Электроснабжение крупных потребителей
Основными источниками питания (ИП) крупной станции и узла, как правило, являются электрические сети и подстанции районных энергосистем; на электрифицированных ж. д.- тяговые подстанции. Для распределительных сетей принято, как правило, напряжение 10 кВ, при котором сеть имеет лучшие технико-экономические показатели, чем при напряжении 6 кВ.
Обычно используются двухступенчатые схемы питания: 1-я ступень – напряжение от ИП по питающим линиям подается на центральный распределительный пункт (ЦРП) или распределительный пункт (РП); 2-я ступень – распределительные сети от РП до трансформаторных подстанций (ТП) потребителей. От ИП до РП предусматривается не менее двух питающих линий, подключаемых к разным секциям шин РП. На крупных станциях и узлах может быть несколько РП. Между ними, как правило, обеспечивается связь для взаимного резервирования в после-аварийных режимах. Все элементы системы должны быть под нагрузкой, что наряду с улучшением технико-экономических показателей повышает надежность работы в послеаварийном режиме. В большинстве случаев предусматривают раздельную работу элементов системы электроснабжения – линий и трансформаторов. При этом снижаются токи КЗ и упрощается релейная защита. Для повышения надежности осуществляется секционирование всех звеньев от ИП до сборных шин низкого напряжения ТП с применением простейших схем автоматического включения резерва (АВР). В распределительных сетях применяют радиальные, магистральные и смешанные схемы.
Радиальные схемы используют, как правило, для питания отдаленных или отдельных крупных сосредоточенных нагрузок, а также в случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от ИП или РП. Нагрузки 1-й категории питают по двум радиальным линиям, работающим раздельно на свои секции. При этом на стороне вторичного напряжения выполняют АВР секционного аппарата. Каждая линия должна быть рассчитана на полную нагрузку ТП (или необходимо предусмотреть отключение части неответственных потребителей в послеаварийном режиме). Питание отдаленных однотрансформаторных подстанций осуществляется по одиночной радиальной линии. При питании от них потребителей 2-й категории по кабельным линиям прокладывают два кабеля, каждый из которых рассчитан на полную нагрузку подстанции; подключают их с двух сторон через разъединители. Магистральные схемы используют на 2-й ступени распределения энергии (от ЦРП и РП до ТП потребителей). Схемы могут быть одиночными с односторонним питанием, кольцевыми, с несколькими параллельными магистралями. Одиночные схемы применяют в тех случаях, когда допустим перерыв питания на время отыскания и восстановления поврежденного участка. Питающие линии выполняют, как правило, воздушными, ТП присоединяют с помощью отпаек. Кольцевые схемы широко используют для питания ответственных потребителей. При питании нагрузок 1-й категории эти схемы часто выполняют разомкнутыми с АВР на нормально отключенном секционном выключателе, установленном на РП или ТП. Недостаток кольцевой схемы – возможность включения в кольцо лишь одной ТП 1-й категории.
При необходимости питания нескольких ТП с потребителями 1-й и 2-й категорий применяют схемы с двумя параллельными сквозными магистралями, к которым подключают ТП с двумя секциями сборных шин или двухтрансформаторные ТП без сборных шин высокого напряжения. Последнюю схему используют, в частности, при подключении ответственных потребителей – компрессорных и котельных с встроенными комплектными трансформаторными подстанциями (КТП) без сборных шин высокого напряжения. Эту схему используют также для питания сигнальных точек автоблокировки на внутриузловых перегонах (1-я категория).
Смешанные схемы применяют для питания ТП с потребителями 1-й и 2-й категорий. От разных секций шин ТП с АВР прокладывают радиальные линии к ТП другого ответственного потребителя. Недостаток этой схемы – возможность обратных потоков энергии по радиальным линиям.
3.3. Электроснабжение линейных потребителей
Характерная особенность линейных потребителей – их большая рассре-доточенность и малая мощность. Расстояния между участковыми станциями составляют 120-200 км, между сортировочными от 500 до 1000 км и более. Между крупными станциями расположены промежуточные станции, разъезды, остановочные пункты, переезды, линейно-путевые здания на перегонах, а также устройства автоблокировки, электрической централизации и связи, являющиеся потребителями 1-й категории. Для питания указанных потребителей применяется, как правило, система продольного электроснабжения. На участке между крупными станциями прокладываются две линии: воздушная для питания нагрузок СЦБ и продольного электроснабжения для питания остальных потребителей. Потребители 1-й категории получают питание по двум линиям. Линии продольного электроснабжения имеют ряд специфических особенностей для ж. д., электрифицированных на постоянном и переменном токе, и ж. д. с тепловозной тягой. Одной из них является применение на участках переменного тока системы ДПР («два провода – рельс») со специально разработанными для подключения к этой линии комплектными трансформаторными подстанциями напряжением 27,5 кВ (рис. 8.34). На участках дорог постоянного тока ВЛ СЦБ – высоковольтная воздушная линия для электроснабжения устройств СЦБ – монтируется, как правило, на отдельно стоящих опорах, а линия продольного электроснабжения напряжением 10 кВ подвешивается на опорах контактной сети с полевой стороны железной дороги.
На участках ж. д. с тепловозной тягой часто сооружают 3-фазные двухцепные линии, каждая напряжением 10 кВ. При переводе таких участков на электротягу и значительном росте размеров движения двухцепные линии могут быть переоборудованы: ВЛ СЦБ становится одноцепной, а линия продольного электроснабжения подвешивается на опорах контактной сети. Питание обеих линий осуществляется от ИП, используемых для электроснабжения крупных станций. При больших расстояниях между ИП может быть применено напряжение 35 кВ. На электрифицированных ж. д. в качестве ИП, как правило, используют тяговые подстанции. В качестве основной для линий продольного электроснабжения принята схема одностороннего (консольного) питания. Достоинством схемы является возможность применения простой и надежной защиты от многофазных коротких замыканий и селективной защиты от замыкания на землю. При отключении фидера (основное питание) линия может быть переключена на одностороннее (резервное) питание. При подключении линии ДПР к шинам смежных тяговых подстанций с целью сохранения направления вращения магнитного поля электродвигателей обеспечивают совпадение чередования фаз: один из проводов линии подключают к опережающим фазам, другой – к отстающим фазам шин подстанций. Протяженные продольные воздушные и кабельные линии напряжением до 1000 В, расположенные вблизи ж.д., электрифицированных на переменном токе, подвержены опасным электромагнитным влияниям тяговой сети. Индуцированные в этих линиях напряжения и токи могут представлять опасность не только для жизни и здоровья людей, обслуживающих эти линии и присоединенные к ним электроустановки, но также и для изоляции линий. При сооружении таких линий выполняют расчеты магнитного и электрического влияния тяговой сети на воздушные и кабельные линии и предусматривают меры их защиты от опасных значений. Магнитное влияние тяговой сети также изменяет электрические параметры линии ДПР, что учитывают при электрическом расчете этих линий.