Электротехническая снабжающая инфраструктура предназначена для обслуживания потребителей непосредственно от источников энергии. В качестве последних могут выступать как автономные генераторы, так и полноценные тепловые, гидрологические и атомные станции. При этом магистральные сети редко используются для питания конечных потребителей. Распределением энергии для снабжения транспортных узлов применяется тяговая подстанция с подходящими для конкретного объекта характеристиками.
Устройство подстанции
Техническое обеспечение подстанции в большинстве случаев ориентируется на прием электроэнергии порядка 110-220 кВ. Также существуют и маломощные установки, предназначенные для сетей с напряжением 35 кВ. В зависимости от потенциала, они могут иметь от 2 до 6 пунктов ввода – это малые тупиковые станции, входящие в структуру одного комплекса. За распределение энергии отвечают понижающие трансформаторы и преобразователи. Причем не обязательно распределительные устройства должны отвечать за поставки энергии потребителям. Часть из них работает на поддержание работоспособности местных мощностей. Кроме этого, устройство тяговых подстанций предусматривает наличие инверторов и выпрямителей. Их задачи сводятся к выпрямлению тока под нужды конкретного потребителя. Также они могут обеспечивать возврат в общую сеть энергии, которая генерируется в результате рекуперативного торможения местной линии. Для обеспечения коммуникации распределительной инфраструктуры подстанции с потребляющими объектами применяются фидерные установки.
Разновидности
Одна из базовых классификаций предполагает разделение подстанций по способу подсоединения к магистральной линии энергообеспечения. В частности, выделяют узловые, концевые и промежуточные объекты. Узловые поддерживают прием и распределение энергии по трем каналам в диапазоне 110-220 кВ. Они также могут выступать источником тока для других тяговых станций. Концевые объекты работают с двумя линиями, а промежуточные предназначены для связки разделенного контура – между источником энергии и той же подстанцией. По системе электротяги выделяют станции постоянного и переменного тока. Отличия между ними заключаются в том, что тяговая подстанция постоянного тока в обязательном порядке оснащается распределительными устройствами. Установки, работающие с переменным током, обслуживают сети с напряжением порядка 27 кВ и могут устанавливаться друг от друга на расстояниях до 50 км.
Сферы применения подстанций
Основным направлением использования тяговых распределяющих подстанций является электрифицированный транспорт и смежная с ним инфраструктура. Основу источников такого энергообеспечения составляют станции, распределяющие постоянный ток. Они устанавливаются вдоль транспортных линий и обеспечивают энергией электровозы, троллейбусы, трамваи и комплексы железных дорог. В свою очередь, тяговые подстанции переменного тока чаще применяются для обслуживания телемеханики и автоматики, входящей в ту же инфраструктуру. К примеру, это могут быть сигнальные стрелки, светофоры и линии связи. Это вовсе не значит, что на станции переменного тока ложится менее ответственная задача. В плане силового потенциала они проигрывают аналогам с постоянным током, однако их энергетический потенциал более стабилен и устойчив к нагрузкам.
Подстанции для железных дорог
Большинство объектов такого типа обслуживают железнодорожные пути. Они служат для распределения, преобразования и непосредственного энергообеспечения электроподвижного состава и нежелезнодорожных потребителей. Установки для распределения постоянного тока монтируются вдоль линий с дистанцией порядка 10-15 км. Этот интервал может меняться в зависимости от загруженности путей и их назначения. Источником энергии также выступают внешние магистральные сети, после чего энергия направляется на трансформатор. Далее следует этап преобразования, после чего электроэнергия отправляется в контактную сеть. Важно отметить, что тяговая подстанция железной дороги характеризуется большими объемами энергии рекуперативного торможения. То есть возникает необходимость организации технических средств, способных также стабильно переправлять энергию обратно на главные магистрали. Эту задачу выполняют инверторы – как правило, через выключатели контактной сети в автоматическом режиме.
Комплектное оснащение
Помимо основной электротехнической начинки в виде преобразователей, выпрямителей и других обслуживающих контактную сеть устройств, подстанции дополняются средствами защиты и противопожарным оборудованием. Причем эти средства требуются не только для локального поддержания защитных функций, но и для обеспечения возможности оказания доврачебной медпомощи. Защитное оборудование тяговых подстанций может включать в себя релейные устройства, автоматические выключатели, сигнализационную аппаратуру и т. д. В структуре современных подстанций действуют датчики, которые фиксируют факты перегрузок, перегревов и выхода из строя отдельных сегментов телемеханики.
Эксплуатация подстанций
Подстанции могут управляться несколькими способами. Современные объекты такого типа обслуживаются через пульты дистанционного управления или с помощью автоматизированной аппаратуры. Применяется и традиционный способ контроля через персонал. Данный метод управления чаще используется на небольших станциях в малых городах – по причине невозможности организации автоматизированного обеспечения. Впрочем, крупные мегаполисы тоже может снабжать тяговая подстанция с прямым обслуживанием персоналом по причине риска их аварийного отключения. В целях повышения надежности используется комбинированная схема управления, в которой задействуются и автоматизированные средства с дистанционным управлением, и персонал. В данном случае все процессы отслеживаются контролером-наблюдателем, который принимает меры независимо от автоматики в экстренных ситуациях.
Инструкция по техобслуживанию подстанции
Обслуживание осуществляется в соответствии с графиком проведения профилактического осмотра, предназначенного для конкретного объекта. В типовой набор мероприятий, входящих в программу техобслуживания включается ревизия оборудования, испытательные работы, исправление мелких неполадок и выявление проблемных участков, которые будут подробнее осмотрены уже в ходе планового ремонта. Для долгосрочной перспективы в рамках учета состояния оборудования ведется журнал, в котором фиксируется динамика результатов проверки. В обязательном порядке при выполнении профилактических работ тяговые трансформаторные подстанции подвергаются чистке от загрязнений, на отдельных участках обновляются расходные материалы и устанавливается более современное оборудование.
Проведение ремонтных работ
На момент проведения капитального ремонта ответственное лицо получает документ с указанием результатов предыдущих испытаний. На основе его анализа инженер выносит заключение с указанием проблемных участков, на которых будут проводиться ремонтные операции. На базовом уровне осуществляется обновление болтовых, контактных и сварных соединений. При выполнении текущего ремонта производится восстановление узлов крепления, устранение трещин в изоляции, армирование уплотнений и швов. В крайних случаях тяговая подстанция может подвергаться реконструкции с заменой основного оборудования. Обычно подобные мероприятия производятся после изменения параметров сети, когда повышаются или понижаются значения напряжения. Распространена также и модернизация в рамках расширения спектра задач станции.
Заключение
На сегодняшний день тяговые средства распределения электроэнергии являются оптимальным инструментом для снабжения транспортной инфраструктуры. В первую очередь это касается железнодорожных путей. Подключенная к стабильной внешней сети тяговая подстанция способна обслуживать сразу несколько потребителей, в том числе распределительное оборудование. В плане технологической модернизации это гибкие объекты, позволяющие вносить изменения как в аппаратную инфраструктуру, так и в средства управления. Наиболее современные комплекты тяговых установок поддерживают полноценное автоматизированное управление, что снижает затраты на их эксплуатацию и содержание.
