Реферат: Сооружение и устройства электроснабжения Петербургского Метрополитена

/>

Устройства электроснабжения должныобеспечивать:

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. всепроцессы, связанные с перевозкой пассажиров и их обслуживанием,электрифицированы. Петербургский метрополитен— крупный потребительэлектроэнергии, сравнимый с целым регионом, таким как, например, Псковская илиНовгородская области.

Основными потребителямиэлектрической энергии на метрополитене являются:

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»; 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; устройства автоматики и телемеханики движения поездов, нагрузка и расход энергии которыми сравнительно малы, но значение их для обеспечения графика и безопасности движения велико; 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; вентиляционные и насосные установки, потребляющие около 10% электроэнергии; предприятия, обеспечивающие содержание и ремонт сооружений и устройств хозяйства метрополитена, они потребляют около 4% электроэнергии; силовые нагрузки на станциях и в тоннелях (уборочные машины, электроинструменты, сварочные аппараты, механизмы для путевых и других работ и т.д.).

Чёткость и бесперебойность перевозкипассажиров зависит от обеспечения метрополитена электроэнергией, поэтомуПравила технической эксплуатации предъявляют к электроснабжению требованиебезусловной надёжности.

Все без исключения потребителиполучают электроэнергию от подстанций метрополитена, которые подключены кподстанциям или электростанциям городской электросистемы–Ленэнерго.

Тяговые подстанции питают тяговуюсеть 825 В, а понизительные подстанции—остальных потребителей. На Петербургскомметрополитене тяговые подстанции объединены с понизительными и образуютсовмещённые тяговопонизительные подстанции (СТП), имеются отдельно стоящиепонизительные  подстанции—вестибюльные (ВПП), тоннельные (ТПП), деповские(ДПП). Существует два варианта реализации схемы питания тяговойсети—централизованная децентрализованная (рассредоточенная) система.

При централизованной системеназемные тяговые подстанции размещаются на максимально возможном расчётном расстоянии  друг от друга, чем достигается уменьшение их числа и расходов настроительство. Каждая тяговая подстанция питает контактную сеть несколькихперегонов.

На петербургском метрополитеневпервые в отечественной практике метростроения была   примененадецентрализованная система электроснабжения тяги поездов, при которойсовмещенные тяговопонизительные подстанции, сооружаются, как правило,непосредственно на каждой станции.

Совмещенные тяговопонизительныеподстанции размещаются или на части среднего зала станции (например,«Владимирская»), или, в большинстве случаев, на продолжении среднего заластанции между тоннелями главных путей, возможно, их расположение в специальнойвыработке рядом со станцией (например, «Кировский завод»).

Надёжность децентрализованнойсистемы питания оценивается выше, чем централизованной за счёт приближенияподстанций к потребителю электроэнергии и сокращения протяжённости питающих егок5абельных линий, а значит и снижения потерь электроэнергии.

Контактный рельс каждого главногопути перегона—фидерная зона—получает питание от тяговопонизительных подстанцийсоседних к ним станций. Для разделения фидерных зон между собой контактныйрельс на главном пути перегона перед платформой каждой станцией по ходудвижения поезда имеет неперекрываемый воздушный промежуток (токораздел) длиннойне менее 14 м между концами металлических частей рельса.

Тяговая сеть включает в себя:

    контактнуюсеть, состоящую из питающих кабельных линий-фидеров-, соединяющих шинуположительной полярности распределительного устройства (РУ) 825 В подстанций сконтактным рельсом, контактного рельса, разъединителей, быстродействующихвыключателей, кабельных перемычек, линейных разъединителей;

    отсасывающуюсеть, включающую в себя ходовые рельсы, дроссель-трансформаторы, подключенные кходовым рельсам, кабельные линии, соединяющие дроссель-трансформаторы с шинной825 В отрицательной полярности на подстанции.

На Петербургском метрополитененадёжность тяговой сети возрастает за счёт размещения совмещённыхтяговопонизительных подстанций на каждой станции (на пересадочных узлах«Технологический институт 1-2» и «Площадь Восстания—Маяковская» одна подстанцияобслуживает обе станции).

Повышение надёжности тяговой сетиобеспечивается резервированием не только в построении схем и наличием резервныхфидеров, но и установкой на тяговопонизительных подстанций резервногооборудования, а также его модернизацией или применением новых современныхустройств.

На всех совмещённыхтяговопонизительных подстанциях Петербургского метрополитена установленосовременное оборудование—сухие трансформаторы с кремниеорганической изоляцией(ТСЗП) взамен маслонаполненных трансформаторов; мощные полупроводниковыекремниевые 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 системателеуправления объектами тяговопонизительных подстанций, выполненная насовременной элементной базе.

Надёжность электроснабженияподвижного состава в значительной степени определяется применяемыми системамизашиты 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 ипредотвращения негативных последствий от протекания токов КЗ применяетсязашита, действие которой должно быть надёжным, а аппараты должны обладатьнеобходимой чувствительностью, избирательностью (селективностью),быстродействием, обеспечивая тем самым ограничение токов КЗ и сокращениевремени их воздействия.

Непрерывный контроль на всехчетырёх линиях Петербургского метрополитена осуществляет электродиспетчерскийпункт, состоящий из пяти электродиспетчерских кругов, два из которыхобслуживают первую линию.

На метрополитенах России дляпитания электроподвижного состава применяется тяговая сеть постоянного тока снапряжением на токоприемниках электровагонов подвижного состава 750 В… Такоенапряжение является оптимальным, сравнение с зарубежными метрополитенами,применяющими контактный рельс в качестве токопровода положительной полярности,показывает, что большинство из них также установили напряжение 750 В, анекоторые даже менее— 600-650 В.

  Если в качестве токопроводаположительной полярности используется контактный провод, напряжение принимаютдо 1500 В. Однако применение контактного провода вместо контактного рельсасвязано с увеличением расходов на сооружение тоннелей увеличенного диаметра иусложнением обслуживания контактного провода, поэтому такое решение должно бытьобосновано вескими причинами (например,  в Париже некоторые линии метро выходятна окраине города на поверхность и продолжаются в пригородные районы).

Тяговые и совмещенныетяговопонизительные подстанции должны иметь защиту от проникновения вконтактную сеть токов, нарушающих нормальное действие устройств СЦБ и связи.

Использование ходовых рельсов вкачестве обратного, отсасывающего токопровода приводит к наличию разностипотенциалов между точками  поступления в рельсы тягового тока—колёсные парыподвижного состава—и точками подключения идущих на тяговую подстанциюотсасывающих кабелей—у дроссель-трансформаторов. Часть тягового тока стекает срельсов и проходит по параллельной цепи: по телу тоннеля, металлоконструкциям,оболочкам кабелей и т.д. и возвращается в ходовые рельсы в районе отсосатягового тока на подстанцию к заземлённому контуру. Эта часть тягового токаназывается блуждающим током, который в местах контактных зон может вызватьэлектрокоррозию металлических элементов конструкций, сооружений.

Разнообразие используемогоэлектрооборудования и устройств, схем их подключения, противоречивость ижёсткость требований к эксплуатации усложняет защиту подстанции, контактной икабельной сети от токов КЗ,  перенапряжений и перегрузок, превышающихустановленные нормы. Действие защиты в соответствии с требованиями,предъявляемыми к ней, важны для повышения надёжности электроснабжения.

Всё это приводит к необходимостиприменения различного вида защит. Например, тяговая сеть оснащена:

    длязащиты от токов КЗ в цепи тягового агрегата—максимальной токовой защитой безвыдержки времени;

    кремниевыевыпрямители дополнительно защищаются от перегрузок максимальной токовой защитойс выдержкой времени в несколько секунд;

    специальнойтоковой защитой шин РУ-825 В от короткого замыкания их на землю;

    нафидере 825 В установлены быстродействующие выключатели (ВАБ), которые реагируютна скорость нарастания тока КЗ и отключает повреждённый участок при токеменьшем, чем ток установки выключателя;

    специальнойзащитой фидерных кабелей—токовой защитой кабелей—в случае пробоя кабеля насвинцовую оболочку;

    нанапряжённых перегонах в связи с появлением зон контактной сети,  на которых токКЗ сопоставим с максимальным током нагрузки (что затрудняет выбор токаустановки автоматических выключателей на смежных подстанциях, питающих этуфидерную зону) применяется потенциальная защита, реагирующая на снижениенапряжения при котором замыкании ниже уровня 450 В;

Метрополитен, как потребительэлектроэнергии, отнесён к первой категории особой группы электроприемников, ибобесперебойное его энергообеспечение в аварийных ситуациях необходимо дляпредотвращения угрозы жизни людей. Надёжность доставки такому потребителюэлектроэнергии обеспечивается питанием от трёх независимых источниковэнергосистемы.

Прокладка новых кабелей всех типов,в том числе других ведомств в тоннелях и на наземных участках производится сразрешения начальника метрополитена.

Насыщенность метрополитенамногообразным оборудованием различного назначения, применение системавтоматического управления устройствами и телемеханики предполагает наличиекабельных линий значительной протяженности. В среднем на один километр линии вдвухпутном исчислении приходится почти сто километров кабелей.

В тоннелях и притоннельныхсооружениях,  в основном, применяются бронированные кабели без защитногопокрова или с покровом из поливинилхлорида, а в технологическихпомещениях—небронированный в металлических оболочках или с оболочкой изполивинилхлорида.

Кабели везде, кроме помещений дляпассажиров, прокладываются открыто, без ограждений.

В тоннелях для удобстваобслуживания и повышения оперативности устранения возможных неисправностей ибезопасности работников порядок размещения кабелей регламентирован поназначению и величине напряжения в них, силовые и контрольные–по левой сторонетуннеля по направлению движения, а кабели АТДП (автоматики и телемеханикидвижения поездов), связи и отсасывающих линий—по правой стороне. Переходкабелей на другую сторону тоннеля осуществляется только по его своду. Кабели сбольшим напряжением должны укладываться вверху, взаиморезервируеммые кабелипрокладывают в разных перегонных туннелях.

На всех без исключения кабелях вопределённых проектом местах и через установленное расстояние вывешиваетсябирки с указанием номера, марки, напряжения и адреса (назначения) кабеля. 

 

Список используемой литературы:

А.М. Горбенков, А.Т. Денисов
Техническая эксплуатация Петербургского метрополитена—СПб.: Издательство «Голанд», 1998год А.М. Колузаев и др.
Электроснабжение метрополитенов. Москва 1977год