Схемы питания потребителей электроэнергии от тяговых подстанций систем тягового электроснабжения (стр. 2 из 4)

2). Значительно упростились тяговые подстанции;

3). Обеспечивается комплексное электроснабжение электрической тяги поездов, нетяговых железнодорожных потребителей и нетранспортных районных от одного трансформатора;

4). Величина потерь активной электроэнергии значительно меньше и составляет 4- 5%.

Недостатки системы электроснабжения тяги 1х25 кВ:

1). Однофазное потребление тягового тока от симметричной трёхфазной системы создаёт в трёхфазной сети внешнего электроснабжения, в сетях районных нетранспортных и нетяговых железнодорожных потребителей несимметрию токов и напряжений.

2). Нелинейность выпрямителя электровоза создаёт несинусоидальный тяговый ток и напряжение в тяговой сети. Кроме тока основной частоты 50 Гц имеются токи высших частот 150, 250, 350, 450 и т.д. (высшие гармоники 3, 5, 7. 9 и т. д.). Соответственно и напряжение на всех элементах в трёхфазной сети внешнего электроснабжения, в тяговой сети, в сетях районных нетранспортных и нетяговых железнодорожных потребителей имеет несинусоидальный характер.

3). Выпрямительные электровозы переменного тока 25 кВ потребляют значительную реактивную мощность, которая по величине в режиме тяги примерно равна активной мощности Q ≈ P, а в режиме рекуперации Q ≈ 1,5 P.

4). Электромагнитное влияние на линии связи, смежные воздушные ЛЭП, на отключённую контактную сеть соседнего пути усложняет безопасные условия работы. Требуется каблирование проводной связи или переход на оптоволоконную связь,

Несимметрия, несинусоидальность и значительное потребление реактивной мощности снижает технико-экономическую эффективность электрической тяги на переменном токе 25 кВ. Однако более высокое напряжение тяговой сети переменного тока 25 кВ по сравнении с тяговой сетью постоянного тока 3 кВ обеспечивает большую эффективность электрической тяги переменного тока 25 кВ.

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;

· Колебание напряжения;

· Несимметрия трёх фазного напряжения;

· Несинусоидальность 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;

· колебания напряжения;

· несимметрия напряжения;

· несинусоидальность 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: