Тяговые подстанции

4. Тяговые подстанции

4.1. Тяговые подстанции следует располагать, как правило, на железнодорожных станциях.

Площадки для строительства тяговых подстанций должна выби­рать комиссия, организуемая приказом начальника железной дороги, с учетом:

· наличия территории на станции с минимальным сносом строений;

удобного примыкания подъездных железнодорожных и автомо­бильных путей;

наличия необходимых разрывов от нефте-, газо- и продуктопрово-

дов;

· стоимости потерь, связанных с занятием земель под площадку;

использования рельефа местности в целях сокращения объема ра­бот по освоению территории, возможности организации водоотвода и сооружения подъездного пути;

Рекомендуемые материалы

· характеристик грунта для уменьшения трудоемкости работ по со­оружению фундаментов и устройству контура заземления;

· возможности заходов и выходов линий электропередачи всех на­пряжений;

· возможности дальнейшего расширения подстанций;

· размещения на одной строительной площадке зданий тяговой под­станции, дежурного пункта района контактной сети и т. п.;

· использования существующих устройств (жилых зданий, коммуни­каций) для создания наилучших культурно-бытовых и производ­ственных условий в период строительства и эксплуатации;

· экологических факторов,

· Минимальные допустимые расстояния от границ территории под­станции с высшим напряжением 110-220 кВ до оси трубопровода следует принимать по СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопро­воды».

Участок жилой застройки для обслуживающего персонала под­станции необходимо выбирать в непосредственной близости к под­станции, вне зоны прохождения высоковольтных линий электропере­дачи; при этом уровень шума, производимого трансформаторами подстанции в районе застройки, не должен превышать установлен­ных санитарных норм.

4.2.    К   подстанции   следует   предусматривать   автодорожный подъезд, а также подъездной путь, примыкающий к станционным пу­тям и разветвляющийся у входа на территорию вновь строящихся подстанций на два тупиковых пути.

Если невозможно осуществить примыкание железнодорожного пу­ти, допускается по согласованию с МПС России при строительстве подстанций сооружать только автодорожный подъезд, но с твердым покрытием.

На подстанциях слабозагруженных линий допускается не соору­жать подъездной путь, если возможно использовать для монтажа и ремонта оборудования подстанции погрузочно-выгрузочные и соеди­нительные пути станции.

4.3.  Территория подстанции должна быть спланирована так, что­бы обеспечивался отвод атмосферных и талых вод; в необходимых случаях предусматриваются специальные водостоки.

На спланированной территории следует предусматривать грунто­вые, улучшенные щебнем проезды шириной не менее 3,5 м для воз­можности подъезда автомобилей и автокранов к основному высоко­вольтному оборудованию без снятия напряжения в соседних ячейках и других распределительных устройствах.

При расположении подстанции на косогоре допускается разме­щать оборудование открытой части подстанции на разных уровнях (террасами) с разностью высот смежных террас, как правило, не бо­лее 1,5 м.

4.4.  Территория тяговой подстанции должна иметь сплошное ог­раждение высотой 2,0 м; в населенных пунктах высота ограждения должна быть доведена до 2,5 м с помощью насадки из стальной проволоки. В ограждении необходимо предусмотреть сплошные метал­лические ворота и калитки, конструкция которых не должна позво­лять свободно их преодолевать. Ворота и калитки должны закры­ваться на внутренний замок; калитку необходимо снабдить устрой­ством дистанционного отпирания и переговорным устройством для связи с дежурным персоналом.

Входные наружные двери зданий подстанций и всех закрытых рас­пределительных устройств (РУ) следует оборудовать внутренними замками, а окна и воздухозаборные отверстия — решетками.

Конструкции ввода и вывода кабелей, водопровода и канализации на территорию подстанции должны исключать проникновение на нее посторонних лиц.

4.5. На сильнозаносимых участках, где количество снега, приносимого за зиму, составляет более 400 м³ на 1 м пути, открытые участки подстанции должны быть защищены от снежных заносов. Средства и способы защиты выбирают в зависимости от степени снегозаносимости.

4.6.  На тяговых подстанциях, имеющих железнодорожный подъез­дной путь, следует предусматривать возможность установки и под­ключения резервных передвижных устройств (подстанций, трансфор­маторов, компенсирующих установок).

В обоснованных случаях допускается подключение передвижных резервных средств вне территории стационарной подстанции.

4.7.   На тяговых  подстанциях,  не  имеющих железнодорожного подъездного пути, следует предусматривать емкости для хранения трансформаторного масла — одну на полный объем наибольшего трансформатора (чистое масло), вторую — на 5 м* для слива масла с последующей  регенерацией.  Стационарные  насосы для  перекачки масла, как правило, можно не предусматривать.

4.8. Состав и размеры помещений тяговых подстанций следует оп­ределять в зависимости от типа подстанции и метода ее обслужи­вания.

4.9.  Отопление и вентиляция помещений подстанции проектиру­ются в соответствии с требованиями Правил устройства электроуста­новок, СНиП на проектирование отопления и кондиционирования воздуха (производственные помещения) и СНиП на проектирование вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий (вспомогательные и служебные помещения).

В помещениях подстанции, в отдельно стоящих зданиях с распре­делительными устройствами 6 и 10 кВ должна автоматически поддер­живаться температура воздуха рабочей зоны не менее 5 °С с возмож­ностью доведения ее до 17 °С во время присутствия ремонтного пер­сонала и до 18 °С — при постоянном дежурном персонале.

В помещениях аккумуляторных температура должна быть не менее

10 °С.

4.10.  Взрыво- и пожароопасные помещения тяговой подстанции должны выполняться в соответствии со СНиП «Противопожарные нормы» и СНиП «Производственные здания». Перечень взрыво- и пожароопасных помещений приведен в приложении К

4.11. В зданиях тяговых подстанций внутренний противопожар­ный водопровод предусматривать не следует.

При отсутствии в местах расположения тяговой подстанции сис­тем централизованного водоснабжения допускается не предусматри­вать устройства наружного пожаротушения зданий, сооружений и оборудования независимо от напряжения и единичной мощности трансформаторов.

При расстоянии от тяговых подстанций до систем централизован­ного водоснабжения менее 500 м для наружного пожаротушения зданий, сооружений и оборудования тяговых подстанций с трансформаторами единичной мощностью 63 МВА и более следует использовать эти системы или емкости (резервуары, водоемы), пополняемые из во­допровода.

В качестве расчетного пожарного расхода воды должен быть при­нят наибольший из необходимых для тушения пожара зданий тяго­вых подстанций или масляных трансформаторов.

4.12.  На тяговых подстанциях для каждой единицы маслонаполненного оборудования с массой трансформаторного масла более 1т необходимо предусматривать систему стока масла и резервуар, не до­пускающие растекания и проникновения масла в почву.

4.13. Электрическое освещение тяговых подстанций выполняется в соответствии с требованиями СНиП на проектирование естественно­го и искусственного освещения и Отраслевыми нормами искусствен­ного освещения объектов железнодорожного транспорта.

Наружные прожекторы устанавливаются на прожекторных мач­тах или на здании подстанции.

4.14. Здания тяговых подстанций должны быть оборудованы авто­матической охранной и пожарной сигнализацией, обеспечивающей передачу сигналов в щитовое помещение, в квартиру дежурного (при дежурстве на дому), энергодиспетчеру и в пожарную часть (при нали­чии ее на станции).

На подстанциях без постоянного дежурного персонала охранной сигнализацией должны быть также оборудованы:

· въездные ворота и калитки;

· входные наружные двери первого и других этажей;

· оконные проемы и форточки первого этажа здания, закрытых распределительных устройств, насосных станций, компрессорных, акку­муляторных, складских помещений.

4.15. Условия расположения электрооборудования на подстанции:

· вызываемые нормальными режимами работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствующие ее работе явления (искрение, выброс газов и т. п.) не должны приводить к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания, а также  причинять вред обслуживающему персоналу;

· при нарушении нормальных условий работы электроустановки должна быть обеспечена необходимая локализация повреждений;

· при снятом напряжении с какой-либо цепи должна быть предус­мотрена возможность безопасных осмотра, замены и ремонтов относящихся к ней аппаратов, токоведущих частей и конструкций без на­рушения нормальной работы соседних цепей;

· должна быть обеспечена возможность удобной транспортировки оборудования.

Т а б л и ц а 4.1

*43.3 кВ — напряжение между шинами двух плеч питания (25 кВ х √3 ).

**50 кВ — напряжение между шинами питающего и контактного проводов одного плеча питания.

4.16.  Трансформаторы, реакторы и конденсаторы наружной уста­новки для уменьшения нагрева прямыми лучами солнца следует окра­шивать в светлые тона красками, стойкими к атмосферным воздей­ствиям и воздействию масла.

4.17.  Расстояние между распределительными устройствами разных напряжений, как правило, не должно превышать длину опоры (пор­тала) анкеровки ошиновки более высокого напряжения.

4.18.  Наименьшие расстояния в свету (изоляционные расстояния) от токоведущих частей до различных элементов открытых распреде­лительных устройств 25 и 2x25 кВ следует принимать в соответствии с табл. 4.1_Т для остальных распределительных устройств подстанции — по Правилам устройства электроустановок.

4.19. При проектировании тяговых подстанций в районах с загряз­ненной атмосферой следует руководствоваться Инструкцией по вы­бору изоляции электроустановок.

4.20.  Целесообразность размещения понижающих тяговых транс­форматоров и распределительных устройств для тяги на территории районной подстанции определяется технико-экономическим обосно­ванием и согласовывается с энергосистемой.

Изоляция сборных шин тягового распределительного устройства и цепь отсоса тяговых подстанций переменного тока, совмещенных с подстанциями энергосистем, выполняются согласно требованиям пп. 4.18, 4.19, 4.24 настоящих Правил.

4.21.  Все оборудование, а также конструкции или устройства, на которые возможно попадание напряжения вследствие нарушения изо­ляции, должны быть надежно присоединены к внешнему или внутрен­нему контурам заземления в соответствии с Инструкцией по заземле­нию устройств электроснабжения.

На тяговых подстанциях, оборудованных высокочастотными электронными защитами питающих воздушных линий электропере­дачи, следует при проектировании заземляющих устройств руковод­ствоваться Методическими указаниями по защите вторичных цепей электрических станций и подстанций от импульсных помех.

4.22.  Цепь отсоса тяговых подстанций переменного тока состоит, как правило, из трех параллельно включенных элементов: воздушной отсасывающей линии, рельсов подъездных тупиков и заземляющего устройства подстанции.

4.23.  Цепь отсоса тяговой подстанции постоянного тока состоит из одного элемента — воздушной или кабельной линии. Допускается подключение к ней имеющихся рельсов подъездного пути в той их ча­сти, где они отделены от контура заземления подстанции.

4.24.  На стыковых тяговых подстанциях и подстанциях, совмещен­ных с районными, цепь отсоса выполняется только воздушной лини­ей, изолированной от заземляющего устройства и рельсов подъездно­го пути, при этом изоляция всех трех фаз сборных тяговых шии пере­менного тока рассчитана на полное рабочее напряжение; трансфор­маторы напряжения подключаются также к трем фазам. Цепь отсоса постоянного тока следует выполнять согласно требованиям п. 4.23 настоящих Правил как для подстанции постоянного тока.

4.25.  Рельсы подъездных путей, не используемые в цепи отсоса, на выходе за пределы территории подстанции изолируются от их про­должения вне этой территории с помощью трех изолирующих стыков в каждой рельсовой нитке, причем один из этих стыков должен нахо­диться внутри, а два — вне ограждения подстанции.

                                                                           Таблица 4.2

Примечание: Uпр – пробивное  напряжении; U_OCT — максимальное значение остающегося напряжения при токе 3000 А,

4.26.  Оборудование тяговых подстанций должно быть защищено от атмосферных и коммутационных перенапряжений в соответствии с Правилами устройства электроустановок и Руководящими указания­ми по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов. Для распределительных устройств 25 и 2x25 кВ следует выполнять требования указанных документов, относящиеся к распределитель­ным устройствам 35 кВ.

4.27. Характеристики защитных устройств тяговых подстанций от перенапряжений приведены в табл. 4.2.

4.28.  Бесперебойность питания нагрузок тяги (кроме слабозагруженных линий) обеспечивается установкой на подстанциях:

· переменного тока напряжением 25 кВ и постоянного тока с двой­ной трансформацией — не менее двух понижающих трансформа­торов;

· системы 2x25 кВ с однофазными трансформаторами — резервно­го трансформатора с возможностью подключения его к каждому пле­чу питания;

· постоянного тока — не менее двух выпрямительных агрегатов.

В случае отключения одного понижающего трансформатора или выпрямительного агрегата оставшиеся в работе должны обеспечи­вать заданные размеры движения при принятых в проекте схеме пита­ния контактной сети и организации движения поездов, а также пита­ние нагрузок нетяговых электроприемников категории I и II,

4.29.  На подстанциях слабозагруженных линий, кроме подстан­ций, питающих консольные участки, как правило, устанавливаются:

переменного тока — один понижающий трансформатор; постоянного тока — один понижающий трансформатор (для под­станций 110, 220 кВ), один выпрямительный агрегат.

4.30.  На стыковых тяговых подстанциях следует устанавливать, как правило, не менее трех понижающих трансформаторов: один для питания тяговых сетей постоянного тока, один для питания тяговых сетей переменного тока и один резервный, которым можно заменить любой основной трансформатор.

4.31.   Сборные шины распределительных устройств 3 кВ, 25 и 2x25 кВ  должны   быть   секционированы  разъединителями   на  три секции — две рабочие и одну (среднюю) соединительную. Каждая ра­бочая секция должна иметь питающий ввод от разных трансформаторов (агрегатов), трансформатор напряжения (вольтметр), разрядни­ки. Фидеры контактной сети и системы два провода — рельс (ДПР), трансформаторы собственных нужд следует подключать равномерно к разным рабочим секциям.

На подстанциях слабозагруженных участков с одним преобразовательным агрегатом, с одним трехфазным или двумя однофазными понижающими трансформаторами шины распределительных уст­ройств 3 кВ, 25 и 2x25 кВ не секционируют.

Распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ выполняют, как пра­вило, с одинарной системой шин, секционированной выключателем. При питании распределительного устройства одним вводом шины не секционируют.

4.32.  Каждый путь всех направлений железнодорожных линий, ко­торые получают питание от тяговой подстанции, пути железнодо­рожной станции, где расположена подстанция, пути локомотивного депо, линии продольного электроснабжения, ДПР, линии питания СЦБ должны иметь свои фидеры с выключателями для отключения токов нагрузки и короткого замыкания.

4.33.  Распределительные устройства 3 кВ, 25 и 2x25 кВ должны быть оборудованы запасной шиной с выключателем для замены лю­бого из выключателей фидеров контактной сети.

На подстанциях постоянного тока слабозагруженных участков с одним агрегатом и тремя фидерами запасной выключатель можно не устанавливать.

4.34.  Все приводы выключателей должны иметь электроподогрев от шин собственных нужд переменного тока, который автоматически включается при температуре окружающего воздуха ниже указанной в инструкции по эксплуатации выключателя, но обязательно при тем­пературе ниже минус 25 °С.

Электроподогрев релейных отсеков и отсеков выкатной части комплектных распределительных устройств наружной установки дол­жен включаться автоматически при температуре, указанной в инст­рукции завода-изготовителя.

4.35. Во всех цепях распределительных устройств должны быть ус­тановлены  разъединители  с видимым  разрывом,  обеспечивающие возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, предохра­нителей,  трансформаторов  тока,  трансформаторов   напряжения   и т. д.) каждой цепи от сборных шин, а также от других источников на­пряжения.

Указанное требование не распространяется на шкафы комплект­ных распределительных устройств с выкатными тележками, высоко­частотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы на­пряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, разрядники, устанавливаемые на вводах трансформаторов и на отходящих линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными вводами.

В отдельных случаях, обусловленных конструктивными или схем­ными соображениями, допускается устанавливать трансформаторы тока до разъединителя, отсоединяющего остальные аппараты цепи от источников напряжения.

4.36. Все распределительные устройства тяговых подстанций дол­жны быть оборудованы стационарными заземляющими ножами, обеспечивающими в соответствии с требованиями безопасности за­земление аппаратов и ошиновки, как правило, без использования пе­реносных заземлений.

4.37. Все распределительные устройства должны быть оборудова­ны блокировками, предотвращающими возможность выполнения ошибочных операций разъединителями, отделителями, короткозамыкателями, выкатными тележками комплектных распределительных устройств, заземляющими ножами. Стационарные ограждения безо­пасности и лестницы для подъема на трансформаторы должны быть оборудованы блокировками, обеспечивающими возможность откры­вания ограждений, приведения лестниц в рабочее положение только при включенных заземляющих ножах линейного и шинного разъеди­нителей. Блокировочные устройства, кроме механических, должны быть постоянно опломбированы.

4.38.  На подстанциях системы 2x25 кВ участков, где в проекте уч­тено уменьшенное влияние системы на линии связи, фидерные вык­лючатели и разъединители должны быть двухполюсными для обеспе­чения одновременного отключения питающего провода и контактной сети.

На участках, где по условиям влияния на линии связи возможно движение поездов при отключенном питающем проводе, допускается применение однополюсных фидерных аппаратов, оборудованных ин­дивидуальными приводами.

4.39.  Понижающие трансформаторы на подстанциях переменного тока и выпрямительные агрегаты на подстанциях постоянного тока должны иметь возможность раздельной и параллельной работы на тяговые шины подстанции.

Условия параллельной работы трансформаторов:

· группы соединений обмоток одинаковы, а соотношение между их

номинальными мощностями не превышает 1:3;

· коэффициенты   трансформации   различаются   не   более  чем   на

+0,5 %;

· напряжения короткого замыкания различаются не более чем на + 10 % среднего арифметического значения напряжения короткого за­мыкания включаемых на параллельную работу трансформаторов;

· произведена фазировка трансформаторов.

4.40.Конструкция понижающих трансформаторов подстанций переменного тока, их динамическая стойкость должны учитывать осо­бенности электрических железных дорог — большие кратности токов короткого замыкания, сравнительно большое их количество, необхо­димость уменьшения потерь напряжения в трансформаторе.

При использовании трансформаторов без учета особенностей тяги на подстанциях с большой мощностью короткого замыкания на вво­дах (более 1500 МВА), а также питающих крупные узлы с локомо­тивными депо следует, при необходимости, предусматривать меры по снижению тока короткого замыкания,

4.41.  На вновь строящихся и реконструируемых участках желез­ных дорог понижающие трансформаторы подстанций постоянного и переменного тока должны иметь устройства регулирования напряже­ния под нагрузкой (РПН), а подстанции должны быть оборудованы устройствами автоматического регулирования напряжения.

В нормальном рабочем режиме напряжение на тяговых шинах подстанций переменного тока, как правило, не должно превышать 28,0 кВ, постоянного тока — 3600 В.

На отдельных грузонапряженных участках в обоснованных расче­том случаях допускается повышение напряжения при нагрузках, близких к номинальным подстанции. Наибольшее допускаемое зна­чение напряжения не должно превышать для подстанций переменно­го тока 29,0 кВ, постоянного тока — 3850 В.

На участках постоянного тока, где применяется рекуперация элек­трической энергии, рекомендуется снижение напряжения на подстан­циях до 3,3 - 3,5 кВ, если это не повлияет на условия работы электро­подвижного состава в режиме тяги,

4.42. Цепи собственных нужд (СН) переменного тока напряжением 380/220 В подстанций получают питание от трансформатора соб­ственных нужд (ТСН) с глухозаземленной нейтралью.

На подстанциях переменного тока ТСН подключают, как прави­ло, к шинам питания тяговой нагрузки; на подстанциях постоянного тока — к шинам питания преобразовательных агрегатов.

На подстанциях с двумя понижающими трансформаторами (двумя выпрямительными агрегатами) устанавливают не менее двух ТСН. При отключении любого ТСН мощность оставшихся в работе долж­на обеспечивать с учетом нагрузочной способности трансформаторов питание всех потребителей СН.

Сборные шины СН выполняют одинарными, секционированными автоматическим выключателем (контактором).

Должна быть предусмотрена возможность подключения к шинам СН нагрузки передвижных устройств (масляного хозяйства, испыта­тельной станции и др.), а также переносного электроинструмента, сварочного трансформатора.

Питание железнодорожных и районных потребителей от шин СН 380/220 В не допускается, за исключением дежурного пункта контакт­ной сети, расположенного на одной площадке с подстанцией и имею­щего общий с подстанцией контур заземления.

Рекомендуется предусматривать резервирование шин СН по линии продольного электроснабжения или ДПР от соседней подстанции, а также от местных сетей электроснабжения.

На подстанциях слабозагруженных линий допускается устанавли­вать один трансформатор собственных нужд с резервированием опе­ративного напряжения 380/220 В по ВЛ продольного электроснабже­ния от соседней подстанции либо от другого независимого источни­ка. При этом мощность источника резервного питания должна обес­печивать работу цепей управления, защиты и аппаратуры телемеха­ники и связи.

4.43. Питание СН постоянного тока следует осуществлять от акку­муляторной батареи, работающей в режиме постоянного подзаряда. Аккумуляторная батарея должна обеспечивать работу наиболее мощ­ного привода выключателя после получасового разряда током посто­янной и аварийной нагрузок при отключенном зарядном устройстве, а также работу устройств телемеханики и связи после двухчасового разряда батареи.

Аккумуляторная батарея должна обеспечивать на шинах опера­тивного тока в нормальных эксплуатационных условиях напряжение на 5 % выше номинального напряжения аппаратов. Подзарядное уст­ройство должно обеспечивать стабилизацию этого напряжения в пре­делах +2 %.

На шинах СН постоянного тока следует предусматривать устрой­ство контроля изоляции с действием на сигнал.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - Лекция 11.

На подстанциях слабозагруженных линий устанавливается аккумуляторная батарея малой емкости, обеспечивающая отключение выключателей и питание цепей защиты, управления и автоматики. Включение выключателей осуществляется от шин СН переменного тока через выпрямительные устройства.

4.44. На тяговых подстанциях, кроме расположенных в районах I и II по гололеду, следует предусматривать устройства плавки голо­леда и профилактического подогрева проводов контактной сети, а также плавки гололеда на проводах воздушных линий электроснаб­жения.

4.45. На тяговых подстанциях постоянного тока для облегчения работы выключателей 3 кВ необходимо устанавливать разрядное уст­ройство, шунтирующее реакторы сглаживающего устройства при от­ключении токов контактной сети.

4.46. Установки поперечной емкостной компенсации реактивной мощности должны выполняться в виде фильтров высших гармоник, настроенных:

на подстанциях переменного тока при наличии одной установки на плече питания — на частоту 135-142 Гц, при двух установках на плече — одна на частоту 135-142 Гц, вторая — на частоту 230 - 240 Гц; на подстанциях постоянного тока — на частоту 230 - 240 Гц.

Параметры и конструктивное выполнение реакторов и батарей конденсаторов не должны допускать перегрузку конденсаторов выс­шими гармониками тока, возникновения перенапряжений на конден­саторах и реакторах, недопустимых механических усилий на вводы.