Пояснительная записка (Техническое перевооружение тяговой подстанции Ин), страница 2

Согласно [2] применение отделителей и короткозамыкателей при проектировании новых ТП не допускается. Также, поскольку ОД и КЗ промышленностью не выпускаются, при неисправности какого-либо элемента конструкции, необходимо в случае отсутствия запасных частей делать специальный заказ нетиповой детали, что увеличивает себестоимость обслуживания и время восстановления энергоснабжения в нормальном режиме.

Для защиты электрооборудования тяговой подстанции от грозовых и коммутационных перенапряжений установлены ограничители перенапряжения (ОПН) типа ОПН-П1-220/163/10. Они были установлены в 2007 году вместо морально устаревших вентильных разрядников. Конструктивно ОПН выполнены в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов, заключенного в полимерную покрышку. Покрышка представляет собой стеклопластиковую трубу с нанесенной на нее защитной ребристой оболочкой из кремнийорганической резины. Защитное действие обусловлено тем, что при возникновении перенапряжения в сети через ОПН протекает значительный импульсный ток в следствии высокой нелинейности варисторов, в результате чего величина перенапряжения снижается.

1. Описание действующей схемы распределительного устройства 35 кВ

РУ-35 кВ используется для питания РУ-10 кВ. Является открытым и выполнено с одинарной, секционированной выключателем, системой шин. Шины РУ-35 кВ получают питание от тяговых трансформаторов и подсоединены к ним через вводные выключатели типа ВМК-35Э-16/1000 и разъединители типов РНДЗ-2-35/1000 и РНДЗ-1-35/1000.

Выключатель – коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах. ВМК – маломасляный выключатель. В таких выключателях, в отличии от баковых, масло используется только для дугогашения. Но тем не менее такие выключатели морально устарели в сравнении с вакуумными, либо элегазовыми выключателями. У масляных выключателей намного меньше коммутационный ресурс, низкая взрыво – и пожаробезопасность, требуется контроль уровня и состояния масла, даже в случае отсутствия коммутаций, что связано с естественным старением масла, насыщением его влагой. Следовательно, заметно большие эксплуатационные расходы по сравнению с вакуумными, либо элегазовыми выключателями.

Рисунок 1.2 схема ОРУ-35 кВ

К шинам для контроля уровня напряжения и ведения учета потребления электроэнергии подключены, через шинные разъединители типа РНДЗ-2-35/1000, однофазные трансформаторы напряжения типа ЗНОМ-35.

Шины секционированы выключателем типа ВМК-35Э и двумя разъединителями типа РНДЗ-1б-35/1000. Секционный выключатель и разъединители включены, а вводной выключатель со стороны Т1 отключен. Таким образом РУ-35 кВ получает питание только от Т2.

РУ-35 снабжает электрической энергией РУ-10 кВ с помощью понизительных трансформаторов типа ТМ-6300/35/10, которые подключены к шинам РУ-35 кВ, через выключатели типа ВМК-35Э и шинные разъединители типа РНДЗ-2-35/1000.

Для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений установлены ограничители перенапряжения типа ОПН-35 КС. Установлены в 2007 году. Остальное оборудование в работе с момента пуска ТП в работу.

Как видно на схеме, изображенной на рисунке 1.2, непосредственно от шин 35 кВ отходящих к потребителям питающих фидеров нет. И единственной задачей РУ-35 кВ является питание РУ-10 кВ. Такая система экономически и технически нецелесообразна, вследствие увеличения потерь электрической энергии в сборных шинах 35 кВ и понизительном трансформаторе 35/10 кВ. Также поскольку увеличено количество электроустановок, общая надежность тяговой подстанции снижена, а расходы на обслуживание увеличены, чем если бы у тягового трансформатора на обмотке низшего напряжения изначально было 10 кВ.

1. Описание действующей схемы распределительного устройства 10 кВ

РУ-10 кВ предназначено для питания нетяговых районных потребителей. Оно выполнено с одинарной, секционированной выключателем, системой шин.

Рисунок 1.3 схема КРУН-10 кВ

На шины РУ-10 кВ подается энергия от двух понизительных трансформаторов через ячейки ввода, расположенных на выкатных элементах. Они включают в себя трансформаторы тока типа ТПЛ-10 и выключатели типа ВМП-10-20/1000. Для безопасного произведения ремонта используются заземляющие ножи.

Для контроля уровня напряжения, производства релейной защиты и учета электроэнергии имеются блоки трансформаторов напряжения, которые также расположены на выкатных элементах. Они включаются в себя ТН типа НАМИ-10, предохранители и ограничители перенапряжения.

От шин РУ-10 кВ энергия к потребителям идет по питающим фидерам, расположенным на выкатных элементах. Такая ячейка включает в себя выключатель типа ВМП-10 для включения-отключения фидера, трансформаторы тока с литой изоляцией типа ТПЛ-10, ТПОЛ-10, ТЛО-10, которые используются для подключения защит и измерительных приборов. Заземляющий нож для безопасного производства ремонтных работ. На выходе кабельной вставки установлен трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗЛ-10. Это специальный трансформатор, который предназначен только для питания защиты от замыкания на землю жил кабеля. В таблице 1.1 указано назначение фидеров 10 кВ.

Таблица 1.1 – назначение фидеров 10 кВ

Для случая, при котором питание на шины будет подаваться только с одного трансформатора, предусмотрена ячейка секционного выключателя. Она включает в себя выключатель типа ВМП-10. В нормальном режиме этот выключатель находится в отключенном состоянии.

Также для целей резервирования предусмотрена ячейка ТСН, в которой установлен трансформатор типа ТМ-160. Она также включает в себя выключатель и трансформатор тока. ТСН был установлен в 2008 году на замену ТСЗН-100.

Все измерительные трансформаторы тока включены по схеме неполная звезда. Это было сделано для экономии финансовых ресурсов при строительстве.

Все оборудование, за исключением ТТ типа ТЛО-10 в ячейке секционного выключателя и ячейки ТН, в работе с момента пуска подстанции.

1. Описание действующей схемы распределительного устройства напряжением 27,5 кВ

РУ-27,5 кВ предназначено для питания тяговой сети переменного тока, нетяговых железнодорожных потребителей по линиям два провода-рельс (ДПР). От трансформаторов собственных нужд (ТСН) получает электрическую энергию потребители самой тяговой подстанции: аккумуляторная батарея, освещение, обогрев приводов итд; и также линии сигнализации, централизации, блокировки (СЦБ).

РУ-27,5 кВ имеют двухфазную рабочую, секционированную разъединителями, и обходную системы шин. Ввод «С» тягового трансформатора электрически соединяется с заземляющим устройством.

Трансформаторы Т1 и Т2 подключены к шинам РУ-27,5 кВ через ячейки ввода. Они включают в себя выключатели типа ВМК-35Э, линейные разъединители, шинные разъединители типа РНДЗ. Для подключения защит и измерительных приборов предусмотрены ТТ типа ТФН-35.

От сборных шин 27,5 кВ для питания нетяговых потребителей отходят линии ДПР. Блок ДПР включает в себя шинные и линейные разъединители типа РНДЗ, ТТ типа ТФН-35М. Для произведения отключений под нагрузкой, либо аварийных предусмотрен выключатель ВМК.

Фидера, питающие контактную сеть одного направления и пути на станции присоединены к красной секции шин, а фидеры другого направления к зеленой.

Фидера 1 и 5 питают контактную сеть нечетного пути, а 2 и 4 четного пути. При этом в нормальном режиме фидера 4 и 5 питают и контактную сеть самой станции, то есть ее главные и боковые пути. Фидера 3 подключается к главным путям станции, а 6 к боковым. В нормальном режиме фидера 3 и 6 отключены. На рисунке 1.4 показана схема соединения контактной сети в зоне действия подстанции.

Рисунок 1.3 схема ОРУ-27,5 кВ ТП «Ин».

Рисунок 1.4 – схема питания контактной сети в зоне действия подстанции

Ячейка фидера состоит из ШР, высоковольтного выключателя, ТТ, ЛР и ШР типа РНД подключаемого к обходной шине, на которую при необходимости подается энергия с ячейки запасного выключателя

Фидер в случае аварии, либо при ремонте его оборудования отключают. Так как железнодорожные потребители являются потребителями первой категории, то перерыв в электроснабжении не должен превышать время включения резервного питания. В качестве источника резервного питания выступает ячейка запасного выключателя, которая также присоединяется к шинам 27,5 кВ через один из двух разъединителей. Первый соединяет выключатель с «зеленой» секцией шин, а второй с «красной». Для исключения возможности включения сразу двух шинных разъединителей, что привело бы к междуфазному короткому замыканию, эти разъединители сблокированы. Ячейка запасного выключателя подключается к обходной шине, к которой через шинный разъединитель типа РНД можно подключить нужный фидер.

Секционные разъединители нужны для соединения двух секций шин с целью обеспечения бесперебойности электроснабжения потребителей, либо для параллельного включения тяговых трансформаторов. На данной ТП они включены, то есть силовые трансформаторы работают в параллель.

Для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений оборудования установлены ОПН в ячейках ввода и ТН.

Для измерения напряжения на шинах 27,5 кВ, а также для подключения релейной защиты и ведения коммерческого учета используются ТН типа ЗНОМ-35, которые располагаются в ячейках ТН, которые включают в себя также, ОПН для защиты ТН от грозовых и коммутационных перенапряжений и ШР типа РНДЗ. С момента пуска ТП в работу отдельно стоящие измерительные трансформаторы не менялись.

В вводных ячейках, ячейках ТСН, ДПР и запасного выключателя установлены устаревшие маломасляные выключатели ВМК-35. О их недостатках уже было написано в главе 1.3. На фидерах контактной сети установлены более современные вакуумные выключатели типа ВБЭТ.

Выключатель типа ВБЭТ состоит из одного полюса, собранного на крышке каркаса. На каркасе укреплен шкаф с электромагнитным приводом ПЭМУ-200. Гашение электрической дуги обеспечивается вакуумной дугогасительной камерой КДВ2-35. Для снижения перенапряжений, возникающих при отключении, выключатели оснащены специальными устройствами. Выключатели комплектуются встроенными трансформаторами тока ТВ35-2. В качестве дополнительной изоляции дугогасительных камер применяется трансформаторное масло. Срок службы 30 лет. На Хабаровской дистанции электроснабжения было два случая взрывов выключателей этих типов на ТП «Розенгартовка» и «Волочаевка», которые были связаны именно с маслянной изоляцией.

1. Анализ развития региона

Тяговая подстанция «Ин» питает участок Транссибирской магистрали. Железной дороги, которая соединяет западную и восточную часть большой страны между собой. Сегодня государство уделяет большое внимание развитию Дальнего Востока. Но динамичное развитие и процветание экономики невозможно без современной и развитой транспортной инфраструктуры. Причем ее развитие должно идти опережающими темпами.

Станция «Ин» находится в поселке Смидовичи, ЕАО. Этот регион считается одним из богатейших по месторождениям природных ископаемых. Несмотря на это, перерабатывающих предприятий мало, добывающая промышленность не находится на первом месте среди отраслей региона. Основные отрасли области: обрабатывающая промышленность, металлообработка и машиностроение. В последние годы растет строительная отрасль. Также функционируют предприятия пищевой и легкой промышленности. Госпрограмма по развитию Дальнего Востока, а также тренд на импортозамещение не могут не повысить спрос на транспортные услуги железнодорожного транспорта

Также, Китайская Народная Республика, первая экономика мира, активно ищет пути транспортировки своих грузов в Европу. Потенциально, это огромные прибыли. И ПАО «РЖД» не может отдать такого перспективного партнера конкурентам из других стран. А для этого требуется развитая и современная инфраструктура.

Согласно данным Федеральной службе государственной статистики в феврале 2016 года грузооборот транспорта составил 405,6 млрд. тонн-км. Из них на долю железнодорожного приходится 185 млрд. тонн-км. Что составляет 45,61%. По сравнению с февралем 2015 года грузооборот вырос на 5,9%, а с январем 2016 года на 1,1%. То есть очевиден тренд на увеличение грузооборота.

Всероссийский тренд на повышение грузооборота подтверждают и местные данные с ТП «Ин». Например, количество переработанной электроэнергии на тягу увеличивается с каждым годом.

Таблица 1.2 – Количество переработанной электроэнергии на тягу, кВтч

По таблице 1.2 построим гистограмму для наглядности.

Как видно по гистограмме на рисунке 1.5 идет поступательное увеличение потребления электроэнергии на тягу. В 2015 году на тягу ушло на 1,6% электроэнергии больше, чем в 2014 и на 20% больше, чем в 2013.

Рисунок 1.5 – диаграмма увеличения потребления электроэнергии