ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА ВЯЗЬМА — ОРША
В первый месяц (до ввода в работу АТП) участок Вязьма—Орша эксплуатировался по системе 25 кВ с использованием питающих проводов в качестве усиливающих и подключенных параллельно к проводам контактной подвески. Фактически использовалось лишь по одной полуобмотке а1 — х1 тяговых трансформаторов, однако при необходимости имелась возможность использования номинальной мощности однофазных трансформаторов путем подключения полуобмоток а2 — х2 в параллель к первым.
После подготовки АТП к вводу в эксплуатацию участок был переведен на систему электроснабжения 2 х25 кВ, что позволило поднять и стабилизировать напряжение в сети и обеспечить возросшие размеры движения. По мере освоения и ввода новой системы электроснабжения в эксплуатацию возникла необходимость в решении ряда специфических для нее задач. По многим из них на основе совместных исследований научных коллективов и работников эксплуатации разработаны дополнительные мероприятия с целью обеспечения устойчивого функционирования вновь электрифицированного участка.
При этом следует подчеркнуть, что большинство выявленных недостатков присуще не самой системе электроснабжения 2x25 кВ, а принятым проектным решениям, которые могут быть учтены при последующей электрификации.
Контактная сеть. Типовые конструкции контактной сети при новой системе электроснабжения дополнены с полевой стороны каждого пути питающими проводами и проводами ДПР, разнесенными, как известно, на противоположные вдоль оси железнодорожного полотна опоры. Для одновременного отключения и секционирования контактного и питающего проводов применены двухполюсные разъединители. Такое решение не в полной мере сочетается с требованиями эксплуатации. При повреждениях изоляции или обрывах питающих проводов в случае проектного решения приходится отключать и контактную подвеску, что влечет за собой остановку движения поездов на участках протяженностью до 10—15 км.
Ввиду того что устройства связи на Вяземской дистанции электроснабжения проектировались без учета ограничения влияния на них системы 2 к 25 кВ, предусмотрено использовать индивидуальные линейные и фидерные секционные разъединители, обеспечивающие возможность раздельного секционирования питающих и контактных проводов. Для этой цели на АТП в рассечки питающих проводов каждого фидера установлены дополнительные секционные разъединители. Полюсы разъединителей фидеров подстанций разделены и снабжены индивидуальными приводами, что обеспечивает возможность раздельного секционирования питающих проводов на участках между смежными АТП или АТП и подстанциями. Аналогичные решения целесообразно было бы рекомендовать к внедрению на стадии проектирования. При расчете влияний на линии связи и выборе их параметров необходимо учитывать возможность кратковременного перевода отдельных (протяженностью до 15 км) участков сети на систему электроснабжения 25 кВ с целью устранения возникающих в эксплуатации повреждений питающего провода с учетом того, что в вынужденных режимах движение поездов должно быть обеспечено даже при нарушении связи.
Известно, что при секционировании сети для обеспечения работ персоналу в ряде случаев приходится оперировать не выключателями, а секционными разъединителями. При этом наблюдались случаи схлестывания дуги и перекрытий изоляции. В целях исключения подобных повреждений необходимо увеличить расстояние между полюсами и усилить саму конструкцию двухполюсных разъединителей. Разрабатывая усовершенствованные конструкции этих разъединителей, необходимо исходить из возможности разрыва ими нагрузок до 100—200 А и более и учитывать, что в эксплуатации ими отключают нагрузку не только последнего перед окном поезда, но и уравнительные токи между подстанциями.
Существенные трудности в эксплуатации обусловлены использованием изолированных консолей. Работы со снятием напряжения на питающем проводе и линии ДПР требуют снятия напряжения и с контактной сети. Переход на неизолированные консоли с использованием индивидуальных фидерных и секционных разъединителей для контактной сети и питающих проводов позволит расширить объем работ, выполняемых под напряжением, и сократить количество требуемых при этом заземляющих штанг.
Повреждения изоляторов, обрывы питающих проводов и линий ДПР, особенно на кривых малого радиуса, сопровождаются захлестыванием элементов контактной подвески, что влечет за собой сбои движения поездов. Для исключения подобных повреждений требуется регулярная дефектировка изоляторов. Однако из-за удаленности проводов от оси пути эта работа затруднена и требуется разработка новой технологии ее выполнения. В этом плане заслуживает внимания опыт Минэнерго по использованию стеклянных изоляторов. При пробое «юбка» стеклянного изолятора рассыпается, но сам изолятор не теряет механической прочности. Издали поврежденный изолятор хорошо заметен. Использование стеклянных изоляторов избавит персонал от трудоемких профилактических испытаний.
Через контактную сеть участка смонтировано большое количество перекидок для подключения АТП и комплектных трансформаторных подстанций (КТП). Указанные перекидки расположены выше конструкций контактной сети, благодаря чему они в ряде случаев выполняют функции естественных грозозащитных волноводов. Анализ работы устройств в грозовые сезоны свидетельствует о необходимости дополнительной грозозащиты указанных перекидок.
Рис. 6.4. Схема подключения запирающего устройства связи:1 — провод ДПР; 2 — запирающее устройство; 3 — разъединитель; 4 — питающий провод
Линии ДПР нового участка используют в качестве волновода для радиосвязи. С этой целью на спусках от проводов ДПР к разъединителям КТП (КТПО) установлены запирающие устройства СК-6 (рис. 6.4). Такое расположение затрудняет обслуживание аппаратуры обработки канала связи, в связи с чем запирающие устройства удобней устанавливать непосредственно на КТП (КТПО) (см. рис. 6.4).
Тяговые подстанции.
Не совсем удачными оказались и схемы тяговых подстанций. Они лишены гибкости и сложны в oбслуживании. В первую очередь это относится к распределительным устройствам 110 кВ. В проектной схеме резервный трансформатор Т5 (см. рис. 1.1,1) может питаться лишь от секции 1 шин.
При отключении ВЛ1, питающей секцию 1, или при ремонтных работах на ее коммутационных аппаратах в работе остается лишь один Т2. Подстанция теряет питание на обоих ТСНах, фидерах СЦБ и ДПР. Отделители ОД 110 кВ в фазах АВ и ВС оперативной схемы Т5 работают лишь на включение. После дистанционного включения от кнопки одного из них другой может быть включен лишь после отключения первого вручную, на что уходит не менее 10—15 мин. Таким образом, схема лишена гибкости и маневренности, что обусловливает неустойчивое электроснабжение и в ряде случаев приводит к сбоям движения поездов. Смоленской дистанцией электроснабжения 1381 предложена усовершенствованная схема, в которой резервный трансформатор ТЗ (см. рис. 1.15) подключается к любой секции шин 110 кВ. При замене отделителей разъединителями с двигательными приводами появляется возможность автоматизированного управления трансформаторами со щита подстанции или энергодиспетчера по телеуправлению, а также в заданных режимах программного управления от АПВ и АВР. Напряжение на шинах РУ 55 кВ подстанции определяется непрерывно меняющимися режимами тяговых нагрузок различных плеч питания, а также параметрами и нагрузками линий электропередачи. Качество напряжения на шинах тяговых подстанций не отвечает требованиям ГОСТ 13109—67. Так, по данным измерений на шинах РУ 55 кВ подстанций, коэффициент несимметрии и отклонения напряжения от норм достигают 10 %.
Указанные факторы существенно влияют на устойчивость работы устройств, питающихся от ТСН подстанций и от ВЛ СЦБ. Положение усугубилось тем, что типовые устройства автоматического включения резервного питания ТСН, предложенные в проекте, оказались неработоспособными: при аварийном отключении трансформаторов одного из плеч питания отключался также и работавший ТСН. Включение резервного ТСН с помощью АВР на неполнофазную схему питания не происходило из-за срабатывания защиты. Возникающий при этом цикл неуспешных переключений ТСН длился до вмешательства оперативного персонала или появления повреждений в приводах выключателей. Для исключения подобных явлений схема АВР на ТСН была усовершенствована с тем, чтобы допускать включение резервного ТСН только при наличии напряжения на всех фазах РУ 55 кВ.
Исчезновение напряжения в цепях собственных нужд подстанций, а следовательно, одновременно в линиях ВЛ СЦБ и ДПР приводило к прекращению работы устройств СЦБ и остановке движения поездов на участках протяженностью до 100 км. В этой связи были приняты срочные меры по изысканию посторонних источников для питания устройств СН подстанций и постов секционирования и через них и ВЛ СЦБ. При этом на первых порах этим посторонним источникам была отведена роль основных. Таким образом, питание ответственных потребителей СН подстанций и устройств СЦБ по схеме открытого треугольника с подключением фаз к неравномерно загружаемым обмоткам однофазных трансформаторов различных тяговых плеч в эксплуатации себя не оправдывает.
Еще ниже при такой схеме показатели качества электроэнергии у потребителей линий ДПР. На зажимах удаленных КТП отклонения напряжений устойчиво достигают 15 % и более. Работа потребителей этих линий усложнена более часто возникающими на них неполнофазными режимами. Кроме отключения тяговых трансформаторов одного из плеч питания, эти режимы на линиях ДПР часто возникают при изолированном обрыве одного из проводов линии, несинхронном отключении одного из двух линейных разъединителей, так как разнесенные по разные стороны путей провода этой линии снабжены индивидуальными однополюсными разъединителями, приводы которых не сблокированы между собой. Неполнофазные режимы приводят к образованию нескомпенсированных магнитных потоков в сердечниках трансформаторов потребителей и к резонансным явлениям, следствием которых являются значительные перенапряжения в сетях, превышающие номинальные напряжения в 1,5—2 раза.
Автотрансформаторные пункты (АТП). Автотрансформаторы, установленные на АТП, присоединены, как указано выше, к контактной сети и питающему проводу разъединителями с двигательными приводами и имеют газовую защиту, действующую на короткозамыкатели (см. рис. 4.23). Включение короткозамыкателя вызывает срабатывание защит смежных подстанций с обесточением фидерной зоны. В бестоковую паузу отключается разъединитель поврежденного АГП, после чего с помощью АПВ фидеров подстанций повторно подается напряжение в тяговую сеть. Неудобство такой схемы в том, что для отключения АТП приходится обесточивать участок протяженностью 50—100 км. Включение короткозамыкателей сопровождается повышением потенциала контура заземления АТП по отношению к удаленной земле. Поэтому режим этот может сопровождаться выносом аварийных потенциалов через входящие на АТП коммуникации и может сопровождаться повреждением связанной с этими коммуникациями аппаратуры.
Особенно опасен этот режим при замедлении или отказах защит и выключателей смежных подстанций. При одном из таких режимов на АТП Вяземской дистанции электроснабжения были повреждены стойка телемеханики, кабели дистанционного управления двигательными приводами и их двигатели, пульты которых были временно смонтированы на АТП. Кроме того, была пробита изоляция обмотки трансформатора собственных нужд АТП и разрядники кабелей связи в помещении аппаратной связи. Следует также иметь в виду, что при включении короткозамыкателя, т. е. заземлении питающего провода, к изоляции контактной сети относительно земли и к полуобмотке АТ прикладывается удвоенное напряжение 55 кВ, на что они должны быть рассчитаны. С целью отключения АТП для плановых ремонтов без обесточения фидерной зоны на них были установлены амперметры для регистрации нагрузки выбора момента отключения. Установлено, что отключение АТП разъединителем с двигательным приводом допустимо при токах не более 50—60 А. Однако такой порядок отключения АТП не безопасен, так как трудно предвидеть характер изменения нагрузок в момент отключения разъединителя.