11 ПЗ РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВА ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ 10 04 кВ (1230894), страница 2
Текст из файла (страница 2)
9 РАСЧЁТ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВА НА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ..................................................................................71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................................84
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ..................................................85
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.........................................................87
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важных аспектов на железной дороге является её электрификация. Основными поставщиками электрической энергии для железнодорожного транспорта являются энергосистемы, входящие в российское акционерное общество «Единая энергетическая система России». Предприятия железнодорожного транспорта расходуют эту энергию на тягу поездов и на нетяговые нужды. К последним относится: электроснабжение районов, прилегающих к дороге, все службы железных дорог, связанные с эксплуатацией и обслуживанием электроподвижного состава (ЭПС), механизмов и машин, для питания электрооборудования депо, предприятий, устройств автоблокировки, освещения и т. п.
Главную роль в электроснабжении железной дороги играют тяговые подстанции. Они представляют собой электроустановку, которая обеспечивает получение, преобразование и распределение электроэнергии потребителям [1].
Некоторые основные требования предъявляемые к подстанциям:
- осуществление надёжного электроснабжения тяговых и нетяговых потребителей;
- схема электропитания должна соответствовать требованиям стандартов;
- соответствовать требованиям безопасности в обслуживании;
- затраты на установку, эксплуатацию и ремонт оборудования подстанции должны быть относительно невелики.
На железной дороге электроприёмники в основном относятся к потребителям первой категории надёжности электроснабжения, так как перебои в энергообеспечении могут понести за собой существенные ущербы дорожному хозяйству и опасность для жизни людей. Питание таких потребителей должно осуществляться от двух или трёх независимых источников, каждый из которых на время ремонта одного должен обеспечить электропитанием устройства первой категории. Перерыв в их электроснабжении допускается только на время автоматического переключения с одного источника на другой или на время запуска дизельной электростанции [2]. С этими задачами справляется релейная защита и автоматика.
На данный момент многие подстанции оснащены автоматическими системами включения резерва реализованными на релейных устройствах. Но в настоящее время с появлением быстродействующих вычислительных систем релейная автоматизация устарела и не может отвечать современным тенденциям и требования. В связи с этим появилось потребность модернизации автоматических систем включения резерва электроснабжения.
1 ПРИНЦЫП РАБОТЫ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ
ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
1.1 Тяговая подстанция и её оборудование
Тяговая подстанция (ТП), в основном предназначена для питания электрических транспортных средств через контактную сеть. В свою очередь, подстанция получает питание от двух или трёх независимых друг от друга источников, так как электрифицированные участки железной дороги являются потребителями первой и второй категорий.
Для поддержания уровня напряжения и снижения электрических потерь в сети, тяговые подстанции имеют различные виды присоединения к системе внешнего электроснабжения(СВЭ).
– Опорная ТП получает питание от СВЭ по трем и более линиям электропередачи напряжением 110 или 220 кВ;
– Промежуточная проходная (транзитная) ТП получает питание по одной линии электропередачи от двух опорных или районных подстанций;
– Промежуточная ответвительная (отпаечная) ТП получает питание по двум линиям напряжением 110 или 220 кВ, к которым она присоединена;
– Концевая (тупиковая) ТП получает питание по двум радиальным линиям от другой тяговой или районной подстанции.
Классификация подстанций изображена на рисунке 1.1
Рисунок 1.1 - Классификация подстанций
Присоединение тяговых подстанций к электрической сети осуществлено таким образом, чтобы обеспечить бесперебойное питание этих подстанций при нормальном и аварийном режимах работы. По этому подстанции обычно имеют двустороннее питание. На территории подстанции устанавливается распределительное устройство (РУ) для приёма электроэнергии от ЛЭП через питающие вводы.
Тяговые подстанции переменного тока питаются от сетей 110(220) кВ, посредствам понижающего трансформатора обычно расположенного на территории подстанции, обмотки высшего напряжения которого подключаются к линии 110(220) кВ , а одна из обмоток низшего 27.5 кВ служит для питания электроподвижного состава. Другая обмотка для питания нетяговых потребителей, через еще один понижающий трансформатор выполняется на напряжении 0, 4, 6, 10 или 35 кВ. Для питания потребителей относящихся к особой группе первой категории надёжности на подстанции устанавливают дополнительный ввод и дизельную электростанцию (ДЭС). Принципиальная схема тяговой подстанции изображена на рисунке 1.2
Рисунок 1.2 – Принципиальная схема тяговой подстанции
Бесперебойная работа всей системы невозможна без автоматического управления ее элементами в аварийных и нормальных условиях работы. Для этого используют различные устройства автоматического ввода резерва (АВР).
1.2 Категории надёжности электроснабжения потребителей
Все электропотребители, можно разделить по важности. То есть, надёжность электроснабжения, допустим жилых домов, будет отличаться от металлургического завода или насосной станции для пожаротушения. Так как от наличия электроснабжения зависят множество жизней людей, либо нарушение сложного технологического процесса, что в итоге может обернуться страшной аварией.
По надёжности электроснабжения и важности потребителей, были разработаны некоторые категории. Они определяются при проектировании объекта, на основании технической и нормативной документации (ПУЭ и др. нормативов). Выделяют три категории электроснабжения.
Потребители первой категории надёжности электроснабжения это электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. То есть, всё что повлечёт очень серьёзные последствия. К первой категории можно отнести такие потребители как аварийное электроосвещение, противопожарные насосы, пожарная сигнализация.
Для электропотребителей данной категории должны быть предусмотрены два независимых источника питания, у которых перерыв для восстановления электроснабжения при отключении одного из них, должен быть только на время автоматического переключения на другой. Этими источниками могут являться две независимые трансформаторные подстанции или ТП и ДЭС, либо ТП и аккумуляторные батареи, рассчитанные на необходимое время работы. Автоматическое переключение источников итания осуществляется с помощью устройств АВР.
В первой категории выделяют особую группу электропотребителей, электроснабжение которой должно быть бесперебойным в силу возможности возникновения чрезвычайных ситуаций и человеческих смертей. Для особой группы должен быть предусмотрен третий независимый источник, для увеличения общей надёжности электроснабжения. Третьим источником могут являться ДЭС, аккумуляторные батареи и другие аппараты бесперебойного питания. АВР должен быть предусмотрен на три ввода или два АВР.
Вторая категория. В неё входят такие электропотребители при нарушении питания которых могут последовать длительные простои рабочих, оборудования, возникновения массового брака, нарушения обычной жизнедеятельности большого количества людей. Примером второй категории электропотребителей являются административные здания, торговые комплексы.
Резервирование питания этой категории так же должно осуществляться от двух независимых источников электроэнергии, но допускается некоторое время для переключения (например, время за которое дежурный персонал произведёт необходимое переключение и восстановит электропитание). Таким образом переключение на резервный ввод в отличие от первой группы может осуществляться в ручную, без устройств АВР.
Третья категория. В эту категорию входят все остальные потребители электроэнергии которые не вошли в первую и вторую. Для неё возможно осуществление электроснабжения от одного источника, но до восстановление питания после его перебоя должно пройти не более одних суток.
С увеличением важности категории, растёт количество дополнительного оборудования, а следовательно и общая стоимость системы электроснабжения. Но в силу особых обстоятельств такое усложнение и резервирование играет большую роль, во избежание гораздо худших последствий при возникновении перебоя с электрообеспечением.
1.3 Устройства автоматического ввода резерва.
Устройства автоматического включения резерва и переключения потребителей служат для переключения источников электроснабжения для тяговой подстанции, питающей электроподвижной состав, при исчезновении питания на одном из вводов. В различных схемах электропитания управление силовыми ключами, могут осуществлять, как релейно-контакторные аппараты, так и сложные микропроцессорные устройства. На рисунке 1.3 показана принципиальная схема простейшего АВР.
Рисунок 1.3 – Простейшая схема автоматического ввода резерва с шиной гарантированного питания (ШГП)
Устройство АВР состоит из пускового органа и узла автоматики включения. Автоматическое включение резервного питания или оборудования предусматривают во всех случаях, когда перерыв в электроснабжении вызывает ущерб, значительно превышающий стоимость установки устройства АВР. Устройства АВР применяют для оборудования, которое в нормальном режиме работает, но используется не полностью. Например, наибольшее значение КПД трансформатора имеет место при 60 – 80 %-ной номинальной нагрузке. В этом случае при отключении одного рабочего источника второй под действием устройства АВР принимает на себя всю нагрузку и, перегружаясь (в допустимых пределах), обеспечивает бесперебойное электроснабжение установки.
Автоматическое включение резервного питания и оборудования линий, силовых трансформаторов, генераторов, электродвигателей, электрического освещения, как правило, происходит после их отключения любыми видами защит, а также при ошибочных действиях обслуживающего персонала или самопроизвольном отключении выключателей.
Устройства АВР устанавливают на подстанциях и распределительных пунктах, для которых предусмотрено два источника питания, работающих раздельно в нормальном режиме. Необязательным с точки зрения экономии считается выполнять АВР на ПС и РП в тех случаях, когда от их шин получают питание только электроприемники II и III категорий по надежности электроснабжения. Назначением устройства АВР является осуществление возможно быстрого, обеспечивающего минимальные нарушения и потери в технологическом процессе, автоматического переключения на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения. Включение резервного источника питания на поврежденную секцию сборных шин КРУ, как правило, не допускается во избежании увеличения объема разрушений, вызванных КЗ, и аварийного снижения напряжения потребителей, электрически связанных с резервным источником. Действие устройства АВР не должно приводить к недопустимой перегрузке резервного источника как в последующем установившемся режиме, так и в процессе самозапуска потерявших питание электродвигателей потребителя.
Устройство автоматического включения резерва является одним из основных элементов автоматизации в системах промышленного электроснабжения. Для большинства электрических сетей промышленных предприятий характерна раздельная работа линий и трансформаторов. В этом случае шины подстанции разделены на две секции, каждая из которых получает питание по самостоятельной линии. Устройства АВР выполняют при этом на секционном выключателе.
Рисунок 1.4 – Простейшая схема автоматического ввода резерва с секционным выключателем
При разработке схемы АВР, использованием секционного выключателя, нужно учитывать мощность питающего трансформатора и мощность источника энергии, питающих параллельную систему. В противном случае может получиться так, что переключение на питание от параллельной системы выведет из строя и её, так как источник питания не сможет справиться с суммарной нагрузкой обеих систем. В случае если невозможно подобрать такой источник питания, обычно предусматривают такую логику защиты, которая отключит наименее важных потребителей тока обеих систем.
АВР разделяют на:
– АВР одностороннего действия. В таких схемах присутствует одна рабочая секция питающей сети, и одна резервная. В случае потери питания рабочей секции АВР подключит резервную секцию;
– АВР двухстороннего действия. В этой схеме любая из двух линий может быть, как рабочей, так и резервной;
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
