Полностью и с мельчайшими подробностями описать электроснабжение метрополитенов в одной статье невозможно, но попробуем рассказать хотя бы в общих чертах. В большей части коснемся электрических схем, устройства и работы подстанций.

Электроснабжение метрополитена осуществляется от энергосистемы города трехфазным переменным током частотой 50 Гц, напряжением 6 или 10 кВ. Электроприемники метрополитена в соответствии с ПУЭ относятся к 1-й категории нагрузок, и их электроснабжение должно быть осуществлено от двух независимых источников питания. Подстанции метрополитена подключают к районным подстанциям энергосистемы города кабельными линиями 6-10 кВ.

Подстанции метрополитена, от которых осуществляется питание силовых и осветительных нагрузок подземных линий, в нормальном режиме должны получать питание от двух источников электроэнергии секции шин РУ 6 – 10 кВ. Это необходимо для предотвращения даже кратковременного перерыва электроснабжения таких ответственных нагрузок, как освещение станций, вестибюлей и переходов, а также эскалаторов. Подстанции, от которых производится питание тяговых нагрузок, могут получать его от одного источника электроэнергии, при отключенном, но постоянно готовом к включению резервном источнике.

На метрополитенах управление всеми выключателями линий выполняют энергодиспетчеры с помощью устройств телемеханики, поэтому по условиям эксплуатации АВР на вводах подстанции, как правило, не предусматривается. Объясняется это тем, что ответственные потребители надежно обеспечены бесперебойным электроснабжением от двух источников электроэнергии.

Кратковременный перерыв электроснабжения тяговых устройств от одной подстанции, хоть и не желателен, но к перебою движении не приводит, т.к. питание тяговой сети будет продолжаться от других параллельно работающих подстанций. Заметим, что независимо от наличия АВР при снятии и восстановлении напряжения требуется поочередное включение выпрямительных установок, и поэтому все операции возлагаются на энергодиспетчера. На наземных тяговых подстанциях Тбилисского метрополитена питающие линии 6-10 кВ оборудованы устройствами АВР в соответствии с требованиями энергоснабжающей системы.

С позиции надежности электроснабжения рассматриваются как нормальные, так и вынужденные режимы. Оценивается пропускная способность, и мощность основных элементов системы. Этим объясняется применение параллельных питающих линий, установка резервных устройств, а также запасы по мощности. Стремятся к тому, чтобы при возникновении вынужденного режима в системе происходило наименьшее число переключений.

Существует две системы питания тяговой сети. Централизованная (сосредоточенная) и децентрализованная (рассредоточенная).
При централизованной системе применяют наземные тяговые и наземные или подземные понизительные подстанции. Питающие линии 6-10 кВ подходят к наземной тяговой подстанции, от которой электроэнергия поступает на понизительные подстанции.
Т.о. тяговые подстанции являются опорными распредпунктами электроснабжения метрополитена.
Для децентрализованной системы характерны совмещенные тяговопонизительные подстанции расположенные под землей, вблизи станций (на станциях). По сравнению с централизованной децентрализованная система имеет такие преимущества как: сокращение потерь электроэнергии в тяговой сети и потерь напряжения до токоприемника поезда, уменьшение блуждающих токов и разности потенциалов «рельсы-земля», повышение надежности защиты контактной сети от токов КЗ.

И так, классификация подстанций:
— Тяговая (Т)
-Понизительная (ПП)
-Совмещенная тяговопонизительная (СТП)
Приведем примеры принципиальных схем электроснабжения этих подстанций.

 

Электроснабжение одной тяговой подстанции, где А и Б – источники электроэнергии разных секций одной или двух городских ПС

Электроснабжение двух тяговых подстанций по двум питающим линиям и перемычке

Электроснабжение двух тяговых подстанций по четырем радиальным линиям

Линия от питающего центра, в зависимости от показаний расчетов при проектировании, может содержать два и более кабелей (мы это называем две (и более) нитки). Если это необходимо, то целесообразно расщепить ее на две параллельные одно- или двухкабельные линии и принять следующую схему:

Источниками питания понизительных подстанций являются КЛ 6-10 кВ от тяговых подстанций или

Совмещенных тягово-понизительных подстанций.

Электроснабжение двух понизительных подстанций по четырем радиальным линиям

Питание ПП по двум линиям и двум перемычкам

РУ 6-10 кВ СТП выполняется из двух секций, работающих независимо и получение от разных источников энергосистемы. При этом все преобразовательные агрегаты подключают к одной (первой) секции, питание которой осуществляется по принципу тяговых подстанций. Необходимость подключения преобразовательных агрегатов к одной секции и, следовательно, к одному источнику, что обусловливается тем, что напряжение, подводимое к двум секциям РУ – 6-10 кВ от разных источников, как правило, имеет некоторое различие. Если преобразовательные агрегаты будут подключены к разным секциям, то нагрузка на них будет не одинакова: одни из агрегатов будут перегружены, другие – недогружены. Т.о., первые секции шин получают питание непосредственно от источника энергосистемы А, а вторые секции связаны со вторым источником через смежные подстанции.

Принципиальная схема электроснабжения совмещенной тяговопонизительной подстанции

Питание двух СТП и одной ПП

Основными элементами подстанций являются

Для Т: РУ – 6-10 кВ,

РУ – 825 В (постоянный ток)

Преобразовательные агрегаты

Аккумуляторные батареи

РУ СН (собственные нужды)

Схема тяговой подстанции Питерского метро 60-х годов.

Для ПП: РУ – 6-10 кВ,

Аккумуляторные батареи

РУ – 0,23 и 0,4 кВ

Щиты постоянного тока 220 или 115 В В зависимости от требований при расчетах, на ПП устанавливают Панели СЦБ 220 либо 115В ( для питания устройств автоблокировки и централизации)

Для СТП: РУ – 6-10 кВ,

РУ – 825 В (постоянный ток)

Преобразовательные агрегаты

Аккумуляторные батареи

РУ – 0,23 и 0,4 кВ

Щиты постоянного тока 220 или 115 В

Панели СЦБ 220 либо 115 В

На подстанциях метрополитенов используются электромагнитные и вакуумные высоковольтные выключатели, трансформаторы сухого исполнения с естественной циркуляцией воздуха различных мощностей, выкатные предохранительные тележки и т.п. Питание контактной сети осуществляется от РУ-825 В, в которых используются быстродействующие автоматические выключатели ВАБ-28, ВАБ-42,43, ABB UD-4 и др., телеуправляемые линейные разъединители, шинные разъединители ручного привода. В распредустройствах 0,4; 0,23 кВ (127В) используются автоматические выключатели различных типов.

Координация работы, как оборудования, так и службы электроснабжения метрополитенов возлагается на энергодиспетчеров.
В их обязанности входит:
контроль нормальных схем питания устройств и потребителей
Производство оперативных переключений, руководство при переключениях
Координация действий электротехнического персонала
Принимает и согласовывает заявки на производство работ
Оперативная ликвидация аварийных ситуаций
Выдача приказов и разрешений для производства работ
И многое другое)

Помощниками диспетчеров являются щиты с мнемо-схемами всех объектов на линии, телесигнализацией и отображением действий защит и других процессов,

Многофункциональные автоматизированные рабочие места (АРМ)

Много телефонов и других средств связи, а так же большие пульты телеуправления с большим количеством кнопок)

Автор статьи: Тимофей Гореликов.