УДК 621.331

Разработка схем внешнего электроснабжения и составление структурной схемы тяговой подстанции

Сунь Сюаньсюань – бакалавр кафедры Электрических станций, сетей и систем электроснабжения Политехнического института Южно-Уральского государственного университета.

Аннотация: Цель работы заключается в изучении вопросов разработки схем внешнего электроснабжения и составления структурной схемы тяговой подстанции. Приведены возможные варианты расположения тяговых подстанций, а также систем внешнего электроснабжения тяговых подстанций. Проведено сравнение каждого из предлагаемых вариантов. Построена структурная схема транзитной тяговой подстанции.

Ключевые слова: электроснабжение, подстанция, структурная схема, тяговая подстанция.

Развитие производства и рост потребляемой электроэнергии приводят к постоянному повышению пропускной способности подстанций, а также к увеличению требований к их надёжности по бесперебойному электроснабжению потребителей. В существующей системе электроснабжения большинства предприятий имеются существенные недостатки. Во многих случаях надежность электроснабжения низкая, а качество электроэнергии, отпускаемой сельским потребителям, часто не соответствует необходимым требованиям [1].

В условиях необходимости обеспечения роста объемов производств, а так же бурного развития электроники и новейших технологий неизбежен рост потребления электроэнергии, возникает ряд задач, непосредственно связанных с энергоснабжением потребителей. Одной из таких задач является качественное и бесперебойное снабжение электроэнергией. Решением этой задачи может послужить проектирование новых линий электропередач и понижающих подстанций у потребителей.

Исходя из вышесказанного, появляется необходимость проектирования и реконструкция существующих подстанций.

Схемы подстанции при определенном проектировании конструируются на базе электрических схем, применяемых с целью модернизации энергетической системы, схем электрического снабжения целого района или конкретного объекта, а также остальных работ, проводимых в рамках модернизации электросетей, и должны:

• создавать коммутацию определенного количества высоковольтных линий и связанных с ними трансформаторов принимая во внимание будущее совершенствование подстанции;
• формировать необходимый уровень надежности работы устройств на основе характеристик и параметров электроснабжения конечных потребителей в соответствии с группами электрических приемников по электрическим цепям при нормальном режиме работы без каких-либо ограничений электрической мощности, а также в режиме, возникающем после возникновения аварийной ситуации, при разрыве ряда цепей с учетом максимальной нагрузки рабочих изделий;
• принимать во внимание требования по секционированию электрической сети и поддерживать работоспособность устройств с учетом рассчитанных ранее токов короткого замыкания;
• организовывать безопасность при осуществлении ремонтных и эксплуатационных работ на каждом участке электрической схемы;
• обеспечивать требования наглядности, удобства эксплуатации, компактности и экономичности [2, 3].

Для расчета числа тяговых подстанций на определенном участке, который имеет длину L, необходимо использовать следующее выражение

, (1)

где INT( ) – функция, определяющая целую часть выражения в скобках;

l_max – максимальное расстояние между ТП.

Так как максимальное расстояние между ТП при электрической тяге на переменном токе составляет 50 км, то общее количество ТП участка составит

 ТП,

 км.

На следующем рисунке приведены возможные варианты расположения тяговых подстанций.

Рисунок 1. Варианты расположения тяговых подстанций [4].

На следующих рисунках приведены различные варианты систем внешнего электроснабжения тяговых подстанций.

Рисунок 2. Система внешнего электроснабжения для варианта №1 расположения тяговых подстанций.

Рисунок 3. Система внешнего электроснабжения для варианта №2 расположения тяговых подстанций.

Рисунок 4. Система внешнего электроснабжения для варианта №3 расположения тяговых подстанций.

В следующей таблице проведено сравнение каждого из предлагаемых вариантов расположения тяговых подстанций и соответствующих длин линий электропередач.

Таблица 1. Варианты расположения тяговых подстанций и общие длины линий электропередач.

Проведя анализ всех предложенных вариантов систем внешнего электроснабжения для тяговых подстанций, можно сделать вывод о том, что наиболее эффективным будет вариант 2.б, который представлен на рисунке 3. Данный вариант расположения будет обладать наиболее эффективной системой внешнего электроснабжения при наиболее меньшей длине всех линий электропередач.

Пример структурной схемы транзитной расчетной тяговой подстанции показан на следующем рисунке.

Рисунок 5. Структурная схема транзитной тяговой подстанции. [5]

Список литературы

1. Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ / Е.Ф. Макаров. – М.: Изд-во Папирус Про, 2013. – 624 с.
2. Гомазин С.И. Справочник по энергосбережению и электрооборудованию предприятий и общественных зданий / С.И. Гомазин, Б.И. Кудрин, С.А. Цырин. – М.: Изд. дом МЭИ, 2010. – 745 с.
3. Герасимов В.Г. Электротехнический справочник. Том 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы / В.Г. Герасимов. – М.: Изд. дом МЭИ, 2009. – 440 с.
4. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения. – М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2007. – 144 с.
5. Герасимов В.Г. Электротехнический справочник. Том 2. Электротехнические изделия и устройства / В.Г. Герасимов. – М.: Изд. дом МЭИ, 2007. – 518 с.