Система электроснабжения метрополитена

Зарубежные системы тягового электроснабжения

К числу основных систем электроснабжения электрических железных дорог зарубежных стран относятся: системы электроснабжения постоянного тока напряжением 1,5 и 3 кВ Система электроснабжения постоянного тока напряжением 1,5 кВ напряжением 3 кВ – в Польше, Италии, Чехии, Словакии, Румынии, Болгарии и др. ;

переменного тока напряжением 25 и 50 кВ, частотой 50 и 60 Гц применяется в Англии, Венгрии, Румынии, Чехии, Словакии и других странах, а напряжением 50 кВ – в ЮАР, США, Канаде; переменного тока напряжением 11–15 кВ, частотой 16 ²/₃ и 25 Гц применяется в Германии, Франции, Швеции, Австралии, Швейцарии и в других странах, а частотой 25 Гц – в США.

Система электроснабжения переменного тока имеется возможность использования в качестве тягового двигателя коллекторного двигателя переменного тока, имеющего тяговые характеристики, близкие к характеристикам двигателей постоянного тока. Регулирование напряжения, подводимого к тяговому двигателю, осуществляется изменением коэффициента трансформации трансформатора, установленного на подвижном составе.

Достоинства такой системы по сравнению с системой постоянного тока такие же, как и у системы однофазного тока промышленной частоты:

возможность иметь более высокое напряжение в контактной сети;

увеличивается расстояние между тяговыми подстанциями (до 40 – 60 км) при одновременном уменьшении сечения проводов контактной подвески.

Однако этой системе присущи следующие недостатки:

низкий коэффициент мощности коллекторного электродвигателя (0,80 – 0,88), а при трогании с места – (0,3 – 0,4);

значительное влияние тягового сети на смежные устройства;

трудности питания электрической энергией нетяговых потребителей;

сложность применения рекуперативного торможения.

Система электроснабжения метрополитена

Основными потребителями электрической энергии в метрополитене являются электропоезда, эскалаторы для спуска и подъема пассажиров на станции; осветительные устройства; оборудование, обеспечивающее функционирование станции, ремонтные работы, организацию движении поездов и др.Электропотребление в течение суток по метрополитену неравномерно: имеются два периода с наибольшей суммарной нагрузкой, совпадающие с часами самого интенсивного движения поездов (утренние и вечерние часы «пик»). На это же время приходится наибольшая нагрузка от электропривода эскалаторов. Режимы других потребителей в течение суток также изменяются, но без непосредственного совпадения наибольших нагрузок с цикличностью графика движения поездов.Электроснабжение потребителей метрополитена осуществляется от энергосистемы города трехфазным переменным током напряжением 6 или 10 кВ, частотой 50 Гц. Электроприемники метрополитена в соответствии с правилами устройства электроустановок [2] относятся к первой категории потребителей. Их электроснабжение осуществляется от двух независимых источников питания. Для повышения на­дежности электропитания подстанции метрополитена подклю­чены непосредственно к генерирующим источникам и основным (районным) подстанциям энергосистемы — линиями 6 или 10 кВ без захода к другим потребителям города. Независимыми источ­никами энергосистемы являются две раздельно действующие и питающиеся от отдельных источников секции шин распредели­тельного устройства (РУ) напряжением 6 или 10 кВ одной и той же электростанции или районной подстанции.

Одним из условий нормальной работы потребителей метропо­литена является стабильный уровень напряжения в электроснабжающей сети. Нормами допускаются отклонения напряжения в системе 6 – 10 кВ в пределах ± 5%.Система питания тяговой сети может быть централизованной (сосредоточенной) или децентрализованной (распределенной). При централизованной системе питания применяют наземные тяговые подстанции и наземные или подземные понизительные подстанции (подстанции, от которых питаются нетяговые потребители). Питающие линии (вводы) напряжением 6 – 10 кВ от источника энергосистемы подводят к наземной тяговой подстанции, от которой электроэнергия поступает на понизительные подстанции. Таким образом, тяговые подстанции являются опор­ными распределительными пунктами электроснабжения метро­политена.Для децентрализованной системы характерны совмещенные тяговопонизительные подстанции, которые чаще всего распола­гают под землей, вблизи от пассажирских станций, приближая источники питания к потребителям электроэнергии. В системе метрополитена принято (с экономической точки зрения) централизо­ванное питание – для линий глубокого заложения и открытых участ­ков, а децентрализованное – для линий мелкого заложения. Расстояние между наземными тяговыми подстанциями при централизованной системе питания 3,0 – 3,5 км.

По условиям противопожарной без­опасности на подземных подстанциях устанавливается оборудование без масляного заполнения.

На тяговых подстанциях осуществляется преобразование трехфазного переменного тока напряжением 6 – 10 кВ, получаемого от энергосистемы города, в постоянный ток номинальным напряжением на шинах тяговой подстанции 825 В и на токоприемнике (в контактной сети) – 750 В.

Понизительные подстанции классифицируют по их местоположению на трассе – основные (у станций), вестибюльные (возле машинных залов эскалаторов), тоннельные (на перегоне) и деповские (при депо). На понизительных подстанциях трехфазный переменный ток напряжением 6 – 10 кВ, получаемый от тяговых подстанций, трансформируется в трехфазный переменный ток напряжением 400 и 230/133 В для питания силовых и осветительных нагрузок, устройств СЦБ.В качестве примера на рис. 1.19 приведена принципиальная схема первичного электроснабжения метрополитена. Более подробно с системой электроснабжения метрополитена можно ознакомиться в работе [8].Другим наиболее распространенным видом электрического транспорта является наземный транспорт.

Рис.1.19. Принципиальная схема электроснабжения двух тяговых

подстанций метрополитена: а – питание по четырем радиальным линия