Характеристика модернізованої тягової підстанції Донецьк

Виходячи з того, що більша частина устаткування тягової підстанції відпрацювала свій нормативний строк служби та має фізичне й моральне зношування, то при її модернізації пропонується заміна основних фондів на більш сучасне, надійне обладнання. Насамперед це дозволить забезпечити необхідну вантажонапруженість, зменшити електроспоживання, збільшити надійність енергопостачання та отримати економію електроенергії.

Таким чином, при модернізації підстанції буде замінене наступне устаткування :

1) Вимикачі АБ 2/4 - на нові швидкодіючі вимикачі ВАБ-206, які в порівнянні з ВАБ-49, ВАБ-70 (77), Gerapid, Secheron мають наступні основні переваги :

- ВАБ–206 володіє підвищеним ресурсом з електричної зносостійкості;

- має вбудоване реле струму з «сухими» контактами і малогабаритну станцію керування, завдяки чому він може розташовуватись на викатному елементі ячейки КРП. Завдяки швидкій дії вбудованого реле струму, є можливість змінювати чутливість до швидкості зростання струму;

- в порівнянні з закордонними аналогами, вимикач ВАБ-206 має значно краще струмообмеження в індуктивних ланцюгах й на порядок більший ресурс дугогасної камери. Також практично на порядок менший вихлоп іонізованих газів з дугогасної камери, що зменшує загальні габарити ячейки і підвищує безпеку персоналу.

2) Вентильні розрядники РМВУ-3.3 - на обмежувачі перенапруг

ОПН-3.3, які мають такі переваги :

- глибокий захист електричного устаткування від комутаційних і атмосферних перенапруг в мережах змінного струму промислової частоти. Захисна дія ОПН обумовлена нелінійною вольт амперною характеристикою матеріалу варистора, а саме різким зменшенням його опору при імпульсних перенапругах. Тому при імпульсній перенапрузі через обмежувач буде протікати значний імпульсний струм, а напруга мережі знижується до рівня, безпечного для ізоляції устаткування, яке захищаємо;

- обмежувачі перенапруг виготовляються у полімерному, трекінгостійкому корпусі на відміну від традиційних вентильних розрядників у керамічному "кожуху", що дозволяє їх використовувати в районах з великим забрудненням навколишнього середовища на відкритому повітрі;

- обмежувачі перенапруг не містять іскрового проміжку і мають активну частку, яка складається з метало оксидних нелінійних резисторів (варисторів), виготовлених з ZnO з малими додаваннями оксидів інших металів. Оскільки в ОПН нема іскрових проміжків, то при їх спрацьовуванні зношування контактів не відбувається. Варистори, які застосовуються в обмежувачах перенапруг, мають стійку вольт амперну характеристику, яка не змінюється в процесі експлуатації. Тому, на відміну від вентильних розрядників, обмежувачі перенапруг не потребують обслуговування й контролю параметрів протягом усього строку служби;

- висока механічна міцність й надійність;

- мала вага і габаритні розміри.

3) Масляні вимикачі типу С-35 - на вакуумні вимикачі ВР-35, масляні вимикачі типу ВМПЕ-10 – на вакуумні вимикачі ВР-2, масляні вимикачі типу ВМГ-10 – на вакуумні вимикачі ВВ/ТЕЛ. Широке застосування вище вказаних вакуумних вимикачів на напругу 6-35 кВ пояснюється наступними їхніми перевагами:

- високий механічний та комутаційний ресурс при комутації номінальних струмів й номінальних струмів відключення. Число відключень номінальних струмів вакуумним вимикачем без заміни вакуумної дугогасної камери складає 10-50 тисяч, число відключень номінального струму відключення – 20-200, що в 10-20 раз перевищує відповідні параметри мало масляних вимикачів;

- різке зниження експлуатаційних витрат в порівняні з мало масляними вимикачами. Обслуговування вакуумних вимикачів зводиться до змазки механізму й приводу, перевірки зносу контактів 1 раз на рік;

- відсутність необхідності ремонту протягом усього строку служби;

- повна вибухопожежна безпека, можливість роботи в агресивних середовищах;

- широкий діапазон температур навколишнього середовища, в якому можлива робота вакуумної дугогасної камери;

- підвищена стійкість до ударних й вібраційних навантажень внаслідок маленької маси та компактної конструкції вимикача.

- простота вбудовування в різні типи КРП та зручність організації необхідних блокувань;

- невелике споживання енергії по мережам керування;

- безшумність, чистота, зручність обслуговування, обумовлені малим виділенням енергії в дузі та відсутність вибросу масла, газів при відключені струмів короткого замикання;

- відсутність забруднення навколишнього середовища;

- висока надійність і безпека експлуатації, скорочення часу на монтаж;

- доступна вартість.

Однак вакуумні вимикачі мають недолік – підвищений рівень комутаційних перенапруг, що в деяких випадках викликає необхідність прийняття спеціальних заходів по захисту устаткування.

4) Акумуляторні батареї типу СК-1 – на нові, які потребують значно меншого обслуговування акумуляторні батареї з рідким електролітом, які мають наступні переваги:

- надійні батареї, в яких позитивні й негативні пластини ізольовані сепаратором з великою кількістю пор, що забезпечує захист пластин від короткого замикання і іонну циркуляцію;

- зменшення обсягів обслуговування;

- відзначаються здатністю забезпечувати високу струмовіддачу в короткі проміжки часу. Це пов’язано з тим , що позитивні пластини складаються з хімічно чистого свинцю 99,99 % і мають велику поверхню (приблизно у 10 разів більшу, ніж у звичайної пластини), що досягається спеціальною трубчатою формовкою. Негативні пластини – змазані пластини.

5) Випрямлячі ПВА з шести пульсовою схемою випрямлення - на нові випрямлячі В-ТПЕД-3,15к-12П з дванадцяти пульсовою схемою випрямлення та з повітряним природним охолодженням, які мають наступні переваги:

- створені на таблеткових діодах 38-го класу;

- дозволяє зменшити пульсацію (змінну складову) випрямленої напруги;

- збільшується підстанції;

- зворотна напруга вентилів значно нижче;

- більш високий ККД;

- робота обладнання для згладжування пульсації випрямленої напруги спрощується, чим знижується заважаюча дія електричної тяги на провідні лінії зв’язку;

- переобладнання існуючих тягових блоків «трансформатор-випрямляч» з шести пульсової схеми випрямлення на дванадцяти пульсову дозволяє зменшити втрати електроенергії на 2,5 %.

Модернізація тягової підстанції під реконструкцію Донецького вокзалу має необхідність не тільки по термінам служби обладнання, а ще й для збільшення потужності підстанції у зв’язку із створенням нового вокзального комплексу з декількома залами очікування, з великою кількістю кас, з розвиненою інфраструктурою торгівлі й соціально-культурних об'єктів з безпосереднім примиканням метро. А це в свою чергу буде створювати додаткові нетягові навантаження. Для вирішення поставленої задачі було запропоновано два варіанти:

1) Застосування старої схеми трансформації 35/6/3,3 кВ на тягу поїздів із збільшенням потужності понижувальних трансформаторів 35/6 кВ. Трансформатор ТД-16000/35/6 кВ можна замінити на трансформатор

ТД-25000/35/6 кВ.

2) Перехід на нову схему трансформації 35/3,3 кВ. Такий перехід буде здійснений завдяки створенню перемички між вводами № 1 та № 2 35 кВ. Від перемички через роз’єднувач РВ–35/1000 У1 та вакуумний вимикач ВР-35-20/630 У2 живлення буде отримувати новий перетворювальний трансформатор типу ТРДП потужністю 12500 кВА, який буде встановлено замість старого трансформатора типу ТМРУ потужністю 6200 кВА. Далі живлення будуть отримувати нові напівпровідникові випрямлячі В-ТПЕД-3,15к-12П з дванадцяти пульсовою схемою випрямлення, які будуть встановлені замість випрямлячів типу ПВА з шести пульсовою схемою випрямлення.

Головною перевагою використання схеми трансформації 35/3,3 кВ є те, що вона дозволить здійснити перехід на закупівлю електроенергії на тягу поїздів з 2-го класу на 1-ий. Це обґрунтовується наступними фактами: межею реалізації електроенергії на тягу поїздів постановою Національної комісії регулювання електроенергетики України (НКРЕ) і УЗ визначені перетворювальні трансформатори на тягових підстанціях. В залежності від схем зовнішнього електропостачання і конструктивних особливостей тягових підстанцій на Донецькій залізниці існує декілька схем перетворення електроенергії:

1) 110/10/3,3 кВ;

2) 35/6(10)/3,3 кВ;

3) 35/3,3 кВ;

4) 10(6)/3,3 кВ.

Оскільки межею реалізації електроенергії на тягу поїздів є тягові трансформатори, то при схемі перетворення 35/3,3 кВ електроенергія реалізується по тарифу 1-го класу, а при всіх інших схемах - по 2-го класу. Придбання електроенергії по 1-му класу дозволяє економити значну суму коштів. Таким чином, із двох можливих варіантів модернізації підстанції пропонується саме другий.

Згідно з постановою Національної комісії регулювання електроенергетики України (НКРЕ) споживачі електричної енергії розподіляються на два класи.

До 1-го класу відносяться споживачі, які:

1) отримують електричну енергію від постачальника електричної енергії в точці продажу електричної енергії із ступенем напруги 27,5 кВ та вище;

2) приєднані до шин електростанцій (за винятком ГЕС, які виробляють електроенергію періодично), а також до шин підстанцій електричної мережі напругою 220 кВ і вище, незалежно від ступенів напруги в точці продажу електричної енергії електропостачальною організацією споживачу; 

3) є промисловими підприємствами із середньомісячним обсягом споживання електричної енергії 150 млн. кВт.год. та більше на технологічні потреби виробництва, незалежно від ступенів напруги в точці продажу електричної енергії електропостачальною організацією споживачу.

До 2-го класу відносяться споживачі, якіотримують електричну енергію від постачальника електричної енергії в точці продажу електричної енергії із ступенем напруги нижче 27,5 кВ.

Виходячи з того, що межею реалізації електроенергії на тягу поїздів постановою Національної комісії регулювання електроенергетики України (НКРЕ) і УЗ визначені перетворювальні трансформатори на тягових підстанціях, то перехід на нову схему трансформації 35/3,3 кВ дозволить здійснювати закупівлю електроенергії по тарифу 1-го класу, а не по тарифу 2-го класу як при старій схемі трансформації 35/6/3,3 кВ. Такий перехід приведе до значної економії коштів. В табл. 15 .27 приведено розрахунок економії коштів при переході на постачання електроенергії 1 класу для потреб електротяги.

Таблиця 15.27. Розрахунок економії коштів при переході на постачання електроенергії 1 класу для потреб електротяги поїздів на ТПС Донецьк за роздрібними тарифами та обсягами електроенергії за 2009 р