Площадки для строительства тяговых подстанций должны удовлетворять следующим требованиям: располагаться на незаселенной территории вблизи железнодорожных станций; не занимать земли, пригодные для сельского хозяйства; иметь рельеф, не требующий больших планировочных работ; находиться не в низменных и затопляемых местах; позволять совмещение тяговой подстанции с дежурным пунктом контактной сети; иметь удобные заходы для ВЛ и питающих линий контактной сети; предусматривать подвод двух железнодорожных подъездных путей и автомобильной дороги; обеспечивать возможность расширения, а в перспективе не более чем на расчетный десятый год эксплуатации перевод тяговой подстанции из одного типа в другой.
Здание общестанционного пункта управления (ОПУ) и конструкции РУ проектируют из современных строительных конструкций, предусматривая индустриальные методы строительно-монтажных работ.
Конструкция зданий ОПУ должна обеспечивать возможность блокирования с дежурными пунктами контактной сети. Располагают ОПУ по возможности в центре между РУ разных напряжений в целях минимального расхода кабелей. Взаимное расположение РУ должно обеспечивать минимум пересечений и поворотов на подходах линий высокого напряжения к подстанциям, а также минимальную длину перекидок от трансформаторов до РУ; разрывы между РУ разных напряжений не должны быть меньше высоты портала РУ высшего напряжения.
РУ напряжением 27,5 кВ и выше на тяговых подстанциях, как правило, выполняются открытого типа; РУ 6 и 10 кВ на подстанциях переменного тока — из шкафов наружной установки типа КРУН, а на подстанциях постоянного тока — из камер внутренней установки; современные РУ 3,3 кВ выполняют только внутренней установки. Применение РУ внутренней установки, например в городах или районах с загрязненной атмосферой, требует дополнительных технико-экономических обоснований.
Трансформаторы устанавливают с учетом возможности замены их на следующий типоразмер по мощности.
Ошиновка РУ напряжением 27,5 кВ и выше выполняется алюминиевыми или сталеалюминиевыми проводами, жесткая ошиновка на стороне 10(6) кВ и в некоторых случаях на стороне 27,5 и 35 кВ допускается на коротких участках, когда применение гибких токопроводов усложняет конструкцию;
в этом случае необходимо учитывать возможность резонанса шин при коротких замыканиях. Все ответвления от проводов и шин, а также присоединение проводов к аппаратным зажимам производят опрессовкой или сваркой.
Контрольные и силовые кабели до 1 кВ прокладывают в наземных лотках или по конструкциям РУ; для обеспечения проезда через лотки механизмов и машин предусматривают переезды с расположением лотков в одном уровне. Кабельные линии от различных РУ прокладывают в отдельных лотках.
Стационарное масляное хозяйство на тяговых подстанциях не предусматривается.
Внутренние ограждения (разрядников, трансформаторов и т. п.) выполняют металлическими, сетчатыми высотой 2 м. Наружное ограждение территории подстанции высотой 2 м выполняется из сборных железобетонных решетчатых конструкций или металлическим сетчатым.
Расстояния между маслонаполненным оборудованием подстанций и зданиями с производственными категориями В, Г, Д вне территории подстанции, а также жилыми и общественными зданиями при степени огнестойкости этих зданий I и II; III; IV и V не должны быть меньше соответственно 16; 20; 24 м.
Рис. 1. Здание ОПУ для подстанции переменного тока
Размер здания ОПУ (или закрытая часть подстанции) определяется типом подстанции. Современные ОПУ проектируются одноэтажными с унифицированным набором помещений. За основу принят ОПУ для подстанций переменного тока, к которому при сооружении подстанции постоянного тока добавляются помещения РУ 3,3 кВ и 10 кВ,
выпрямительно-инверторных агрегатов и сглаживающего устройства.
ОПУ современных подстанций показано на рис. 1.
Рис. 3. Компоновка оборудования трехагрегатной тяговой подстанции: а – первый этаж; б — второй этаж; 1 — РУ 6 или 10 кВ; 2- трансформаторные камеры; 3 — кремниевые выпрямители; 4 — РУ 600 В; 5 — отрицательная шина; б — щиты управления и собственных нужд; 7 — шкаф телемеханики; 8 — санузел; 9 — служебное помещение; 10 — лестничная клетка
Для подстанций постоянного тока добавляется помещение РУ 3,3 кВ и 10 кВ (292 м 2 ) или помещение для РУ и выпрямительно-инверторных агрегатов (305 м 2 ), а также помещение для сглаживающего устройства (9 м 2 ).
Рис. 2. Компоновка оборудования одноагрегатной тяговой подстанции: 1 — РУ 10 кВ; 2 — камера преобразовательного трансформатора; 3 — кремниевые выпрямители; 4 — РУ 600 В; 5 — шкафы отрицательной шины; б — щит управления агрегатом; 7 — щит собственных нужд; 8 — шкаф ТУ
В настоящее время в эксплуатации на городском транспорте находится большое количество разнообразных типов тяговых подстанций. Ниже приведены некоторые наиболее характерные из них.
В современной одноагрегатной тяговой подстанции все оборудование размещено в одном общем помещении и только силовой трансформатор вынесен в отдельную камеру 2 (рис. 2).
РУ 10 кВ позволяет присоединить подстанцию к энергосистеме по схеме «линия—шина» или по радиальной схеме. Подстанция не имеет резервного оборудования и при необходимости полностью разгружается по контактной сети.
Распредустройство 600 В 4 состоит из двух линейных выключателей и одного секционного. При работе подстанции в режиме автоматического управления без телемеханики снаружи у входа предусматривается закрытый щиток управления основными коммутационными аппаратами. При необходимости производства работ на контактной сети со снятием напряжения бригада службы контактной сети специальным ключом открывает щиток и отключает подстанцию.
Многоагрегатная подстанция (рис. 3) существенно отличается от одноагрегатной как схемой первичной коммутации, так и конструктивным выполнением. Предназначенная для электроснабжения крупных транспортных узлов и магистралей, она имеет распределительное устройство 600 В 4, состоящее из нескольких линейных и одного запасного выключателей. Конструкция РУ 6 или 10 кВ 1 предусматривает присоединение не менее двух вводов от питающих центров.
Двухэтажное здание удобнее для много- агрегатных подстанций, так как сокращаются размеры подстанции в плане, что очень важно при размещении ее в стесненных городских условиях. Кроме того, сокращаются внутриподстанционные кабельные коммуникации. Это позволяет также выполнить трансформаторные камеры высокими для обеспечения возможности ремонта трансформатора с выемкой сердечника внутри камеры.
