Классификация тяговых подстанций: основные признаки (3 видео)

Тяговые подстанции — важные объекты энергоснабжения железных дорог, играющие ключевую роль в передаче электрической энергии до электровозов и электропоездов. Они обеспечивают стабильность работы транспортной системы и, таким образом, являются неотъемлемой частью железнодорожной инфраструктуры.

Как и все энергетические объекты, тяговые подстанции могут быть классифицированы по различным признакам. Однако, основными признаками классификации являются:

Мощность. В зависимости от объема электроэнергии, которую способна обеспечить подстанция, она может быть классифицирована как низкого, среднего или высокого напряжения. Низкое напряжение — до 1 кВ, среднее — от 1 кВ до 110 кВ, высокое — свыше 110 кВ.
Функциональное назначение. Тяговые подстанции могут быть разделены на подстанции с акумулированием энергии, выпрямительные подстанции, подстанции промежуточного напряжения и др. Все они выполняют свои функции в системе энергоснабжения и взаимодействуют между собой.
Тип рельсов. В зависимости от типа проложенных рельсов могут быть выделены тяговые подстанции постоянного тока (ЦПП) и тяговые подстанции переменного тока (ЦПП).
Тип сети. Подстанции могут также быть классифицированы по типу сети, в которую они включены. Может быть внутренняя подстанция, которая обеспечивает электроэнергией только зону железной дороги, а может быть также и внешняя подстанция, которая связана с общей электрической сетью региона.
Технологический уровень. Рассматривая технические характеристики и особенности технологического процесса, тяговые подстанции могут быть классифицированы по степени автоматизации и числу переключателей на объекте.

Знание основных признаков классификации тяговых подстанций позволяет более точно определить их функциональное назначение и роль в энергетической системе железной дороги. Комплексная классификация позволяет эффективно планировать строительство и эксплуатацию таких объектов, а также обеспечивать надежное энергоснабжение проходящих по ним поездов.

Содержание

Классификация тяговых подстанций
Основные типы тяговых подстанций
Автономные тяговые подстанции
Сетевые тяговые подстанции
Автономные тяговые подстанции
Сетевые тяговые подстанции
Основные критерии классификации тяговых подстанций
Мощность тяговых подстанций
8. Уровень напряжения
Структура системы питания
🔍 Видео

Видео:Устройство подстанцийСкачать

Классификация тяговых подстанций

Тяговые подстанции, используемые в железнодорожной отрасли, можно классифицировать по различным признакам. Основные из них включают:

Мощность. Подстанции делятся на малой, средней и большой мощности в зависимости от количества и типа электровозов, которые они обслуживают.
Уровень напряжения. В зависимости от напряжения, с которым работает подстанция, они делятся на постоянного тока (1,5 кВ и 3 кВ) и переменного тока (25 кВ).
Структура системы питания. Подстанции могут быть сетевыми, когда они принимают электроэнергию из общего электрического сетевого хозяйства, или автономными, когда они получают энергию от отдельно установленных источников, таких как дизель-генераторы или солнечные панели.

Классификация тяговых подстанций по указанным признакам позволяет определить их характеристики и функциональное назначение. Каждый тип подстанции имеет свои особенности и требования к оборудованию, что влияет на процесс проектирования и эксплуатации. Правильный выбор типа подстанции позволяет обеспечить эффективное и безопасное питание электровозов и обеспечить надежную работу железной дороги.

Видео:Устройство и работа тяговых подстанций железных дорог/railway traction substations.Скачать

Основные типы тяговых подстанций

Основные типы тяговых подстанций включают автономные и сетевые подстанции.

Автономные тяговые подстанции

Автономные тяговые подстанции — это подстанции, которые не получают электроэнергию от общих систем электроснабжения. Они обладают собственными источниками электрической энергии, такими как дизельные генераторы или газотурбинные установки. Такие подстанции используются в удаленных районах или при недоступности внешних сетей электропередачи. Автономные тяговые подстанции предоставляют необходимую энергию для работы тяговых сетей и обеспечения электрическим током поезда.

Сетевые тяговые подстанции

Сетевые тяговые подстанции — это подстанции, которые получают электроэнергию от общих систем электроснабжения. Они подключены к внешним сетям электропередачи и используются для передачи электричества по тяговой линии к поездам. Такие подстанции получают энергию от общих источников, таких как электростанции или другие электрические подстанции, и передают ее по системам контактной сети и подземным тросам для питания поездов.

В зависимости от мощности, уровня напряжения и структуры системы питания, тяговые подстанции могут быть классифицированы и детализированы. Они играют важную роль в эффективной и безопасной работе систем электроснабжения, обеспечивая постоянное энергоснабжение для транспорта.

Автономные тяговые подстанции

Одними из основных характерных черт автономных тяговых подстанций являются их независимость от центральных электроснабжающих систем, а также высокая степень автономности и мобильность. Такие подстанции обычно строятся в местах, где нет возможности подключиться к центральной электросети или когда такая возможность слишком дорогостоящая.

АТП обеспечивают надежное и стабильное питание систем электрификации железных дорог, используя различные источники энергии, такие как дизельные генераторы, газотурбинные установки либо аккумуляторные батареи.

Автономные тяговые подстанции часто используются в отдаленных районах или на строительных площадках, где осуществляется строительство или реконструкция железнодорожных путей. Они позволяют обеспечить постоянное и надежное электроснабжение для работы электровозов, электропоездов и другого тягового оборудования.

В целом, автономные тяговые подстанции являются неотъемлемой частью инфраструктуры железнодорожных систем и играют важную роль в обеспечении безопасности и надежности работы электрифицированных железных дорог.

Сетевые тяговые подстанции

Основными признаками сетевых тяговых подстанций являются следующие:

Подключение к электрической сети с постоянным током (ПСПТ);
Напряжение на входе подстанции составляет преимущественно 16 кВ;
Напряжение на выходе подстанции составляет преимущественно 3 кВ;
Мощность подстанции может достигать нескольких мегаватт;
Подстанции имеют сложную структуру и включают в себя трансформаторы, автотрансформаторы, регуляторы напряжения и другое оборудование;
Сетевые тяговые подстанции обеспечивают энергию для движения электропоездов на протяжении всей железнодорожной линии.

В сетевых тяговых подстанциях осуществляется преобразование напряжения, а также регулирование его уровня для обеспечения правильной работы электрической тяги. Они также обеспечивают бесперебойность подачи электроэнергии на железнодорожную линию, контролируют ее параметры и обеспечивают безопасность работы системы.

Пример структуры сетевой тяговой подстанции:
№	Устройство	Назначение
1	Трансформаторы	Преобразование напряжения
2	Автотрансформаторы	Регулирование напряжения
3	Регуляторы напряжения	Поддержание требуемого уровня напряжения
4	Тиристорные преобразователи	Преобразование переменного тока в постоянный и обратно
5	Шинопроводы	Распределение электроэнергии по линии
6	Коммутационные аппараты	Управление электроэнергией и ее распределение в системе

Сетевые тяговые подстанции являются важной составной частью инфраструктуры железнодорожных путей с электрифицированным движением. От их эффективной работы зависит надежность и безопасность передвижения поездов, а также качество предоставляемых услуг пассажирам и грузоперевозкам.

Видео:Электрические подстанции #1 - Классификация и основные элементыСкачать

Основные критерии классификации тяговых подстанций

Классификация тяговых подстанций осуществляется с учетом ряда основных критериев, которые позволяют определить их функциональное назначение и особенности работы. Ниже представлены основные критерии, используемые при классификации тяговых подстанций:

Мощность тяговых подстанций.
Уровень напряжения в системе питания.
Структура системы питания.

Первым и основным критерием классификации является мощность тяговых подстанций. Она определяет объем электрической энергии, которую подстанция способна поставлять для обеспечения работы электрического транспорта. Мощность тяговых подстанций может быть различной и зависит от конкретных потребностей транспортной системы.

Вторым критерием является уровень напряжения в системе питания. Он определяет, какое напряжение используется для передачи электроэнергии от тяговой подстанции к электрическому транспорту. Уровень напряжения может быть низким, средним или высоким, в зависимости от требований транспортной системы и специфики работы подстанции.

Третьим критерием классификации является структура системы питания. Она определяет, каким образом организовано взаимодействие между тяговой подстанцией и электрическим транспортом. Существуют два основных типа структуры системы питания: автономные и сетевые тяговые подстанции. Автономные подстанции работают независимо от внешней электроэнергии и обеспечивают транспорт собственной генерацией. Сетевые подстанции же подключены к общей электросети и получают электроэнергию от внешних источников.

Мощность тяговых подстанций

Тяговые подстанции имеют различную мощность в зависимости от потребностей системы тягового электроснабжения.

Мощность тяговых подстанций определяется теми же параметрами, что и в других электроэнергетических системах — номинальным напряжением и током.

Основной параметр, определяющий мощность тяговой подстанции, — это номинальный ток, который требуется для электроснабжения электровозов или электропоездов.

Мощность тяговых подстанций может варьироваться от нескольких мегаватт до нескольких десятков мегаватт, в зависимости от объема и типа движущегося состава, а также требуемых скоростей.

Кроме того, мощность тяговых подстанций должна быть достаточной для обеспечения дополнительной энергии для других систем железнодорожного транспорта, таких как освещение, системы сигнализации и связи.

Увеличение мощности тяговых подстанций может быть достигнуто путем увеличения числа трансформаторов или изменением их характеристик.

Мощность тяговых подстанций является важным параметром при проектировании и эксплуатации системы тягового электроснабжения, поскольку от нее зависит возможность обеспечить достаточное энергетическое питание для безопасного и эффективного движения поездов.

8. Уровень напряжения

Наиболее распространенные уровни напряжения для тяговых подстанций — это 25 кВ, 15 кВ и 3 кВ, хотя также могут быть использованы и другие уровни. Уровень напряжения определяется требованиями системы питания железнодорожного транспорта и основными характеристиками локомотивов.

Тяговые подстанции с напряжением 25 кВ обычно применяются на высокоскоростных и магистральных железных дорогах. Такое напряжение обеспечивает большую эффективность передачи энергии на большие расстояния и позволяет использовать более мощные локомотивы.

Тяговые подстанции с напряжением 15 кВ в основном используются на региональных железных дорогах и других участках средней и низкой интенсивности движения. Это менее затратный вариант, который все еще обеспечивает необходимый уровень мощности для подачи энергии на локомотивы.

Тяговые подстанции с напряжением 3 кВ чаще всего встречаются на промышленных и грузовых железных дорогах. Они предназначены для использования с грузовыми локомотивами, которые обычно требуют меньшей мощности по сравнению с пассажирскими локомотивами на высокоскоростных магистралях.

Выбор правильного уровня напряжения для тяговой подстанции зависит от множества факторов, включая тип железнодорожного маршрута, интенсивность движения, требования к энергии и доступные ресурсы.

Структура системы питания

Структура системы питания тяговых подстанций может различаться в зависимости от типа подстанции и ее роли в сети. Однако, в общем случае, система питания тяговой подстанции состоит из нескольких основных компонентов:

Подстанционной трансформаторной установки (ПТУ): это оборудование предназначено для преобразования напряжения от сетевой стороны к напряжению, необходимому для питания электровозов и электропоездов. ПТУ обычно имеет высокую мощность и может иметь несколько обмоток для подключения к различным уровням напряжения.
Дистрибутивной сети: это система проводов и кабелей, которая распространяет электроэнергию от ПТУ до контактной сети или непосредственно к электровозам. Компоненты дистрибутивной сети могут включать в себя распределительные трансформаторы, шины и различные виды соединительных элементов.
Контактной сети: это система проводов или шин, которая передает электрическую энергию от тяговой подстанции к электровозам через контактные провода или пантографы. Контактная сеть обычно расположена высоко над землей, чтобы обеспечить необходимый просвет для электровозов.
Заземления: это система защиты от электрических зарядов и электрических перенапряжений. Заземления обычно реализуются через заземляющие провода и шины, которые соединяются с землей для снижения риска поражения электротоком.

Важно отметить, что структура системы питания тяговых подстанций может быть адаптирована под конкретные условия и требования каждого железнодорожного участка. Она может включать в себя дополнительные компоненты, такие как аккумуляторные батареи, резервные источники энергии и системы аварийного питания.