежных тяговых подстанций с пунктом секционирования (ПС) по середине с нормально отключенным выключателем и устройством АВР; 3.На электрической железной дороге переменного тока по системе 2х25 кВ на МПЗ более 50 км предусматриваются дополнительные пункты питания (ПП) от районных электрических сетей, разделяющие межподстанционную зону на два плеча питания ВЛ СЦБ, каждое из которых должно иметь встречно-консольное питание с пунктом секционирования посередине. 4.Фидера ВЛ СЦБ на тяговых подстанциях, постах секционирования (ПС) и дополнительных пунктов питания (ПП) оборудуются устройствами однократного АПВ и АВР.

5. Отклонения напряжения у потребителей СЦБ допускается в пределах +5% до – 10% номинального значения, то есть в сторону уменьшения не более 10% (198В) и в сторону увеличения – не более 5% (231 В).

6. Время перехода с основной системы электроснабжения на резервную не должно превышать 1,3 с.

6. Схема внешнего электроснабжения электрических железных дорог

Понятие об электроэнергетической системе

ЭЖД получают электроэнергию от электроэнергетических систем (энергосистем).

Электроэнергетическая система – это совокупность взаимосвязанных элементов, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения и потребления электроэнергии.

К элементам электроэнергетической системы относятся: генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую; трансформаторы, преобразующие величины напряжений и токов; линии электропередачи (ЛЭП), предназначенные для транспортировки электроэнергии на расстояние; вспомогательное оборудование, изменяющее свойства системы; устройства управления и регулирования.

Электроэнергия от генераторов электростанций через подстанции, ЛЭП различного напряжения и тяговые подстанции преобразуется по роду тока и напряжения и через тяговую сеть передаётся ЭПС. Вся совокупность устройств от генераторов электростанций до первичных шин составляет первичную (внешнюю) часть системы электроснабжения ЭЖД. От этой системы питаются электроэнергией тяговые потребители – электровозы, электропоезда; нетяговые железнодорожные потребители; районные нетранспортные потребители (промышленные и сельскохозяйственные потребители). Электрификация ЖД решает не только транспортную проблему, но и решает проблему электрификации страны.

На рис. 2.1. приведена схема системы внешнего электроснабжения ЭЖД.

Схемы внешнего электроснабжения для питания тяговых подстанций и требования к ним для питания тяги поездов

Схема внешнего электроснабжения электрических железных дорог должна обеспечивать электроснабжение тяговых подстанций от энергосистемы на условиях электропотребителя первой категории:

выход из работы у подстанции секции шин или питающей линии энергосистемы не должны приводить к отключению тяговой подстанции;

тяговые подстанции должны иметь двустороннее питание от двух подстанций энергосистем или по двум радиальным линиям от разных систем шин одной подстанции энергосистемы, имеющей не менее двух источников питания;

при двух цепной тупиковой воздушной ЛЭП допускается питание не более одной тяговой подстанции.

При двустороннем питании тяговой подстанции по одноцепной ЛЭП число промежуточных тяговых подстанций ( в том числе подстанций не питающих тягу), включаемых в рассечку ЛЭП между опорными тяговыми подстанциями не должно быть более трёх ( рис. 2.2). Присоединение тяговых подстанций к одноцепной ЛЭП на ответвлениях не допускается.

О порная Опорная

Транзитная Транзитная Транзитная

Рис.2.2 Схема питания тяговых подстанций по одноцепнным ЛЭП

От двух цепной ЛЭП на общих опорах с двусторонним питанием между

двумя опорными подстанциями устанавливают следующее число промежуточных подстанций, в том числе не питающие тягу, по схемам рис. 2.3:

для ЛЭП 220 кВ — не более пяти при электротяге на постоянном и переменном токе;

для ЛЭП 110 кВ — не более пяти при электротяги на постоянном токе и не более трёх — на переменном токе.

От двух одноцепных ЛЭП с двусторонним питанием на участке между опорными подстанциями рекомендуется обеспечивать питание следующего числа промежуточных подстанций, в том числе не питающие тягу по схеме рис. 2.4:

для ЛЭП 220 кВ — не более пяти при электрической тяге на постоянном и переменном токе;

для ЛЭП 110 кВ — не более пяти при электрической тяге на постоянном токе и не более трёх на переменном токе. На слабо загруженных участках железной дороги допускается обеспечение надёжности питания тяговой подстанции как электропотребителя второй категории:

одностороннее питание тяговых подстанций;

питание тяговой подстанции от одной секционированной ЛЭП при условии подключения смежных подстанций к разным секциям ЛЭП;

подключение тяговой подстанции к питающей ЛЭП отпайкой с помощью одного ввода с выключателем.

Тип и число промежуточных тяговых подстанций между опорными, подключение дополнительных тяговых подстанций согласовывается с энергоснабжающей организацией. Воздушные ЛЭП в особо гололедных и лавиноопасных районах независимо от схем питания тяговой подстанции должны выполняться на одноцепных опорах.

Для симметрирования токов в системе внешнего электроснабжения присоединение всех тяговых подстанций электрической тяги переменного тока к ЛЭП присоединяют с циклическим подключением фаз тяговых трансформаторов подстанций к фазам ЛЭП. Разработано три типа подключения фаз тягового трансформатора подстанции к фазам ЛЭП.

Транзитная Транзитная Транзитная

110 кВ для ТП постоянного

Транзитная Транзитная Транзитная Транзитная