В настоящее время энергетическая система метрополитена включает развитую кабельную сеть около 20 тыс.км, 39 тяговых преобразовательных подстанций, 137 понизительных и 95 совмещенные тягово-понизительные подстанции. Все они автоматизированы и имеют управление с единого диспетчерского пункта.
В соответствии с ранее действующими СНиП-11-40-80 электропитание подстанций метрополитена предусмотрено от двух источников энергосистемы. При этом в качестве второго источника, как правило, используется ввод от соседней подстанции. Вследствие этого ряд подстанций метрополитена не имеют даже двух полноценных независимых источников, так как иногда 3-4 подстанции, расположенные последовательно, питаются от одного и того же центра Мосэнерго, а 4 подстанции вообще не имеют самостоятельных вводов со стороны Мосэнерго, что значительно снижает надежность электроснабжения.
Отрицательно сказывается и то обстоятельство, что 5-10 % питающих кабельных линий Мосэнерго в силу физического износа постоянно находятся в ремонте. Три четверти подстанций оборудованы третьим источником питания. Однако эти работы сдерживаются трудностями с поставкой кабельной продукции и отсутствием свободных ячеек на питающих центрах Мосэнерго.
Непрерывное обновление подстанций и сетей с заменой устаревших моделей на новые, более надежные и мощные обусловлено как естественным процессом технического прогресса, так и необходимостью увеличения мощностей без расширения площадей подстанций, требованиями пожарной безопасности, улучшения условий труда
Построенные до 70-х гг. включительно, подстанции (не говоря уже о 35-50-х гг., когда использовались прогревные ртутные выпрямители) были рассчитаны на обеспечение энергией движения 30-35 пар поездов в час и 6-вагонных составов.
Мощности двигателей подвижного состава возросли более чем в 1,5 раза, примерно в 1,5 раза увеличилось количество вагонов в поезде, повысились скорости движения поездов, возросла парность движения поездов до 42 пар в час, что вызвало необходимость на тех же площадях разместить в два-три раза более мощное оборудование. С целью обеспечения этих требований за 30 лет были реализованы основные мероприятия по усовершенствованию системы электроснабжения.
Силовые и тяговые трансформаторы до 70-х гг. на подстанциях метрополитена, в том числе и на подземных, применялись масляные с объемом масла до 4 т на единицу (на метрополитене в работе — 1750 разного рода трансформаторов).
Наличие его не исключает возможности загораний и неизбежных загрязнений. Службой совместно с заводами «Уралтяжмаш» и Московским трансформаторным проведена большая работа по полной замене тяговых маслонаполненных трансформаторов.
Реконструкция совмещённой тягово-понизительной подстанции (СТП) метрополитена
... данном дипломном проекте определены приведенные затраты для реконструкции системы электроснабжения СТП «Черная речка» [16]. При проектировании совмещенных тягово-понизительных подстанций метрополитенов ... специфическими условиями работы метрополитенов как электрических подземных железных дорог, но и взаимосвязанностью действия всех устройств, предназначенных для организации движения поездов и ...
До 1965 г. все подстанции были оборудованы ртутными выпрямителями с откачкой паров ртути в помещениях. Совместно с заводами электропромышленности разработан ряд выпрямителей на полупроводниках.
Замена ртутных выпрямителей на кремниевые с принудительным охлаждением была осуществлена к 1975 г.
Осветительное хозяйство станций, тоннелей, притоннельных сооружений и наземных участков включает около 900 тыс. световых точек.
Постоянное усовершенствование устройств освещения осуществляется путем подбора светильников с лучшей светоотдачей (лампы накаливания, ртутные, галогенные, люминесцентные), а также реконструкции распределительных сетей, обновления коммутационной аппаратуры, использования прогрессивной технологии обслуживания.
Большой объем выполнен в последние годы по реконструкции щитовых практически всех станций первых очередей метрополитена, что позволило поддержать сложное осветительное хозяйство в соответствии с постоянно повышающимися требованиями по культуре обслуживания пассажиров. Для улучшения освещенности рабочих мест в тоннелях в настоящее время ведется комплекс работ по оснащению их люминесцентными лампами.
Для повышения надежности электроснабжения и экономичности работы оборудования на метрополитене проводится модернизация электросети. Все более широкое распространение получают кабели и элементы электроснабжения, изоляция которых выполнена из современных негорючих, нетоксичных и влагонепроницаемых материалов. Такое оборудование, помимо вышеперечисленных достоинств, имеет длительный срок службы.
Специалистами службы проводится работа по внедрению новых устройств. Среди последних — блоки защиты «Сириус-М», фиксирующие и документирующие в режиме реального времени все параметры работы электрооборудования. Данная функция значительно облегчает работу ремонтных бригад. В перспективе все параметры функционирования электрооборудования, получаемые «Сириус-М», будут передаваться диспетчеру, который при помощи этой информации сможет оперативно принимать решения по управлению работой подстанций и сетей.
Служба Электроснабжения кроме перечисленных работ проводит ремонт и реставрацию систем освещения станций и сооружений метрополитена. На станциях московского метро оборудовано 5213 осветительных точек, и сейчас идет реализация программы по модернизации освещения метрополитена.
2. Общие характеристики электрического транспорта
В городах электрический транспорт представлен следующими видами: трамвай, троллейбус, метрополитен.
Трамвай — вид городского рельсового транспорта с электрической тягой, получающий электроэнергию от контактной сети. При этом рельсовый путь является частью тяговой сети, так как по нему электрический ток возвращается к тяговым подстанциям по отсасывающим линиям.
Трамвай имеет кузов, опирающийся на двухосные тележки. В передней части кузова располагается кабина водителя, в остальной части — места для размещения пассажиров. Тяговые электродвигатели располагаются на тележках, обычно их число равно числу осей вагона. Остальное электрическое и другое необходимое оборудование располагают под кузовом или на крыше. Кроме моторных трамвай может иметь прицепные вагоны, один или два, для увеличения вместимости при большом числе пассажиров. Несколько моторных вагонов также могут соединяться в один поезд, управляемый из одной кабины. В последнее время появились сочлененные трамваи, состоящие из 2-3 вагонов, имеющих общий пассажирский салон и две кабины водителей с двух сторон. Число осей таких трамваев может быть 6, 8 или 10. Обмоторенными могут быть все оси или часть из них.
Улучшение качества перевозки и обслуживания пассажиров на примере ...
... выбранная тема дипломного проекта: «Улучшение качества перевозки и обслуживание пассажиров на примере ГУП Петербургский метрополитен» является актуальной. Повышение качества услуг по перевозке пассажиров метрополитеном можно ... 27 и 120-150 км. Столь большие агломерации требуют применение скоростного транспорта. По расчётам специалистов, для подавляющего большинства горожан затраты времени ...
Для питания трамвая используется система постоянного тока с напряжением в контактном проводе 550…750 В (в Российской Федерации применяется напряжение 550 В).
Мощность тяговых электродвигателей составляет 45…80 кВт. Обычно применяются двигатели постоянного тока, но в последнее время появились системы тягового электропривода для трамваев с бесколлекторными асинхронными двигателями. Трамваи оборудуются механическими, электромагнитными тормозами и системами электрического торможения. Максимальная скорость трамвая в России — 75 км/ч, в других странах может быть до 90 км/ч.
В конце XX в. в отдельных странах получил развитие скоростной трамвай, эксплуатирующийся на относительно протяженных линиях, зачастую связывая город и пригороды или обслуживая перевозки пассажиров между районами в больших городах и мегаполисах. Хотя максимальную скорость трамвая при этом не увеличивают или увеличивают незначительно, за счет высоких ускорений и замедлений достигается заметное увеличение скорости сообщения. Линии скоростного трамвая прокладываются обособленно от других видов транспорта, частично под землей или в выемках, без пересечения в одном уровне с другими дорогами. На наземных линиях скоростного трамвая используют ограждения для предотвращения попадания на рельсы животных и людей.
Скоростной трамвай значительно дешевле метрополитена, но имеет меньшую (примерно в 2 раза) провозную способность. На окраинах городов, где пассажиропотоки меньше, чем в центре, скоростной трамвай может быть удобным продолжением линий метрополитена. Чаще всего для скоростного трамвая применяют специальный подвижной состав из шарнирно-сочлененных трех-четырех секций с общим салоном для пассажиров по всей длине поезда. Поскольку получение высоких ускорений и замедлений для скоростного трамвая очень важно, стремятся к тому, чтобы все оси (шесть или восемь) были обмоторенными. В качестве тяговых используются двигатели постоянного тока или асинхронные. В СССР первая линия скоростного трамвая открылась в Киеве в 1978 г., затем скоростной трамвай появился в Волгограде и ряде других городов. В Москве и Санкт-Петербурге скоростной трамвай может быть очень удобным при сочетании с другими видами городского пассажирского транспорта.
Троллейбус — вид электрического безрельсового транспорта, предназначенный для движения по дорогам общего пользования. Троллейбус оборудован колесами с резиновыми пневматическими шинами, контактная сеть троллейбуса в отличие от трамвайной имеет два провода. По одному электроэнергия подается от тяговой подстанции к подвижному составу, по другому возвращается к подстанции. Устройство токоприемника троллейбуса, состоящее из двух штанг, позволяет троллейбусу отклоняться от оси контактной подвески для объезда возможных препятствий. Поэтому по маневренности троллейбусы превосходят трамваи, хотя и уступают автобусам.
Сервис, предоставляемый пассажирам при обслуживании на воздушном транспорте
... пассажирам при обслуживании в агентстве, аэропорту и на борту ВС, подразделяются на: 1. Обязательные (технологический процесс предоставления услуг) 2. Рекомендуемые (дополнительные, удовлетворяющие отдельные потребности пользователей воздушного транспорта). Определение: Сервис ...
В городах Российской Федерации контактная сеть для троллейбусов питается постоянным током напряжением 550 В. Тяговый электродвигатель располагается под кузовом троллейбуса и через карданный вал и коническую зубчатую передачу приводит во вращение ведущие колеса, конструктивно объединенные в ведущий мост. Для прохождения поворотов ведущий мост снабжен дифференциалом. Кузов троллейбуса имеет большое сходство с автобусным: в передней части расположена кабина водителя, в остальной части кузова — места для пассажиров. Электрическое и механическое оборудование располагают под кузовом, частично на крыше. Поскольку под кузовом электрическое оборудование подвергается сильному воздействию влаги, грязи, пыли, в современном троллейбусостроении проявляется тенденция размещения электрооборудования на крыше. В отличие от трамвая, имеющего постоянное заземление через стальные колеса и рельсы, троллейбус от земли изолирован резиновыми шинами. Поэтому при нарушении изоляции электрического оборудования троллейбуса от его металлического кузова существует опасность поражения пассажиров электрическим током во время их посадки в троллейбус или при выходе из него. Для предотвращения этого стремятся повысить надежность изоляции электродвигателя, электрических аппаратов, применяют специальные приборы, контролирующие возможное появление электрического потенциала на кузове троллейбуса. В процессе эксплуатации регулярно проводится проверка состояния изоляции токоведущих частей оборудования троллейбусов.
Тяговые электродвигатели троллейбусов имеют мощность 90… 170 кВт. Они являются коллекторными машинами постоянного тока. Появились также для троллейбусов тяговые электроприводы с асинхронными электродвигателями. Максимальная скорость троллейбусов до 70 км/ч. В больших городах применяются сочлененные троллейбусы с общим салоном для пассажиров.
Одно из перспективных направлений совершенствования трамваев и троллейбусов — создание подвижного состава с низким уровнем пола, получившего название низкопольного. Трамваем и троллейбусом с низким полом считается экипаж с высотой пола от дорожного полотна 280…350 мм (у трамвая высота пола считается от уровня головки рельсов).
Низкопольный пассажирский транспорт создает значительные удобства для пассажиров, уменьшает время для посадки и выхода пассажиров. Поскольку большая часть электрооборудования располагается под полом, создание низкопольного транспорта связано с некоторыми трудностями. Поэтому иногда применяют кузов с разным уровнем пола: низким в зоне входа и выхода пассажиров и более высоким в других зонах кузова, что дает возможность разместить тяговое электрооборудование. Для уменьшения габаритных размеров электродвигателей уменьшают их мощность, соответственно увеличивая их число. Применяют также конструкции моторколесной компоновки. Для снижения уровня пола также стремятся больше оборудования разместить на крыше.
Основные преимущества трамвая и троллейбуса перед автобусом — отсутствие выбросов в атмосферный воздух вредных загрязняющих веществ и возможность экономии электрической энергии за счет ее частичного возвращения при торможении. Управление электрическим транспортом проще, чем автомобильным. Достоинства наземного электрического транспорта послужили причиной его широкого использования в разных странах мира, особенно в странах Западной Европы, в России и странах СНГ, в некоторых странах Азии и Латинской Америки. В Европе после некоторого спада в использовании трамваев в середине XX в. отмечается его возрождение. Строительство новых путей и реконструкция старых трамвайных линий начаты в Германии, Франции, Бельгии, Швейцарии, Италии, Португалии, Канаде.
Реферат воздушные стрелки контактной сети
... воздушные стрелки, и все места, где контактный провод должен изменить своё направление. На одиночных воздушных стрелках наилучше расположение контактных проводов, образующих стрелку. ... выполняется у каждой тяговой подстанцией (ТП), поста секционирования ( ... воздушных линиях электропередач необходимо применять современные средства обслуживания. Питание и секционирование контактной сети Контактная сеть ...
Наиболее совершенным и комфортабельным видом общественного пассажирского транспорта в настоящее время является метрополитен — внеуличная железная дорога для массовых перевозок пассажиров.
Экономически выгодно использование метрополитенов при пассажиропотоках более 20 тыс. человек в час, что обычно наблюдается в городах с населением 1 млн. человек и больше. Исторически название этого вида транспорта произошло от французского metropolitain — столичный. Чаще всего линии метро прокладываются под землей, хотя бывают и участки наземных линий или на эстакадах. Первая подземная железнодорожная линия, построенная в Лондоне в 1863 г., была с паровозной тягой. Широкое развитие метрополитен получил после применения на нем электрической тяги, избавившей тоннели от дыма и копоти при применении паровой тяги.
Эффективность работы метрополитена во многом зависит от используемого подвижного состава. Электропоезда метро состоят из моторных или прицепных вагонов или только из моторных. Как и у пригородных электропоездов, в метро электропоезда составляются из отдельных секций, что позволяет менять число вагонов в поезде в зависимости от величины пассажиропотока.
Электроэнергия для питания поездов метро поступает через тяговую сеть. При этом токосъем может осуществляться от контактного рельса или от контактного провода. Из-за ограниченных размеров тоннеля сооружение контактной сети над движущимся поездом затруднительно, такой способ используется на наземных участках метрополитена. Поэтому наибольшее распространение получил способ подвода энергии к поезду через третий, так называемый, контактный рельс, проложенный сбоку вдоль основного рельсового пути на некоторой высоте от него (в Российской Федерации и странах СНГ — на 160 мм выше головки ходовых рельсов).
Нагонный токоприемник, расположенный на тележке моторных нагонов и скользящий при движении поезда по третьему рельсу, прижимается к нему снизу пружинами и снимает ток высокого напряжения. На всем протяжении контактный рельс должен быть закрыт электроизоляционным коробом таким образом, чтобы оставался доступ для токоприемника лишь снизу.
Воздушную контактную сеть в метро можно использовать в тех случаях, когда на конечных станциях поезд переходит на обычные железнодорожные пути и продолжает по ним движение по территории транспортной агломерации. Так работает метрополитен в некоторых городах Японии и Южной Кореи. Для электроснабжения метрополитенов до настоящего времени используется только система постоянного тока напряжением 600…1000 В при наличии контактного провода — напряжением 1 500 В. Для тягового электропривода поездов метро используются двигатели постоянного тока. Приводы с асинхронными электродвигателями пока не получили широкого распространения, хотя поезда московского метро последних серий оборудованы ими. Мощность тяговых электродвигателей поездов метрополитена составляет 100 кВт. Максимальная скорость поезда обычно 80…90 км/ч, в некоторых странах — до 100 км/ч. Полная обособленность метрополитена от других видов транспорта позволяет организовать движение поездов с очень малыми интервалами между ними — до 20…30 с, что требует высокого уровня автоматизации.
Проектирование подземной линии метрополитена
... работ и качество материалов изысканий соответствуют требованиям «Инструкции по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей» ... метрополитена. Для обеспечения строительства электроэнергией и водой строительная площадка подключается к городской сети электроснабжения ... днепровской эпохи залегают под московскими песками ...
На электромобилях используют электродвигатель, получающий Возможно также использование одновременно с бортовым источником энергии накопителей, которые могут запасать энергию при торможении, а затем расходовать ее при разгоне, экономя таким образом энергию источника. В качестве накопителей перспективным представляется использование конденсаторов большой емкости с большими допустимыми токами заряда и разряда. Применение в качестве накопителей маховиков в настоящее время не признается целесообразным. Еще один вариант совершенствования электромобилей — применение на них гибридных силовых установок, сочетающих бортовой источник электроэнергии и тепловой двигатель относительно небольшой мощности с электрическим генератором. Такое сочетание позволяет значительно повысить запас хода транспортного средства.
При эксплуатации подобного гибридного транспорта выброс выхлопных газов в атмосферу происходит, но количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ в несколько раз меньше, чем у автомобилей. Удачной иллюстрацией гибридного транспорта могут служить троллейбусы-автобусы, выполненные по схеме дуобуса (DUO-BUS).
На базе автобусного кузова устанавливается тяговый привод троллейбуса с электродвигателем постоянного или переменного тока, получающий энергию от двухпроводной контактной сети. Имеется также дизель, обычно размещенный в задней части кузова, с синхронным электрическим генератором на общем валу.
При отсутствии контактной сети водитель запускает дизель, и тяговый двигатель получает питание от синхронного генератора. Для приема энергии рекуперации при торможении дуобуса и улучшения динамики разгона при пуске устанавливается аккумуляторная батарея. Таким образом экологическая чистота троллейбуса сочетается с маневренностью и автономностью автобуса.
Монорельсовый бесколесный транспорт может обеспечить очень высокие скорости при сообщениях между городами и странами, обеспечивая при этом высокую безопасность движения и комфортабельность. Для этого используется принцип магнитного подвешивания подвижного состава над специально спроектированной эстакадой.
Движение состава обеспечивается применением линейных электродвигателей. Применение такого типа электрического транспорта требует очень высокого уровня автоматизации с применением микропроцессорных систем управления режимами движения. Эксплуатируемых монорельсовых дорог с магнитным подвешиванием в мире в настоящее время нет, хотя действуют экспериментальные полигоны для отработки практических вариантов их создания. Наиболее совершенным является экспериментальный полигон Transrapid в ФРГ, на котором достигнута скорость поезда 482 км/ч.
3. Краткое описание процесса электроснабжение метрополитена
Электроснабжение метрополитена происходит следующим образом: трехфазный ток напряжением 6-8 кВ от энергосистемы города поступает по высоковольтной линии на тяговую или тяговопонизительную (совмещенную) подстанцию и оттуда после преобразования к местам потребления.
Электроснабжение электрифицируемого участка железной дороги
... Схема внешнего электроснабжения электрифицированной железной дороги должна обеспечивать питание тяговых подстанций на условиях, предусмотренных для потребителей с электроприёмниками первой категории, т. е. выход из работы одной из подстанций (секции шин) ...
Питание контактного рельса электрическим током производится по кабелям, идущим от шин постоянного тока тяговой подстанции. Обратным проводом служат ходовые рельсы, от которых ток по кабелю возвращается на тяговую подстанцию.
Согласно ПТЭ напряжение постоянного тока на щитах тяговой подстанции должно быть не более 975 В, а на токоприемнике ЭПС не менее 550 В. Рабочая поверхность контактного рельса возвышается над верхом головки ходовых рельсов на 160+-6 мм. Расстояние от рабочей грани ближайшего ходового рельса до оси контактного рельса составляет 690 +-8 мм.
Для зашиты людей от случайного поражения током контактный рельс на всей протяженности сверху и с боков закрываемся защитным коробом, изготовленным из дерева или другого изоляционного материала.
Для возможности отключения того или иного участка контактного рельса при повреждении или ремонте контактной сети его секционируют, т.е. делят на отдельные изолированные секции (участки).
Между секциями образуется воздушный промежуток, который поезд проходит с выключенными двигателями.
Контактный рельс должен быть электрически изолирован от ходового рельса и конструкций тоннелей. Длина контактных рельсов составляет 12,5 и 25 м. В тоннелях на прямых и кривых участках пути радиусом 300 м и более они свариваются в плети длиной до 100 м. а на открытых наземных участках главных путей до — 37,5 м. Во избежание угона контактный рельс закрепляют противоугонами.
4. Система электроснабжения метрополитена
Электроснабжение метрополитена осуществляется от энергосистемы города трехфазным переменным током частотой 50 Гц, напряжением 6 или 10 кВ. Электроприемники метрополитена в соответствии с ПУЭ относятся к 1-й категории нагрузок, и их электроснабжение должно быть осуществлено от двух независимых источников питания. Подстанции метрополитена подключают к районным подстанциям энергосистемы города кабельными линиями 6-10 кВ.
Подстанции метрополитена, от которых осуществляется питание силовых и осветительных нагрузок подземных линий, в нормальном режиме должны получать питание от двух источников электроэнергии секции шин РУ 6 — 10 кВ. Это необходимо для предотвращения даже кратковременного перерыва электроснабжения таких ответственных нагрузок, как освещение станций, вестибюлей и переходов, а также эскалаторов. Подстанции, от которых производится питание тяговых нагрузок, могут получать его от одного источника электроэнергии, при отключенном, но постоянно готовом к включению резервном источнике.
На метрополитенах управление всеми выключателями линий выполняют энергодиспетчеры с помощью устройств телемеханики, поэтому по условиям эксплуатации АВР на вводах подстанции, как правило, не предусматривается. Объясняется это тем, что ответственные потребители надежно обеспечены бесперебойным электроснабжением от двух источников электроэнергии.
Кратковременный перерыв электроснабжения тяговых устройств от одной подстанции, хоть и не желателен, но к перебою движении не приводит, т.к. питание тяговой сети будет продолжаться от других параллельно работающих подстанций. Заметим, что независимо от наличия АВР при снятии и восстановлении напряжения требуется поочередное включение выпрямительных установок, и поэтому все операции возлагаются на энергодиспетчера. На наземных тяговых подстанциях Тбилисского метрополитена питающие линии 6-10 кВ оборудованы устройствами АВР в соответствии с требованиями энергоснабжающей системы.
Проектирование тяговой подстанции постоянного тока
... одним из силовых элементов систем электроснабжения электрифицированных железных дорог. Они осуществляют преобразование не только уровня напряжения, но и рода тока (тяговые подстанции постоянного тока). Проектирование тяговых подстанция- это сложная и ответственная задача, ...
С позиции надежности электроснабжения рассматриваются как нормальные, так и вынужденные режимы. Оценивается пропускная способность, и мощность основных элементов системы. Этим объясняется применение параллельных питающих линий, установка резервных устройств, а также запасы по мощности. Стремятся к тому, чтобы при возникновении вынужденного режима в системе происходило наименьшее число переключений.
Существует две системы питания тяговой сети. Централизованная (сосредоточенная) и децентрализованная (рассредоточенная).
При централизованной системе применяют наземные тяговые и наземные или подземные понизительные подстанции. Питающие линии 6-10 кВ подходят к наземной тяговой подстанции, от которой электроэнергия поступает на понизительные подстанции.
Т.о. тяговые подстанции являются опорными распредпунктами электроснабжения метрополитена.
Для децентрализованной системы характерны совмещенные тяговопонизительные подстанции расположенные под землей, вблизи станций (на станциях).
По сравнению с централизованной децентрализованная система имеет такие преимущества как: сокращение потерь электроэнергии в тяговой сети и потерь напряжения до токоприемника поезда, уменьшение блуждающих токов и разности потенциалов «рельсы-земля», повышение надежности защиты контактной сети от токов КЗ.
Классификация подстанций:
- Тяговая (Т)
- Понизительная (ПП)
- Совмещенная тяговопонизительная (СТП).
Электроснабжение одной тяговой подстанции, где А и Б — источники электроэнергии разных секций одной или двух ПС
Электроснабжение двух тяговых подстанций по двум питающим линиям и перемычке
Электроснабжение двух тяговых подстанций по четырем радиальным линиям
Электроснабжение двух понизительных подстанций по четырем радиальным линиям
Питание ПП по двум линиям и двум перемычкам
Принципиальная схема электроснабжения совмещенной тяговопонизителной подстанции
Питание двух СТП и одной ПП
На подстанциях метрополитенов используются электромагнитные и вакуумные высоковольтные выключатели, трансформаторы сухого исполнения с естественной циркуляцией воздуха различных мощностей, выкатные предохранительные тележки и т.п. Питание контактной сети осуществляется от РУ-825 В, в которых используются быстродействующие автоматические выключатели ВАБ-28, ВАБ-42,43, ABB UD-4 и др., телеуправляемые линейные разъединители, шинные разъединители ручного привода. В распредустройствах 0,4; 0,23 кВ (127В) используются автоматические выключатели различных типов.
Координация работы, как оборудования, так и службы электроснабжения метрополитенов возлагается на энергодиспетчеров.
В их обязанности входит:
- контроль нормальных схем питания устройств и потребителей
- производство оперативных переключений, руководство при переключениях
- координация действий электротехнического персонала
- принимает и согласовывает заявки на производство работ
- оперативная ликвидация аварийных ситуаций
- выдача приказов и разрешений для производства работ
и многое другое
Помощниками диспетчеров являются щиты с мнемо-схемами всех объектов на линии, телесигнализацией и отображением действий защит и других процессов.
Электроснабжение населенных пунктов, предприятий и зданий
... зависит от взаимосвязи между всеми элементами сети, включая местоположение трансформаторной подстанции, длину и сечение наружных питающих линий. Питание жилых домов высотой до 5 этажей ... обслуживания, i конструктивные и планировочные особенности здания. Кроме того, схема электроснабжения должна обеспечивать применение индустриальных методов монтажа. Необходимость рационального построения схемы ...
5. Общая схема электроснабжения тяговых сетей
электрический транспорт метрополитен сеть
Система электроснабжения электрического транспорта, как правило, является частью энергосистемы. Энергосистема объединяет в себе несколько электростанций, подстанций, электрических и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии.
Задачей системы электроснабжения электрического транспорта является прием, преобразование и распределение электроэнергии, потребляемой э. п. с.
Принципиальная схема электроснабжения изображена на рис. Электростанция 1 вырабатывает трехфазный переменный ток, напряжение которого на трансформаторной подстанции 2 повышается до уровня, необходимого для передачи электроэнергии на дальние расстояния по линиям электропередачи (ВЛ) 3 энергосистемы. Вблизи района потребления уровень напряжения снижается на трансформаторной подстанции 4, и затем воздушными линиями или трехфазными кабельными линиями J энергия подается на тяговую подстанцию (ТП) 6.
Общая схема электроснабжения: I — внешнее электроснабжение; II — внутреннее электроснабжение
На электростанциях переменный трехфазный ток вырабатывается на напряжениях 3,15; 6,3; 10,5; 21 кВ. Уровень напряжения в ВЛ обычно составляет 35; 110; 220; 330; 500; 750 кВ.
Для питания тяговых подстанций в России применяют следующие напряжения (ГОСТ 721-77): 6,3; 10,5; 35; 110 (158) и 220 кВ. Напряжение до 35 кВ используется для питания выпрямительных подстанций относительно небольшой мощности (до 25 MB * А).
Питающие вводы тяговых подстанций наземного городского электрического транспорта и метрополитена выполняются, как правило, трехфазными кабельными линиями напряжением 6,3 и 10,5 кВ.
Электроподвижной состав 9 через подвижной контакт (токоприемник) соединяется с контактной сетью 8, а через колеса — с рельсовой сетью 10. В системе электроснабжения метрополитена роль контактной сети выполняет контактный рельс. Контактная сеть соединяется с положительной шиной тяговой подстанции питающей линией 7 (для ГЭТ — положительная питающая линия).
Рельсовая сеть соединяется с отрицательной шиной тяговой подстанции отсасывающей линией 11 (для ГЭТ — отрицательная питающая линия).
Комплекс питающих и отсасывающих линий образует соответственно питающую и отсасывающую сети. Для безрельсового городского электрического транспорта (троллейбуса) вместо рельсов как проводников тока применяется второй контактный провод, и, следовательно, контактная сеть троллейбусного пути каждого направления выполняется двухпроводной.
Питающая линия в троллейбусной сети соединяет положительную шину тяговой подстанции с положительным контактным проводом, а отсасывающая линия соединяет отрицательную шину тяговой подстанции с отрицательным контактным проводом.
В системе электроснабжения электрического транспорта можно выделить две основные части: внешнее и внутреннее электроснабжение.
Внешнее электроснабжение включает в себя все устройства от электрической станции до первичных шин тяговой подстанции.
Внутреннее электроснабжение включает в себя тяговую подстанцию и тяговую сеть.
6. Тяговые подстанции метрополитена
Метрополитен как электроприемник относится к потребителям I категории, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства и др. Этим определяются требования к системе внешнего электроснабжения тяговых подстанций метрополитенов, схемам питания и защиты тяговой сети, использованию пожаро- и взрывобезопасного оборудования, имеющих высокие показатели надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей допускается лишь на время, необходимое диспетчеру для включений или переключений в распределительных устройствах 6…10 кВ подстанций по системе телеуправления или автоматического ввода резервного питания.
Общая схема электроснабжения Московского метрополитена
На отечественных метрополитенах применяют две системы электроснабжения тяговой сети: централизованная и децентрализованная. Первая из них получила распространение в начальный период развития метрополитенов. Электроснабжение тяговых сетей при централизованной системе питания осуществляется от наземных тяговых подстанций. Расстояние между ними принимается возможным по условиям обеспечения защиты тяговой сети и минимально допустимого напряжения на токоприемниках поезда.
При децентрализованной системе электроснабжения подстанции размещают, как правило, у каждой пассажирской станции в местах приложения максимальных тяговых нагрузок.
Такая тяговая подстанция соединяется с понизительной, обеспечивающей питание силовых установок (эскалаторов, вентиляторов, насосов) и освещения, в одну совмещенную тяговопонизительную подстанцию (СТП).
Электроснабжение потребителей подземных линий метрополитена предусмотрено от подземных тяговых подстанций глубокого или мелкого заложения. Проектирование наземных подстанций допускается при обосновании необходимости подобного ее расположения.
В настоящее время при проектировании тяговых подстанций предусматривают питание электроэнергией от двух независимых источников энергосистемы города через смежные подстанции метрополитена. В последнем случае одним из источников питания следует использовать электростанцию.
Структурные схемы двух тяговых подстанций метрополитена ТП1 и ТП2, питающих смежные участки тяговой сети. Напряжение 10 (6) кВ от источников РП1 и РП2 подводится по вводам / к одной секции шины через распределительные устройства РУ 10 (6) кВ 2, которые выполняют с одинарной секционированной системой шин. К другой секции шин подключено питание от смежной подстанции по отходящей линии (перемычке) 4. В нормальном режиме секции шин работают раздельно. Для приема и распределения электроэнергии на тяговых подстанциях метрополитена применяют комплектные распределительные устройства (КРУ) типа К-104м, выполненные по типовым схемам главных цепей. РУ 10 кВ ввода и преобразовательного агрегата оборудуют вакуумными выключателями типа ВВЭ-М-10-630, трансформаторами тока для подключения комплектов защиты, измерительных приборов и устройств учета энергии.
Для обеспечения безопасности обслуживания оборудования с двух сторон выключателя располагают штепсельные разъединители, а со стороны ввода — заземляющий разъединитель с приводом и передаточным механизмом, представляющим систему тяг и рычагов.
Коммутационные аппараты, приборы, устройства автоматики и защиты, соединенные между собой в соответствии с электрической схемой, располагают в шкафу КРУ или КСО. На выдвижном элементе шкафа устанавливают выключатель и разъемные контакты цепи. В рабочем положении разъемные контакты замкнуты. При выполнении технического обслуживания выдвижной элемент с выключателем полностью извлечен из шкафа, контакты всех цепей разомкнуты. Неподвижные контакты, установленные в шкафу стационарно, закрываются специальными шторками, исключающими доступ к токоведущим частям. Заземляющий разъединитель включается при ремонтном положении выдвижного элемента.
Схема РУ 10 кВ, обеспечивающая подключение к шинам тягового трансформатора, отличается отсутствием трансформатора тока и элементов защиты от замыканий на землю.
Преобразовательные агрегаты (тяговые трансформаторы Т2 и ТЗ и выпрямители), число и мощность которых определяют исходя из тяговой нагрузки, подключают к 1-й секции шин. На тяговых подстанциях предусматривают установку сухих трансформаторов, обладающих рядом преимуществ: повышенной электрической и механической прочностью, пожаробезопасностью, повышенным классом нагревостойкости (до 350°С), что позволяет рекомендовать их к применению в тяжелых условиях работы, особенно в закрытых и подземных помещениях. Трансформаторы серии ТСЗП выполнены по схеме соединения «звезда-треугольник» и предназначены для работы с мостовыми выпрямителями. Основные параметры трансформаторов серии ТСЗП и мостовых выпрямителей для тяговых подстанций метрополитена даны в таблицах.
Распределительное устройство, обеспечивающее присоединение выпрямителя к шине +825 В, оборудовано катодными быстродействующими автоматическими выключателями 7 типа ВАБ-43 и разъединителем с заземляющим ножом. Подключение выпрямителя к шине -825 В осуществляется через разъединитель 6. Ячейки 8 линейных выключателей РУ 825 В также оборудуются быстродействующими автоматическими выключателями с максимальной токовой защитой.
На совмещенных тяговопонизительных подстанциях питание силовых и осветительных электроприемников предусмотрено от двух трансформаторов для каждого вида приемников. Трансформаторы подключают к разным секциям шин 10 кВ. На рис. 5 обозначены Т01 и Т02 — трансформаторы освещения, ТС1 и ТС2 — трансформаторы собственных нужд подстанций. Каждый трансформатор в аварийном режиме обеспечивает потребную мощность с учетом допустимой перегрузки. В рабочем режиме электроснабжение потребителей происходит от Т02 и ТС2. Переключение на резервное питание происходит автоматически.
Схема тягового электроснабжения метрополитена
Схема наземной тяговой подстанции метрополитена
7. Сооружения и устройства электроснабжения метрополитена
Устройства электроснабжения должны обеспечивать:
- Надёжное электроснабжение электроподвижного состава для движения поездов с установленными скоростями и интервалами между поездами при требуемых размерах движения;
- Надёжное электропитание всех потребителей метрополитена и иметь необходимый резерв.
На городской подземной ж.д. все процессы, связанные с перевозкой пассажиров и их обслуживанием, электрифицированы. Петербургский метрополитен— крупный потребитель электроэнергии, сравнимый с целым регионом, таким как, например, Псковская или Новгородская области.
Основными потребителями электрической энергии на метрополитене являются:
1. тяга поездов—самый ёмкий потребитель, доля расхода электроэнергии для движения поездов составляет около 67% от общего её потребления. Тяговая нагрузка отличается большой неравномерностью, значительными, но кратковременными токами при пуске поезда, изменением нагрузки в течение суток с максимальным значением в «часы пик»;
2. электроприводы эскалаторов, потребляющие около 6% от общего расхода электроэнергии, характер нагрузки достаточно стабилен, кроме момента запуска эскалатора, особенно при пуске эскалатора с пассажирами на подъем, когда пусковая мощность превышает номинальную в два-три раза;
3. устройства автоматики и телемеханики движения поездов, нагрузка и расход энергии которыми сравнительно малы, но значение их для обеспечения графика и безопасности движения велико;
4. освещение станций, вестибюлей, переходов, служебных помещений, на которое расходуется примерно 10% электроэнергии. Освещенность должна соответствовать санитарным нормам и требованиям архитектурного оформления станций. В настоящие время, на станциях основном применяются более экономичные люминесцентные, ртутные и натриевые лампы, для освещения тоннелей—лампы накаливания, а стрелок-люминесцентные лампы;
5. вентиляционные и насосные установки, потребляющие около 10% электроэнергии;
6. предприятия, обеспечивающие содержание и ремонт сооружений и устройств хозяйства метрополитена, они потребляют около 4% электроэнергии;
7. силовые нагрузки на станциях и в тоннелях (уборочные машины, электроинструменты, сварочные аппараты, механизмы для путевых и других работ и т.д.).
Чёткость и бесперебойность перевозки пассажиров зависит от обеспечения метрополитена электроэнергией, поэтому Правила технической эксплуатации предъявляют к электроснабжению требование безусловной надёжности.
Все без исключения потребители получают электроэнергию от подстанций метрополитена, которые подключены к подстанциям или электростанциям городской электросистемы-Ленэнерго.
Тяговые подстанции питают тяговую сеть 825 В, а понизительные подстанции—остальных потребителей. На Петербургском метрополитене тяговые подстанции объединены с понизительными и образуют совмещённые тяговопонизительные подстанции (СТП), имеются отдельно стоящие понизительные подстанции—вестибюльные (ВПП), тоннельные (ТПП), деповские (ДПП).
Существует два варианта реализации схемы питания тяговой сети—централизованная децентрализованная (рассредоточенная) система.
При централизованной системе наземные тяговые подстанции размещаются на максимально возможном расчётном расстоянии друг от друга, чем достигается уменьшение их числа и расходов на строительство.
Каждая тяговая подстанция питает контактную сеть нескольких перегонов.
На петербургском метрополитене впервые в отечественной практике метростроения была применена децентрализованная система электроснабжения тяги поездов, при которой совмещенные тяговопонизительные подстанции, сооружаются, как правило, непосредственно на каждой станции.
Совмещенные тяговопонизительные подстанции размещаются или на части среднего зала станции (например, «Владимирская»), или, в большинстве случаев, на продолжении среднего зала станции между тоннелями главных путей, возможно, их расположение в специальной выработке рядом со станцией (например, «Кировский завод»).
Надёжность децентрализованной системы питания оценивается выше, чем централизованной за счёт приближения подстанций к потребителю электроэнергии и сокращения протяжённости питающих его к5абельных линий, а значит и снижения потерь электроэнергии.
Контактный рельс каждого главного пути перегона—фидерная зона—получает питание от тяговопонизительных подстанций соседних к ним станций. Для разделения фидерных зон между собой контактный рельс на главном пути перегона перед платформой каждой станцией по ходу движения поезда имеет неперекрываемый воздушный промежуток (токораздел) длинной не менее 14 м между концами металлических частей рельса.
Тяговая сеть включает в себя:
- контактную сеть, состоящую из питающих кабельных линий-фидеров-, соединяющих шину положительной полярности распределительного устройства (РУ) 825 В подстанций с контактным рельсом, контактного рельса, разъединителей, быстродействующих выключателей, кабельных перемычек, линейных разъединителей;
- отсасывающую сеть, включающую в себя ходовые рельсы, дроссель-трансформаторы, подключенные к ходовым рельсам, кабельные линии, соединяющие дроссель-трансформаторы с шинной 825 В отрицательной полярности на подстанции.
На Петербургском метрополитене надёжность тяговой сети возрастает за счёт размещения совмещённых тяговопонизительных подстанций на каждой станции (на пересадочных узлах «Технологический институт 1-2» и «Площадь Восстания—Маяковская» одна подстанция обслуживает обе станции).
Повышение надёжности тяговой сети обеспечивается резервированием не только в построении схем и наличием резервных фидеров, но и установкой на тяговопонизительных подстанций резервного оборудования, а также его модернизацией или применением новых современных устройств.
На всех совмещённых тяговопонизительных подстанциях Петербургского метрополитена установлено современное оборудование—сухие трансформаторы с кремнийорганической изоляцией (ТСЗП) взамен маслонаполненных трансформаторов; мощные полупроводниковые кремниевые выпрямители, способные пропускать ток в несколько тысяч ампер (УВКМ); быстродействующие автоматические выключатели на фидерах 825 В, отключающие участок сети при коротком замыкании за сотые доли секунды (ВАБ); высоковольтные электромагнитные (ВЭМ) и вакуумные (ВТТЭ) выключатели 6, 10кВ; разъединители с моторным приводом и т.д.
Применяется также система телеуправления объектами тяговопонизительных подстанций, выполненная на современной элементной базе.
Надёжность электроснабжения подвижного состава в значительной степени определяется применяемыми системами зашиты тяговой сети от токов короткого замыкания (КЗ) и перегрузок. Токи КЗ, значение которых может колебаться от нескольких тысяч до десятков тысяч ампер, оказывают на аппаратуру, кабельную сеть термическое и динамическое воздействие, зависящие от величины тока и времени его протекания.
Для уменьшения, а порой и предотвращения негативных последствий от протекания токов КЗ применяется зашита, действие которой должно быть надёжным, а аппараты должны обладать необходимой чувствительностью, избирательностью (селективностью), быстродействием, обеспечивая тем самым ограничение токов КЗ и сокращение времени их воздействия.
Непрерывный контроль на всех четырёх линиях Петербургского метрополитена осуществляет электродиспетчерский пункт, состоящий из пяти электродиспетчерских кругов, два из которых обслуживают первую линию.
На метрополитенах России для питания электроподвижного состава применяется тяговая сеть постоянного тока с напряжением на токоприемниках электровагонов подвижного состава 750 В.. Такое напряжение является оптимальным, сравнение с зарубежными метрополитенами, применяющими контактный рельс в качестве токопровода положительной полярности, показывает, что большинство из них также установили напряжение 750 В, а некоторые даже менее— 600-650 В.
Если в качестве токопровода положительной полярности используется контактный провод, напряжение принимают до 1500 В. Однако применение контактного провода вместо контактного рельса связано с увеличением расходов на сооружение тоннелей увеличенного диаметра и усложнением обслуживания контактного провода, поэтому такое решение должно быть обосновано вескими причинами (например, в Париже некоторые линии метро выходят на окраине города на поверхность и продолжаются в пригородные районы).
Тяговые и совмещенные тяговопонизительные подстанции должны иметь защиту от проникновения в контактную сеть токов, нарушающих нормальное действие устройств СЦБ и связи.
Использование ходовых рельсов в качестве обратного, отсасывающего токопровода приводит к наличию разности потенциалов между точками поступления в рельсы тягового тока—колёсные пары подвижного состава—и точками подключения идущих на тяговую подстанцию отсасывающих кабелей—у дроссель-трансформаторов. Часть тягового тока стекает с рельсов и проходит по параллельной цепи: по телу тоннеля, металлоконструкциям, оболочкам кабелей и т.д. и возвращается в ходовые рельсы в районе отсоса тягового тока на подстанцию к заземлённому контуру. Эта часть тягового тока называется блуждающим током, который в местах контактных зон может вызвать электрокоррозию металлических элементов конструкций, сооружений.
Разнообразие используемого электрооборудования и устройств, схем их подключения, противоречивость и жёсткость требований к эксплуатации усложняет защиту подстанции, контактной и кабельной сети от токов КЗ, перенапряжений и перегрузок, превышающих установленные нормы. Действие защиты в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ней, важны для повышения надёжности электроснабжения.
Всё это приводит к необходимости применения различного вида защит. Например, тяговая сеть оснащена:
- для защиты от токов КЗ в цепи тягового агрегата—максимальной токовой защитой без выдержки времени;
- кремниевые выпрямители дополнительно защищаются от перегрузок максимальной токовой защитой с выдержкой времени в несколько секунд;
- специальной токовой защитой шин РУ-825 В от короткого замыкания их на землю;
- на фидере 825 В установлены быстродействующие выключатели (ВАБ), которые реагируют на скорость нарастания тока КЗ и отключает повреждённый участок при токе меньшем, чем ток установки выключателя;
- специальной защитой фидерных кабелей—токовой защитой кабелей—в случае пробоя кабеля на свинцовую оболочку;
- на напряжённых перегонах в связи с появлением зон контактной сети, на которых ток КЗ сопоставим с максимальным током нагрузки (что затрудняет выбор тока установки автоматических выключателей на смежных подстанциях, питающих эту фидерную зону) применяется потенциальная защита, реагирующая на снижение напряжения при котором замыкании ниже уровня 450 В;
— Метрополитен, как потребитель электроэнергии, отнесён к первой категории особой группы электроприемников, ибо бесперебойное его энергообеспечение в аварийных ситуациях необходимо для предотвращения угрозы жизни людей. Надёжность доставки такому потребителю электроэнергии обеспечивается питанием от трёх независимых источников энергосистемы.
Прокладка новых кабелей всех типов, в том числе других ведомств в тоннелях и на наземных участках производится с разрешения начальника метрополитена.
Насыщенность метрополитена многообразным оборудованием различного назначения, применение систем автоматического управления устройствами и телемеханики предполагает наличие кабельных линий значительной протяженности. В среднем на один километр линии в двухпутном исчислении приходится почти сто километров кабелей.
В тоннелях и притоннельных сооружениях, в основном, применяются бронированные кабели без защитного покрова или с покровом из поливинилхлорида, а в технологических помещениях—небронированный в металлических оболочках или с оболочкой из поливинилхлорида.
Кабели везде, кроме помещений для пассажиров, прокладываются открыто, без ограждений.
В тоннелях для удобства обслуживания и повышения оперативности устранения возможных неисправностей и безопасности работников порядок размещения кабелей регламентирован по назначению и величине напряжения в них, силовые и контрольные-по левой стороне туннеля по направлению движения, а кабели АТДП (автоматики и телемеханики движения поездов), связи и отсасывающих линий—по правой стороне. Переход кабелей на другую сторону тоннеля осуществляется только по его своду. Кабели с большим напряжением должны укладываться вверху, взаиморезервируеммые кабели прокладывают в разных перегонных туннелях.
На всех без исключения кабелях в определённых проектом местах и через установленное расстояние вывешивается бирки с указанием номера, марки, напряжения и адреса (назначения) кабеля.
8. Схемы питания контактной сети
В зависимости от количества питающих путей схемы питания контактной сети могут быть одно- и многопутные. При этом возможно использование как одностороннего, так и двухстороннего питания.
На однопутных участках получили распространение схемы одностороннего раздельного, консольного и встречно-консольного питания. Используется также и двухстороннее питание.
На двухпутных участках — схемы раздельного, узлового, встречно-консольного, встречно-кольцевого и параллельного питания.
Выбор способа питания контактной сети связан с конкретными показателями ее работы — надежностью и экономичностью. Обеспечение надежности достигается секционированием контактной сети и автоматизацией сборки схем, экономичности — уменьшением потерь электрической энергии и равномерной нагрузкой контактной сети отдельных участков и путей.
Схемы питания контактной сети показаны на рисунке
Однопутный участок. Контактная сеть делится на две секции (изолирующим сопряжением или нейтральной вставкой), и каждая секция питается от подстанции через свой питающий фидер. При повреждении какой-либо секции отключается только эта секция. При консольной схеме участок питается от одной подстанции с одной стороны. При повреждении питание снимается со всего участка. При встречно-консольной схеме участок питается от одной подстанции с одной стороны. На каждом участке — свой питающий фидер. В случае отключения одной из подстанций участок оказывается без питания.
Схемы питания контактной сети однопутного участка
Двухпутный участок. Раздельная схема питания обеспечивает питание каждого пути независимо друг от друга. В связи с этим уменьшается общее сечение контактной подвески, что приводит к увеличению потерь электрической энергии. В то же время надежность данной схемы питания выше по сравнению с другими схемами. Узловая схема питания выполняется с помощью постов секционирования. В этом случае потери электрической энергии уменьшаются за счет возможного увеличения сечения контактной подвески. При повреждении контактной сети исключается из работы не вся межподстанционная зона, а лишь поврежденный участок между подстанцией и постом секционирования.
