Logo name

Подстанция метрополитена



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск

Подстанция метрополитена — электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электроэнергии.

На метрополитене применяются подстанции трёх видов: тяговые (ТП), понизительные (ПП) и совмещённые тягово-понизительные (СТП, ТПП).

Содержание

Тяговые подстанции

Тяговые подстанции предназначены для преобразования трёхфазного переменного тока напряжением 6, 10 или 20 кВ, получаемого от питающих центров, в постоянный (выпрямленный) ток напряжением 825 В для питания электропоездов. Кроме того, часть электрической энергии напряжением 10 кВ передаётся на понизительные подстанции.

Основным оборудованием тяговой подстанции является силовой преобразовательный агрегат. Агрегат состоит из трансформатора, выпрямительного шкафа с кремниевыми вентилями, высоковольтного выключателя на стороне 10 кВ и быстродействующего автоматического выключателя на стороне 825 В.

Силовые трансформаторы представляют собой трёхфазные преобразователи переменного тока, которые понижают напряжение переменного тока с 10 кВ до 670—770 В (и при выпрямленном токе напряжением 825—875 В). Уровень напряжения на токоприёмнике электроподвижного состава должен быть не менее 550 В и не более 975 В.

Кремниевый выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, пропуская его только в одном направлении, точнее говоря, в силовую цепь поступает ток постоянный по направлению, но несколько пульсирующий по величине. Высоковольтный выключатель выполняет коммутационные функции по включению и отключению агрегата к шинам 10 кВ. Быстродействующий автоматический выключатель осуществляет защиту выпрямителя от токов обратного направления и короткого замыкания.

На каждой тяговой подстанции установлено от трёх до пяти силовых преобразовательных агрегатов. Каждый из них способен длительно выдерживать нагрузку до 3 000 А, а в течение 5—10 секунд нести двойную нагрузку.

Все тяговые подстанции оборудованы устройствами автоматики и телемеханики и управляются одним лицом — энергодиспетчером с диспетчерского пункта.

Автоматика поддерживает заданный режим работы оборудования, обеспечивает повторное включение фидеров 825 В в случае отключения их быстродействующим автоматом и включает (при необходимости) резервные агрегаты. Устройства телемеханики позволяют электродиспетчеру производить необходимые включения и отключения оборудования подстанций и постоянно контролировать их работу.

Схема и габариты наземных тяговых подстанций
Схема тягового электроснабжения метрополитена

Понизительные подстанции

Понизительные подстанции размещают либо на пассажирских станциях, либо вблизи от них. Эти подстанции предназначены для понижения напряжения переменного тока 6, 10 или 20 кВ, получаемого по кабелям от 1 или 2 ближайших тяговых подстанций, и передачи питания соответствующим потребителям электрической энергии.

На понизительной подстанции к шинам 10 кВ через высоковольтные выключатели подсоединяются понижающие трансформаторы, несущие различные нагрузки потребителей. Электропитание эскалаторов, сантехнических устройств и других силовых установок производится от двух трансформаторов ТМ-1 и ТМ-2, которые подключены к разным секциям шин напряжением 10 кВ. Оба трансформатора нормально находятся в работе. В случае отключения одного из них всю нагрузку принимает на себя другой.

Пониженное до 380 В напряжение подаётся на силовой щит и далее к потребителям.

Питание устройств СЦБ осуществляется трёхфазным переменным током от одного из двух самостоятельных трансформаторов АТДП-1 или АТД-2, подключённых к разным секциям шин 10 кВ и выдающим на щит СЦБ 380 В. Один из трансформаторов является резервным. Переключение с основного трансформатора на резервный происходит автоматически при срабатывании следящих приборов.

Аналогичным образом к шинам 10 кВ подключены два трансформатора освещения ТО-1 и ТО-2. Для питания цепей освещения в случае исчезновения переменного тока на СТП и основных понизительных подстанциях установлены мощные свинцовые кислотные аккумуляторные батареи напряжением 150 В, рассчитанные на работу в течение не менее 1 часа. Переключение на питание от батареи происходит автоматически.

Аккумуляторные батареи находятся на постоянном подзаряде, для чего служат специальные зарядно-подзарядные устройства.

Трансформаторы освещения вторичными обмотками подключены к рабочим секциям освещения, а аккумуляторная батарея — к аварийной секции, через которые нагрузка равномерно распределяется среди потребителей.

Для распределения нагрузок среди потребителей понизительные подстанции имеют сборные шины; для отключения и включения участков цепи установлены разъединители с рычажным приводом. Для защиты аппаратов от перегрузок и переключений в цепях имеются масляные или воздушные выключатели. Отдельные цепи, идущие к потребителям, защищены плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.

На площадке депо имеются самостоятельные понизительные подстанции наземного исполнения. Понизительная подстанция депо получает питание по двум кабелям 10 кВ от ближайшей тяговой подстанции и понижает напряжение до 380, 220 и 127 В. Подстанция питает потребителей переменного тока депо и предприятий метрополитена, расположенных на его площадке (заводы, мастерские, лаборатории и т. п.). Аккумуляторные батареи на таких подстанциях не ставят.

Понизительная подстанция
План и разрез понизительной подстанции мелкого заложения

Совмещённые тягово-понизительные подстанции

Совмещённые тягово-понизительные подстанции служат для преобразования переменного тока 6, 10 или 20 кВ в постоянный напряжением 825 В, необходимый для движения электропоездов и для понижения напряжения переменного тока до 380, 220 и 127 В, необходимого для питания соответствующих потребителей электроэнергии.

Совмещённая тягово-понизительная подстанция состоит из двух частей: тяговой и понизительной.

Тяговая часть СТП выполнена идентично с тяговой подстанцией и также оборудована устройствами автотелеуправления; разница состоит лишь в том, что количество преобразовательных агрегатов на СТП находится в пределах от одного до трёх, то есть меньше, чем на тяговых подстанциях.

В совмещённой тягово-понизительной подстанции основные вводы от питающих центров 10 кВ подходят к шинам 10 кВ СТП, состоящим из двух секций, соединяемых секционным выключателем, который в нормальном режиме отключён. Питание производится от 2 или 3 различных источников: первая секция шин 10 кВ получает его непосредственно от городского питающего центра, вторая — через кабельные перемычки с первых секций 1 или 2 соседних смежных подстанций.

С силовых преобразовательных агрегатов тяговой части СТП ток поступает на шину +825 В, от которой питающие фидеры идут к контактному рельсу. На подстанции к шине −825 В ток возвращается по ходовым рельсам и подключённым к ним кабельным отсосам.

Понизительная часть СТП аналогична обычной понизительной подстанции.

Тяговые подстанции (как ТП, так и СТП) имеют два режима работы: во время движения поездов и во время ночного «окна», когда оборудование, относящееся к питанию электропоездов, отключают. Понизительные подстанции в течение суток практически не меняют своего режима, и в работе находится всё их оборудование, кроме резервного.

В Московском метрополитене совмещённые тягово-понизительные подстанции в расположены на каждой станции (кроме станций линий первых четырёх очередей) в их торце, в специальных подземных выработках. В настоящее время СТП являются основным типом подстанций при сооружении новых линий метрополитенов в РФ.

Совмещённая тягово-понизительная подстанция
Оборудование СТП
Электрическая схема СТП
План и разрез наземной СТП
План и разрез СТП мелкого заложения
План и разрез СТП глубокого заложения

Преобразовательные агрегаты

Тяговые трансформаторы

Преобразовательные агрегаты тяговых подстанций метрополитена по многим узлам унифицированы с агрегатами тяговых подстанций городского электротранспорта. По требованиям пожарной безопасности тяговые трансформаторы, устанавливаемые в подземных выработках, выполняются сухими (безмасляными). С целью снижения уровня пульсаций выходного напряжения выпрямительные агрегаты тяговых подстанций выполняют шести- и двенадцатипульсовыми с соединением вентилей по нулевой и мостовой схемам, а также применяют уравнительные реакторы. Выпрямительные агрегаты производятся как с неуправляемыми вентилями (диодами), так и с управляемыми (тиристорами), что позволяет регулировать уровень выпрямленного напряжения и избегать возникновения уравнительных токов при параллельной работе нескольких агрегатов. Применяются выпрямители как с естественным, так и принудительным воздушным охлаждением.

На тяговых подстанциях устанавливают трансформаторы серий ТСЗП и ТМРУ.

Тип трансформатора ТСЗП-1600/10МУЗ ТСЗП-1600/10МНУ3 ТСЗП-2500/10МУ3 ТСЗП-2500/10МНУ3
Номинальное напряжение сетевой обмотки, кВ 6,3 10,5 6,3 10,5
Ток преобразователя, А 1 600 1 600 2 500 2 500
Напряжение короткого замыкания, % 6,7 6,8 7,1 5,8
Потери в режиме короткого замыкания, Вт 10 500 10 500 13 500 14 000
Потери в режиме холостого хода, Вт 2 500 2 800 4 800 4 000
Масса, кг 5 500 5 500 8 050 8 200

См. также

Литература


[2 наблюдающих участника] 
Эта страница последний раз была изменена 29 марта 2015 в 13:17, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участники Энциклопедия нашего транспорта E69 и Битник
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2015
Rambler's Top100