Модернизация тяговых подстанций и повышение их энергоэффективности Подготовил: вед. инженер, к.т.н. Николаев Д.Ю. г.Москва, 2011г. НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЭНЕРГИЯ

Введение Тесное сотрудничество компании ЗАО «НПП Энергия» и ГУП «Мосгортранс», а также ряда эксплуатирующих организаций других регионов России выявило экономи- ческую нецелесообразность частичной реконструкции шкафов следующего типа: ШСН, выпрямителей, в ряде случаев РУОШ. По мнению специалистов данное оборудование необ- ходимо заменять на оборудование нового типа, позволя- ющего реализовать более высокую энергетическую эф- фективность, а также новые технические возможности. Наиболее пригодными для частичной реконструкции по ряду причин являются КРУ+600В.

Возможные направления реконструкции РУ+600В тяговых подстанций ГЭТ Замена системы и станций управления, сигнализации и автоматики с применением современной элементной базы; Модернизация системы управления ячейкой с применением микропроцессорной автоматики, позволяющей осуществлять целый ряд функций, таких как ведение протокола событий, варьирование количества и длительности автоматических повторных включений, осуществление контроля энергопотребления и т.д.; Замена выключателей типа ВАБ (ВАТ) на современные выключатели постоянного тока серии UR 26(40), производства компании Secheron (Швейцария); Внедрение испытателя коротких замыканий, позволяющего с высокой точностью определить сопротивление участка контактной сети и выдать разрешение/запрет на автоматическое повторное включение выключателя; Замена ненадежных двигателей с магнитофугальными приводами на разъединители с приводом постоянного тока; Установка системы СДТС-1, осуществляющей комплексную защиту тяговой сети от аварийных режимов и имеющей возможность передачи информации о измеренных значения напряжении и тока в системы высокого уровня;

Возможные направления реконструкции РУ+600В тяговых подстанций ГЭТ

Замена быстродействующего выключателя и системы управления Замена системы и станции управления Замена быстродействующего выключателя и установка ИКЗ (прямого измерения)

Современный испытатель коротких замыканий на базе СДТС-1 I икз U

Замена разъединителя с магнитофугальным приводом на разъединитель Р-15 (пр-во ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ»)

Замена блока НЛ и установка системы защиты и диагностики тяговой сети СДТС-1

Основные функции системы диагностики и защиты СДТС-1 Измерение величины и формы напряжения и тока в тяговой сети в различных режимах, в том числе при коротком замыкании в тяговой сети; Передача измеренных значений тока и напряжения в систему высокого уровня (систему телеизмерения, сигнализации, центральный пульт дистанционного управления и т.д.); Защиту тяговой сети от токов короткого замыкания, в том числе от малых токов КЗ, посредством измерения скорости нарастания и спада тока и напряжения в тяговой сети (dI/dt, ΔI/Δt, ΔU и т.д.); Осуществление интегральной токовременной защиты ИТВЗ (построение кривой нагрева и остывания контактного провода в зависимости от тока линии); Обеспечение точного (0.5÷1% от необходимой величины уставки) контроля и дублирование выставленной уставки быстродействующего выключателя постоянного тока с выдачей сигнала о ее несоответствии; Осциллографирование и запись формы и величины токов и напряжений при к.з. с возможностью последующей их передачи в систему высокого уровня для статистического анализа с целью корректировки токовой уставки линейного выключателя; Обеспечение гальванической развязки цепей, находящихся под потенциалом до 1000В от низковольтных элементов схемы;

Система защиты тяговой сети СДТС-1 (пр-во ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ») Отличительные особенности СДТС-1: Осуществление интегральной токовременной защиты (ИТВЗ) с возможностью учета влияния тем- пературы окружающего воздуха; Высокая скорость считывания контролируемых параметров напряжения и тока (fсчит=51,2кГц); Широкий диапазон измеряемых значений тока (±65кА); Модульная система элементов, позволяющая располагать блоки как в одну линейку, так и в различных отсеках распределительного устройства (эта особенность позволила оснастить КРУм-600 с габаритными размерами 600х2200х1000мм (ШхВхГ) системой СДТС-1); Развязка СДТС-1 от цепей вторичной коммутации посредством оптических кабелей, полностью исключает возможность попадания напряжения 600В на низковольтную аппаратуру;

Графики, полученные при испытаниях КРУм-600, производства ЗАО «НПП Энергия» (опыт удаленного КЗ на фидере 71 тяговой подстанции 7, г.Калуги)

Полная замена РУ+600

Малые габариты ячеек 600х2200х1000мм (ШхВхГ) позволяют сократить место и установить дополнительные отходящие фидера; Стоимость монтажа/наладки значительно меньше; Более высокая надежность и безопасность; Дополнительные функции дистанционного управления и контроля; Удобство обслуживания и пр.

Замена устаревших преобразовательных секций типа ВАКЛЕ на современные выпрямители серии В-ТПЕД (пр-во ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ») Название выпрямительной секции БВК-2000ВАКЛЕ-2000 В-ТПЕД- 2,0к-Н Номинальный ток, А 2000 Номинальная мощность, кВт 1200 Тип применяемых диодов ВЛ-200ВЛ-200(800)В-800Д-143(253)SD2500W5092 Класс применяемых диодов до 13 до 24до 16(25)25до 35 Количество диодов Наличие принудительной вентиляции В устаревших выпрямительных секциях потери мощности определяются: -Системой охлаждения (принудительная вентиляция); -Системой шунтирующих резисторов (устанавливаемых вследствие значительного разброса параметров у полупроводниковых приборов); -Полупроводниковыми приборами (невысокое качество, длительная эксплуатация).

Энергетическая эффективность современных выпрямительных секций унифицированной серии В-ТПЕД

Экономический эффект от замены преобразовательных секций * - при стоимости э/э 2,41 руб. за кВтч

Целесообразность внедрения преобразователей выполненных по «мостовой» схеме при полной реконструкции выпрямительного агрегата

При модернизации тяговых подстанций возможна замена устаревших агрегатов на выпрямители серии В-ТПЕД-2000 (SD2500), что при минимальных затратах на переоборудование подстанции (строительная часть остается без изменения) значительно увеличивает её энергетическую эффективность. В случае полной замены выпрямительного агрегата (силовой трансформатор и выпрямительная секция), в большинстве случаев целесообразно применять «мостовую» схему выпрямления (В-ТПЕД-2000М) вместо «нулевой» (В-ТПЕД-2000Н). Энергетические показатели этих выпрямителей практически одинаковы притом, что «мостовая» схема выпрямления обладает следующими преимуществами: Типовая мощность «мостового» трансформатора на 21% меньше чем «нулевого» при той же мощности на выходе преобразователя, что позволяет увеличивать выходную мощность тяговой подстанции при той же разрешенной мощности, получаемой от центра питания; Стоимость «мостового» агрегата ниже за счет того, что в трансформаторе отсутствует уравнительный реактор (несмотря на то, что количество полупроводниковых приборов в «мостовой» схеме больше); В преобразователе, выполненном по «мостовой» схеме отсутствует пик напряжения на «холостом ходу», что благотворно влияет на изоляцию системы электроснабжения; Как при нагрузке, так и в режиме «холостого хода» энергоэффективность «мостового» агрегате выше, чем у «нулевого». Зависимость потерь в агрегатах от коэффициента загрузки выпрямителя и схемы выпрямления наглядно представлены на графике (состав агрегата, выполненного по «мостовой» схеме: трансформатор ТСЗП-1600/10ГТУ3, выпрямитель В- ТПЕД-2000М, состав агрегата, выполненного по «нулевой» схеме: трансформатор ТСЗПУ- 2000/10ГТУ3, выпрямитель В-ТПЕД-2000Н). Эффект от внедрения новых преобразовательных секций составляет в зависимости от типа заменяемых выпрямителей от 30 до 96 тыс. рублей в год.

Более подробно ознакомится с оборудованием производства ЗАО «НПП Энергия» Вы можете на нашем стенде 1.1 или на нашем сайте МЫ ЖДЕМ ВАС! Благодарю всех за внимание!