Меню

Тяговые трансформаторы для тяговых подстанций постоянного тока

Конструкция, схема и принцип действия тяговых трансформаторов

Тяговые типы трансформаторов устанавливаются на подстанциях, питающих электротранспорт. Оборудование используется на железной дороге, при работе трамваев, троллейбусов и поездов метрополитена. Подстанции с разным количеством трансформаторов используются на узлах подачи питания к подземному и наземному транспорту.

Применяются конструкции, состоящее из одного или нескольких агрегатов. Одноагрегатные подстанции используются на участках с централизованным снабжением. Линия обесточивается полностью при необходимости технического обслуживания неисправных подстанций.

Конструкция

Строение простого трансформатора:

  • Сердечник.
  • Обмотки для высокого и низкого напряжения, не соединенные друг с другом, отличающиеся количеством витков.
  • Шихтованный магнитопровод и несколько обмоток входят в активную часть устройства.

Магнитопровод сконструирован из пары горизонтальных ярм и 2-х вертикальных стержней. Стержни собираются из нескольких сжатых стальных листов, используемых в электротехнике. Собираются пакеты разной ширины с изменяющимся сечением, приближенным по форме к круглому. Шпильки используются для сцепки листов, их изоляция обеспечивается бакелитовыми трубками, а под гайки ставятся шайбы из этого материала.

Схема тягового трансформатора

Ярма изготовлены из стальных листов, во время их сборки по бокам крепятся швеллера, соединенные болтами, ввинченными в торцы железных планок. Ярма соединены стальными стержнями магнитопровода.

Две силовые планки крепятся снизу к паре швеллеров, они создают опору для активной части трансформатора и прилегают ко дну бака. Швеллера, установленные на верхнем ярме, соединяются с крышкой с помощью болтов через овальные отверстия. Поэтому активная часть располагается внизу бака, а ее крышка прижимается к фланцам. Между металлическими элементами устанавливаются эластичные прокладки, не пропускающие масло.

Принцип действия

Главный принцип работы тяговых трансформаторов – это взаимная индукция. Электричество к обмоткам передается от главного источника. Переменный ток направляется на потребляющее устройство через зажимы обмотки.

Тяговые трансформаторы для тяговых подстанций регулируют до нужного уровня напряжение, подающееся на потребители электроэнергии. Настраивают выходное напряжение в зависимости от режима работы двигателей.

Тяговой трансформатор

Схема соединения обмоток

В трансформаторе установлены три обмотки: первичная и две вторичные. Первая вторичная обеспечивает собственные потребности устройства, состоит из 22 витков и питает вспомогательное оборудование, а также основную вторичную обмотку. Обмотка собрана из двух нерегулируемых элементов из 20 витков и пары регулируемых. Они делятся на 4 секции по 5 витков, в каждой из них устанавливается ЭДС по 145 В.

Прогулка наматывается на 6 цилиндров, установленных на паре вертикально расположенных стержней.

Нерегулируемые элементы вторичной обмотки находятся на внутренних цилиндрах.

Условные обозначения начала и конца обмотки выражаются на схеме первыми и последними символами латинского алфавита. Прописные буквы применяются для обмотки с высоким напряжением, элементы, проводящие низкий ток, отмечаются строчными.

Обмотки на стержнях фиксируются на нескольких изоляционных цилиндрах с применением картонных прокладок или реек. Прокладки постепенно усаживается при использовании устройства. Деталь в форме наклонной штанги применяется для улучшения осевой стяжки. Один конец крепится на ярмовой балке, а другой соединяется с подвижным башмаком, установленным на присущим кольце.

Схема соединения обмоток тягового трансформатора

Как выглядят матки скрепляются с двумя группами с помощью проводов группового переключателя. Обе группы через выпрямительное устройство соединяются с двигателем. Нерегулируемые элементы спиральных обмоток установлены возле сердечника. В центре находится сетевая непрерывная обмотка, эти элементы в обоих сердечниках соединяются параллельно. Дисковые катушки подвижной части находится на внешнем цилиндре.

Стальные шайбы крепится на магнитопровод при сборке активной части без верхнего ярма. Текстолитовые бруски ставятся веером на шайбы для того, чтобы масло протекало под обмоткой. Текстолитовые кольца ложатся на верхний виток на всех цилиндрах. Веером на них устанавливаются бруски, выводящие масло. На них крепятся металлические шайбы.

Назначение тяговых трансформаторов

Техника для тяговых подстанций делятся на три группы:

  • Для метрополитена.
  • Для железнодорожного сообщения.
  • Длина земного транспорта в черте города.

Силовые трансформаторы тяговых подстанций отличаются несколькими особенностями. На их конструкцию влияет сфера применения и назначение. Агрегаты, установленные в трамваях, троллейбусах и поездах, значительно отличаются. Подстанции, обеспечивающие работу железнодорожного транспорта, находятся на расстоянии 25-50 км. Специальные требования выполняются при проектировании сети.

Профиль железнодорожного сообщения, эксплуатируемые транспортные средства, влияют на создание технологических карт и размещение трансформаторов.

трансформатор типа ОДЦЭ- 5000/25БМ-02.

Режим работы и типы, применяемые на тяговой подстанции

Трансформаторы для тяговых подстанций переменного тока делятся на группы с учетом условий эксплуатации.

Устройство, которое устанавливается на железнодорожных сообщениях:

  • Опорные.
  • Тупиковые.
  • Промежуточные.

Опорные устройства применяются для питания других объектов. Тупиковые снабжаются электричеством от соседних трансформаторов, промежуточное устанавливаются между двумя соседями подстанциями.

Читайте также:  Как получить ток от искры

Схема тягового трансформатора

Специальные виды используются для городского транспорта. Первая группа устройств требует регулярного обслуживания. Вторая работает полностью в автоматическом режиме. Действие третьего вида трансформаторов регулируется с помощью телеуправляемой техники, поэтому и поддержка таких устройств не требует работы обслуживающего персонала.

Изделия для метрополитена:

  • Тяговые.
  • Понизительные.
  • Тягово-понизительные.

Понизительные снабжаются электричеством от городских сетей. Понизительные уменьшают напряжение до 400-220 вольт, питают силовые установки и освещение. Подстанции уменьшают напряжение до необходимого уровня.

Источник

Тяговые подстанции

Особенности тяговых подстанций

Эти электроустановки имеют ряд значительных отличий от силовых трансформаторных подстанций, которые обеспечивают электрическим питанием города и поселки.

  • Относятся к потребителям электрической энергии I категории – они не могут быть отключены ни при каких обстоятельствах, поскольку это может повлечь за собой катастрофические последствия. Поэтому к ним подводится две или более магистральных электролиний.
  • Не всегда являются понижающими трансформаторами. Большая часть из них – это выпрямители, обеспечивающие подачу в контактную сеть постоянного тока.
  • Преобразованная ими электрическая энергия имеет параметры, отличные от тех, что используются в промышленности и быту. По этой причине обеспечиваемая ими контактная сеть является автономной и не имеет гальванического контакта с другими электросетями. От тяговых подстанций может быть проложена электрическая линия для подачи электропитания в ближайшие к ним населенные пункты, если иной возможности их электрифицировать нет.
  • В их конструкции предусмотрена возможность рекуперации – возврата части электрической энергии в сеть за счет ее генерации электродвигателями во время торможения.

Для каждого вида электрифицированного транспорта используются свои тяговые подстанции, отличающиеся по принципу работы и номиналу напряжения.

Железнодорожный электротранспорт

Его контактная сеть имеет большую протяженность. Причем нередко по таким местам, где иных источников электрического тока нет. Поэтому по ней может течь не только постоянный, но и переменный ток, который передается на большие расстояния с меньшими потерями.

Номинальное напряжение контактной сети

На подстанции подается напряжение 220 или 110 кВ переменного тока, а если контактная сеть устаревшая, то 35 кВ. Для систем питания постоянным током оно преобразуется в 3,3 кВ, а для переменного в 27,5 кВ.

Для обеспечения нужд железнодорожной инфраструктуры (семафоры, стрелки, служебные помещения) в состав оборудования тяговой подстанции включается трансформаторная обмотка, с которой снимается напряжение 10 киловольт. Оно преобразуется до трехфазного линейного 380 вольт (система с глухозаземленной нейтралью), позволяющего переходить на бытовые 220 вольт 50 Гц.

Организационная структура контактной сети

На железнодорожном транспорте существуют следующие типы тяговых подстанций:

  • Опорные. К ним подводится не менее четырех автономных линий электропередач. Они являются основными источниками электропитания для контактной сети. Если используется постоянный ток, то расстояние между ними не более 15 км. При переменном оно увеличивается до пятидесяти.
  • Транзитные, питаются от двух независимых ЛЭП и включаются в разрыв между опорными подстанциями. Обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, а также непрерывность питания контактной сети в случае аварии на одном из участков.
  • Отпаечные (тупиковые). Используются для обеспечения движения электропоездов по обособленным веткам. Отпаечные подстанции питаются от двух независимых ЛЭП.
  • Стыковочные. Используются там, где происходит смена типа контактной сети. Они осуществляют гальваническую развязку между переменным и постоянным током.

Конструкция контактной сети

Трехфазные асинхронные двигатели на электротранспорте любого типа не используются по причине чрезмерного увеличения стоимости контактной сети, сложности токосъемников и невозможности их работы на высоких скоростях. Воздушный контактный провод всегда один и он фазный. Роль нулевого играет рельс, поэтому в пределах нескольких десятков метров от железнодорожного полотна регистрируются так называемые блуждающие токи.

На дальних перегонах, с целью уменьшения потерь, тяговая подстанция переменного тока выдает 50 кВ, это напряжение делится пополам (схема 25х2) между питающим и контактным проводом с помощью автотрансформатора, центральная точка которого замкнута на рельс. По контактной сети переменного тока можно пропускать и постоянный. Для этого используется стыковочная тяговая подстанция, осуществляющая переключение типа напряжения на определенном участке.

На электровозах переменного тока – ВЛ80, ВЛ85 – ставятся выпрямители и двигатели, способные работать на пульсирующем токе. Они рассчитаны на номинальное напряжение 25 киловольт – 2,5 киловольта теряются из-за высокого сопротивления цепи между контактным проводом и рельсом. Модели ВЛ10 и ВЛ11 работают на постоянном токе, а ВЛ82М имеет привод обоих типов.

Преобразовательные агрегаты

Преобразовательные агрегаты тяговых подстанций метрополитена по многим узлам унифицированы с агрегатами тяговых подстанций городского электротранспорта. По требованиям пожарной безопасности тяговые трансформаторы, устанавливаемые в подземных выработках, выполняются сухими (безмасляными). С целью снижения уровня пульсаций выходного напряжения выпрямительные агрегаты тяговых подстанций выполняют шести- и двенадцатипульсовыми с соединением вентилей по нулевой и мостовой схемам, а также применяют уравнительные реакторы. Выпрямительные агрегаты производятся как с неуправляемыми вентилями (диодами), так и с управляемыми (тиристорами), что позволяет регулировать уровень выпрямленного напряжения и избегать возникновения уравнительных токов при параллельной работе нескольких агрегатов. Применяются выпрямители как с естественным, так и принудительным воздушным охлаждением.

Читайте также:  Зависимость сопротивления с последовательным от частоты переменного тока

На тяговых подстанциях устанавливают трансформаторы серий ТСЗП и ТМРУ.

Тип трансформатора ТСЗП-1600/10МУЗ ТСЗП-1600/10МНУ3 ТСЗП-2500/10МУ3 ТСЗП-2500/10МНУ3
Номинальное напряжение сетевой обмотки, кВ 6,3 10,5 6,3 10,5
Ток преобразователя, А 1 600 1 600 2 500 2 500
Напряжение короткого замыкания, % 6,7 6,8 7,1 5,8
Потери в режиме короткого замыкания, Вт 10 500 10 500 13 500 14 000
Потери в режиме холостого хода, Вт 2 500 2 800 4 800 4 000
Масса, кг 5 500 5 500 8 050 8 200

Структура

Описание типовых схем представленных аппаратов достаточно сложное. Однако можно выделить общие черты. Подключение в системе производится в соответствии с особенностями транспорта, для которого применяется агрегат.

Распределитель состоит из трех блоков. В первом находится устройство, принимающее высокое напряжение, во втором отсеке – трансформатор, а в третьем – выход для электроэнергии с заданными характеристиками. Предусмотрен всего один выключатель. На вводе присутствует разъединитель.

Тяговые подстанции Тяговая подстанция — википедия. что такое тяговая подстанция Подстанция метрополитена — энциклопедия нашего транспорта Тяговая подстанция — википедия Тяговая подстанция — википедия. что такое тяговая подстанция Тяговая подстанция википедия

Соединение первичных обмоток выполняется по схеме звезда. Нулевая фаза обязательно заземляется. Вторичные обмотки соединяются в виде треугольника. Одну из фаз заземляют и подводят к рельсу. В метрополитене для этого предусмотрено наличие особого контактора. Этот рельс предназначен исключительно для снятия напряжения электровозом.

Другие фазы подают ток в два воздушных кабеля. Их иногда применяют для снабжения электроэнергией других потребителей, но в основном по воздушным проводам тяговые подстанции обеспечивают питание троллейбусов. Для трамвая этот процесс предполагает задействовать один воздушный провод и один наземный рельс. В большинстве стран мира напряжение для такой сети составляет 550 В.

Понизительные подстанции

Понизительные подстанции размещают либо на пассажирских станциях, либо вблизи от них. Эти подстанции предназначены для понижения напряжения переменного тока 6, 10 или 20 кВ, получаемого по кабелям от 1 или 2 ближайших тяговых подстанций, и передачи питания соответствующим потребителям электрической энергии.

На понизительной подстанции к шинам 10 кВ через высоковольтные выключатели подсоединяются понижающие трансформаторы, несущие различные нагрузки потребителей. Электропитание эскалаторов, сантехнических устройств и других силовых установок производится от двух трансформаторов ТМ-1 и ТМ-2, которые подключены к разным секциям шин напряжением 10 кВ. Оба трансформатора нормально находятся в работе. В случае отключения одного из них всю нагрузку принимает на себя другой.

Пониженное до 380 В напряжение подаётся на силовой щит и далее к потребителям.

Питание устройств СЦБ осуществляется трёхфазным переменным током от одного из двух самостоятельных трансформаторов АТДП-1 или АТД-2, подключённых к разным секциям шин 10 кВ и выдающим на щит СЦБ 380 В. Один из трансформаторов является резервным. Переключение с основного трансформатора на резервный происходит автоматически при срабатывании следящих приборов.

Аналогичным образом к шинам 10 кВ подключены два трансформатора освещения ТО-1 и ТО-2. Для питания цепей освещения в случае исчезновения переменного тока на СТП и основных понизительных подстанциях установлены мощные свинцовые кислотные аккумуляторные батареи напряжением 150 В, рассчитанные на работу в течение не менее 1 часа. Переключение на питание от батареи происходит автоматически.

Аккумуляторные батареи находятся на постоянном подзаряде, для чего служат специальные зарядно-подзарядные устройства.

Трансформаторы освещения вторичными обмотками подключены к рабочим секциям освещения, а аккумуляторная батарея — к аварийной секции, через которые нагрузка равномерно распределяется среди потребителей.

Для распределения нагрузок среди потребителей понизительные подстанции имеют сборные шины; для отключения и включения участков цепи установлены разъединители с рычажным приводом. Для защиты аппаратов от перегрузок и переключений в цепях имеются масляные или воздушные выключатели. Отдельные цепи, идущие к потребителям, защищены плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.

На площадке депо имеются самостоятельные понизительные подстанции наземного исполнения. Понизительная подстанция депо получает питание по двум кабелям 10 кВ от ближайшей тяговой подстанции и понижает напряжение до 380, 220 и 127 В. Подстанция питает потребителей переменного тока депо и предприятий метрополитена, расположенных на его площадке (заводы, мастерские, лаборатории и т. п.). Аккумуляторные батареи на таких подстанциях не ставят.

Читайте также:  Макс ток нагрузки что это

План и разрез понизительной подстанции мелкого заложения

Меню раздела

Выработка электроэнергии и ее распределениеГрафики нагрузок электротехнических установокОсновные условия сооружения и эксплуатацииСистема тягового энергоснабжения железных дорогЭлектроснабжение метрополитеновСхемы главных электрических соединенийТранзитная подстанцияОпорная подстанцияРаспределительное устройство тягового напряженияСхемы силовых цепей тяговых подстанций метрополитенаСхема силовых цепей подземной подстанцииПонижающие трансформаторыСиловые трансформаторы для питания не тяговых нагрузокТипы преобразовательных агрегатовСхемы преобразования токаКремниевые выпрямителиПолупроводниковые вентилиАппаратура рекуперацииБыстродействующие выключатели постоянного токаТипы быстродействующих выключателейБыстродействующий выключатель ВАБ-28фБыстродействующие анодные выключателиРазъединители и приводы к нимКороткозамыкателиКоммутационная аппаратура низкого напряженияПакетные выключатели и переключателиВоздушные автоматические выключателиКонтакторыМагнитные пускателиКомплектные распределительные устройстваОткрытые распределительные устройстваЗакрытые распределительные устройстваВспомогательное оборудование тяговых подстанцийИзоляторыИзмерительные трансформаторыРазрядникиАккумуляторные батареиСпециальное оборудование постоянного токаСпециальное оборудование переменного токаОбщая компоновка территории тяговых подстанцийЗдания тяговых подстанцийОткрытая часть подстанцийКонструкции тяговых подстанций метрополитеновЦепи вторичной коммутации и собственных нуждЦепи собственных нужд постоянного и переменного токовУправление основными коммутационными аппаратамиЦепи сигнализации, блокировки и общие подстанционные цепиТипы и принципы выполнения защит оборудования тяговых подстанцийСистема переменного оперативного токаНазначение и классификация узлов автоматикиАвтоматика программного включения и отключенияАвтоматика повторного включения и включения резерваВводы 110 кВМонтаж электрооборудования тяговых подстанцийМонтаж тяговых подстанций и контактной сетиИндустриализация электромонтажных работТехническая документацияПриемка тяговой подстанции под монтажМонтаж электрооборудования ОРУСиловые трансформаторыКоммутационная аппаратураРазрядникиКомпенсирующие устройстваМонтаж электрооборудования ЗРУВыпрямители в зданииСвинцовые аккумуляторные батареиСглаживающие устройстваОбщие положения об испытанияхИспытание некоторых типов электрооборудованияОбщий порядок испытания и наладки РЗАПриемка тяговых подстанций в эксплуатациюОсновные элементы хозяйства электрификацииРевизионно-ремонтные средстваСтруктура подразделений эксплуатации устройств электрификацииОбязанности энергоучасткаУчастки энергоснабженияОбязанности ревизионно-ремонтного персоналаОперативная работаОперативные переключенияБланки переключенийПорядок ликвидации аварийКонтроль за оборудованием подстанцийРаспределительные устройстваСиловые и тяговые масляные трансформаторыБыстродействующие выключателиРаспределительные устройства напряжением до 1000ВЗарядные и подзарядные устройстваДвигатель-генераторыИзмерительные приборы, реле управления и защитыОсвещениеКабельные коммутацииЗаземляющие устройстваОрганизация капитального ремонта электрооборудованияЭкономика переработки энергии на тяговых подстанцияхОсновы техники безопасности и производственной санитарииТехника безопасности при монтаже тяговых подстанцийТехника безопасности при эксплуатации тяговых подстанций

Диагностика тяговых подстанций

Интеллектуальные терминалы присоединений (ИТП). Область применения – ячейки комплектных распределительных устройств напряжением 6-35 кВ тяговых и трансформаторных подстанций железных дорог электрифицированных на постоянном и переменном токе.

Источник

Трансформаторы для тяговых подстанций электрофицированного транспорта

Преимущества реакторов производства ООО «КПМ»

Трансформатор ТСЗПУ

Трансформаторы ТСЗПУ

ТСЗПУ-1000

ТСПУ-1000 10 ГТ

Назначение

Как правило, если говорится о специализированных трансформаторах для тяговых подстанций, то предполагаются трансформаторы для подключения фидеров контактной сети. Характеристики таких трансформаторов будут отличаться в зависимости от типа контактной сети. Поскольку в настоящее время используются различные её виды — постоянного и переменного тока и разных номиналов напряжения.

Контактная сеть постоянного тока подключается к сети переменного тока посредством выпрямительного аппарата. В этом случае трансформатор является преобразовательным трансформатором выпрямительной установки, осоебнности конструкции и режимов работы которого описаны в разделе «Преобразовательные трансформаторы».

Трансформаторы для контактной сети переменного тока (25 кВ и 3,3 кВ) функционально являются понижающими и/или разделительными. Описание особенностей этих трансформаторов также дано в соответствующих разделах.

Также для трансформаторов тяговых подстанций должна учитываться специфическая особенность электрифицированного транспорта — возможность рекуперации энергии в сеть при торможении транспортного средства. Данный режим является специфическим для тяговых подстанций.

В целом, с учётом многообразия схем тяговых подстанций, трансформаторы для них являются специальными и их изготовление требует подробного согласования спецификаций.

Источник



Трансформаторы для тяговых подстанций постоянного тока электрифицированных железных дорог

Общие сведения

Трехфазные масляные трансформаторы применяются на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог и предназначены для питания: выпрямительно-инверторных секций по мостовой шестипульсовой схеме — ТМП-6300/35ИУ1, ТДП-12500/10ИУ1, по мостовой двенадцатипульсовой схеме — ТРДТП-20000/35ИУ1; выпрямительных секций по двенадцатипульсовой схеме — ТРДП-12500/10ЖУ1, ТРДП-12500/35ЖУ1, ТРДП-16000/10ЖУ1, ТРДП-16000/35ЖУ1. Трансформаторы ТРДП-16000/10ЖУ1 и ТРДП-16000/35ЖУ1 при этом обеспечивают плавное бесконтактное регулирование напряжения преобразователя под нагрузкой посредством управляемых реакторов и шкафов управления.

Структура условного обозначения

ТРХП-Х/ХХ-У1:
Т — трехфазный;
Р — с расщепленной обмоткой (в случае отсутствия расщепленной
обмотки Р не указывается);
Х — вид охлаждения (естественное масляное — М, масляное с
дутьем и естественной циркуляцией масла — Д);
П — для питания полупроводниковых преобразователей;
Х — типовая мощность, кВ·А;
Х — класс напряжения сетевой обмотки, кВ;
Х — назначение (Ж — для выпрямительных преобразовательных
железных дорог, И — для выпрямительно-инверторных
преобразователей);
У1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69, ГОСТ 15543-70.

Условия эксплуатации

Высота над уровнем моря не более 1000 м. Температура окружающего воздуха от минус 45 до 40°С. Требования техники безопасности, в том числе пожарной безопасности, по ГОСТ 12.2.007.2-75 и ГОСТ 12.1.004-85. Трансформаторы изготовляются для внутренних поставок и соответствуют:

Источник