Виды подстанций метрополитенов и их назначение

На подстанциях метрополитена установлено электрооборудование, предназначенное для преобразования и распределения электроэнергии.

• На метрополитене имеются подстанции трех видов: тяговые, совмещенные тягово-понизительные и понизительные.

• Тяговые подстанции предназначены для преобразования трехфазного переменного тока напряжением 6 или 10 кВ, получаемого от питающих центров, в постоянный (выпрямленный) ток напряжением 825 В для питания электропоездов.

• Кроме того, часть электрической энергии напряжением 10 кВ передастся на понизительные подстанции.

Основным оборудованием тяговой подстанции является силовой преобразовательный агрегат

 

15.  Преобразовательный агрегат. Принцип действия, назначение

Силовой преобразовательный агрегат состоит из:

 трансформатора 3;

• выпрямительного шкафа 2;

• высоковольтного выключателя 4

на стороне 10 кВ;

• быстродействующего автоматического выключателя 1 (БДВ) на стороне 825 В.

Силовые трансформаторы

• Силовые трансформаторы представляют собой трехфазные преобразователи переменного тока, которые понижают напряжение переменного тока с 10 кВ до 670—770 В (при выпрямленном токе уровень напряжения равен 825—875 В).

• Уровень напряжения на токоприемнике подвижного состава должен быть не менее 550 В, а на шинах подстанции не более 975 В. 18

Выпрямитель, выключатель

• Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, пропуская его только в одном направлении (точнее говоря, в силовую цепь поступает ток постоянный по направлению, но несколько пульсирующий по величине).

• Высоковольтный выключатель выполняет коммутационные функции по включению и отключению агрегата к шинам 10 кВ.

• Быстродействующий автоматический выключатель осуществляет защиту выпрямителя от токов обратного направления и короткого замыкания.

• На каждой тяговой подстанции установлено от трех до пяти силовых преобразовательных агрегатов.

• Все тяговые подстанции оборудованы устройствами автоматики и телемеханики и управляются одним лицом —энергодиспетчером с диспетчерского пункта.

• Автоматика поддерживает заданный режим работы оборудования, обеспечивает повторное включение фидеров 825 В, в случаях отключения их быстродействующим автоматом.

• Устройства телемеханики позволяют энергодиспетчеру производить необходимые включения и отключения оборудования подстанций и постоянно контролировать их работу.

 

Выключатели, выпрямители, трансформаторы. Устройство, принцип действия. Назначение.

 

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

Автоматы минимального и максимального тока;

Автоматы минимального напряжения;

Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

При протекании номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

 

ВЫПРЯМИТЕЛИ

Основное назначение выпрямителя заключается в преобразовании переменного тока в постоянный (пульсирующий выпрямленный) ток. Выпрямительная установка выполняется на основе диодов и тиристоров, а в отдельных случаях на основе силовых транзисторов. Структурная схема выпрямителя представлена на рис. 3.1. Выпрямительная установка в общем случае представляет собой агрегат, состоящий из преобразовательного трансформатора 1, выпрямительной схемы 2, сглаживающего фильтра 3, устройств управления и защиты 4 и автоматического регулирования 5.

Дополнительной функцией выпрямителя может быть регулирование напряжения на выходе в результате изменения напряжения на входе выпрямительной установки или угла открытого состояния полупроводниковых приборов. Такие выпрямители называются управляемыми.

В некоторых случаях отдельные звенья выпрямителя могут отсутствовать. В неуправляемых выпрямителях, построенных на диодах, нет устройств управления и автоматического регулирования. Преобразовательный трансформатор не применяют, если нет необходимости согласовывать цепи источника и потребителя по напряжению.

Классификации выпрямителей

Основными характеристиками выпрямителей являются:

— номинальное напряжение постоянного тока — среднее значение выпрямленного напряжения, заданное техническими требованиями. Обычно указывается напряжение до фильтра Щ и напряжение после фильтра (или отдельных его звеньев — U). Определяется значением напряжения, необходимым для питаемых выпрямителем устройств;

— номинальный выпрямленный ток /0 — среднее значение выпрямленного тока, т.е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей, питаемых выпрямителем;

— напряжение сети?/сети — напряжение сети переменного тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряжения для бытовой сети — 220 В с допускаемыми отклонениями не более 10 %;

— пульсация — переменная составляющая напряжения или тока на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя;

— частота пульсаций — частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой — однополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухпо- лупериодные мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы выпрямителя и числа фаз;

— коэффициент пульсаций — отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (р0 %) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (/?,%). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки;

— коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) — отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра кс = р^/р. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев;

— колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя — изменение напряжения постоянного тока относительно номинального. При отсутствии стабилизаторов напряжения определяются отклонениями напряжения сети.

 

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

 

Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.

Назначение трансформаторов

Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов и при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660 В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.

Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.

Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:

импульсные трансформаторы;

силовые трансформаторы;

трансформаторы тока.

Принцип работы трансформатора

Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.

Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.

Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.