Схемы питания тяговых подстанций могут быть разнообразными и определяются расположением электрических станций, подстанций, воздушных линий электропередачи (ВЛ), тяговых подстанций, характером и мощностью потребителей прилегающих районов и другими факторами. При проектировании стремятся иметь схему, обеспечивающую бесперебойное и надежное электроснабжение подстанций.
Наиболее типичными схемами, часто встречающимися на практике, являются кольцевая, двустороннего питания, одностороннего питания и радиальная. Кольцевая схема (рис. 3, а) надежна и экономична; все 13 электрические станции и тяговые подстанции соединены в кольцо воздушными линиями электропередачи. Тяговые подстанции имеют два ввода ВЛ. Отключение любого питающего центра 2 (электрической станции или районной подстанции) или ВЛ не вызывает прекращения питания подстанций.
Рис. 3. Схемы питания тяговых подстанций:
1— тяговая подстанция; 2 — электрическая станция или районная подстанция; 3 — линии электропередачи; 4 - линия железной дороги
При двустороннем питании (рис. 3, б) центры 2 соединены линиями передачи через шины тяговых подстанций. Подстанции имеют два ввода ВЛ. Эта система питания надежна и экономична. В том случае, если ВЛ являются линиями передачи межсистемной связи, для увеличения надежности на всем протяжении их выполняют двухцепными. (На рис. 3, б вторая цепь ВЛ показана штриховой линией). Такая система питания является дорогой из-за двойного количества вводов ВЛ на подстанциях. Для уменьшения этих затрат применяют схемы с уменьшенным числом вводов (рис. 3, в). Тяговые подстанции, на шины которых заведены все ВЛ через выключатели, получили название опорных, а остальные — промежуточных. Промежуточные под
станции присоединяют к ВЛ в разрез линии или отпайкой в зависимости от числа подстанций и принятой схемы.
Одностороннее питание (рис. 3, г) применяют в тех случаях, когда имеется одна электрическая станция или районная подстанция в данном районе. Надежность питания тяговых подстанций в этом случае ниже, чем при кольцевом и двустороннем питании. Для повышения надежности применяют двухцепные ВЛ, а с целью уменьшения стоимости подстанции каждую цепь ВЛ заводят не на все подстанции, а через одну в шахматном порядке.
Если конфигурация железной дороги имеет вид, показанный на рис. 3, д, наиболее удобной может оказаться радиальная схема питания. Для большей надежности каждую подстанцию соединяют с электрической станцией двумя линиями передачи.
Питание тяговых подстанций осуществляют по ВЛ напряжением 6, 10, 35, 110, 150 и 220 кВ. Напряжения 6 и 10 кВ применяют для питания концевых подстанций постоянного тока при небольшой их мощности и близком расположении от питающих станций или подстанций. Наибольшее применение получили схемы электроснабжения тяговых подстанций с использованием одно- и двухцепных линий при напряжении 110 кВ, трассы которых проходят вдоль железных дорог. Такие ВЛ соединяют обычно два источника электроснабжения и, кроме питания тяговых и рабочих нагрузок, позволяют осуществлять связь между системами. Напряжения 150 и 220 кВ также используют, но стоимость коммутационного оборудования подстанции при этом возрастает.
На дорогах постоянного тока подключают к ВЛ не более пяти промежуточных подстанций при расстоянии между опорными подстанциями 100—150 км. На дорогах переменного тока между опорными подстанциями подключают не более трех промежуточных при напряжении 110 кВ и не более пяти при напряжении 220 кВ. Расстояние между опорными подстанциями будет 200—300 км.
Опорные подстанции 1 (рис. 4) могут иметь от трех до четырех вводов и выполняют их с одиночной секционированной или двойной системой шин с выключателями В на вводах и шиносоединительным выключателем ШС. Промежуточные подстанции II и III выключателей и сборных шин не имеют, а в качестве коммутационных аппаратов на них используют отделители 01 и 02 и разъединители PI, Р2, Р1"""", Р2. Пользоваться этими аппаратами можно в период отсутствия тока в отключаемой цепи, т. е. между моментом отключения выключателя В в начале ВЛ на опорной подстанции и моментом его автоматического повторного включения (АПВ).
Рис. 4. Принципиальная схема подключения двухцепной ЛЭП тяговых подстанций:
I — опорная подстанция; II —транзитная промежуточная подстанция; III — промежуточная на отпайках; 1— ремонтная перемычка; 2 — рабочая перемычка с выключателем
На промежуточных подстанциях применяют короткозамыкатели K1 и К2. Срабатывание защиты вызывает включение короткозамыкателя, создающего искусственное короткое замыкание на землю одной из фаз питающей ВЛ, что приводит к отключению выключателя на опорной подстанции. Разъединители P1 и Р2 в отличие от Р1" и Р2 имеют дистанционный привод.
