Тяговые подстанции участка Вязьма — Орша питаются от различных районных подстанций разных энергосистем. За истекший период эксплуатации установлено, что тяговая сеть участка выполняет и функции межсистемной связи, через которую реализуются существенные перетоки электроэнергии. С целью определения этих перетоков на всех тяговых трансформаторах установлен двойной учет — счетчики расхода электроэнергии с упорами, учитывающие отпуск электроэнергии в контактную сеть и возврат ее в энергосистему. Так, за один месяц тяговой подстанцией В отдано в контактную сеть 12 364 тыс. кВт-ч электроэнергии, а возврат в энергосистему составил 10 626 тыс. кВт-ч, т. е. 86 % расхода на тяговую сеть; за это же время подстанцией Р переработано на тяговую сеть 5900 тыс. кВт-ч при возврате в энергосистему 1650 тыс. кВт-ч, что составило 28 % электроэнергии, израсходованной э. п. с.
При вынужденных режимах в системах внешнего электроснабжения уравнительные токи возрастают до значений, вызывающих неселективное срабатывание защит смежных фидеров тяговой сети и сбои в движении поездов. В будущих проектах необходимо повысить требования к мощности энергосистем с учетом режимов работы тяговой сети и обеспечить расположение делительных защит линий на объектах внешнего электроснабжения, а на тяговых подстанциях предусмотреть защиту от перетоков и автоматику, обеспечивающую бесперебойное питание тяговых нагрузок. До реализации этих мер необходима повышенная согласованность действий энергодиспетчеров с энергосистемами с целью получения своевременной информации при возникновении вынужденных режимов в энергосистемах и перехода на схемы консольного питания тяговых фидеров. Здесь следует отметить, что роль межсистемных связей выполняют любые тяговые сети переменного тока, причем перетоки (при прочих равных условиях) с уменьшением протяженности межподстанционных зон увеличиваются. Поэтому вопрос о межсистемных перетоках электроэнергии через тяговые сети не следует рассматривать как особенность, характерную лишь для системы 2 х25 кВ.
Кроме перетоков между подстанциями, возможны уравнительные токи по контурам между автотрансформаторами смежных АТП, а также АТП и подстанций. Эти перетоки характерны лишь для системы 2x25 кВ и определяются небалансом напряжений между смежными АΤΠ и сопротивлением контуров, по которым они циркулируют.
Как известно, автотрансформаторы АОМНЖ-10000/55, установленные на АТП, снабжены устройствами РПН, предназначенными для регулирования напряжения контактной сети внутри межподстанционной зоны. Устройства РПН имеют 12 переключаемых под нагрузкой ступеней, благодаря чему напряжение может регулироваться в пределах ±10 % от среднего его значения. В нормальном режиме работы системы электроснабжения 2x25 кВ коэффициент трансформации автотрансформаторов равен двум, что соответствует 4-й позиции РПН. При опробовании устройств автоматического регулирования напряжения на фидерной зоне Милохово—Ракитная перевод РПН в 6-ю -8-ю позиции на одном из автотрансформаторов (при 4-й позиции на остальных) приводило к возрастанию тока в его выводе, подключенном к рельсам до 400 А, что вызывало блокировку блока автоматического регулирования (БАР) по току. В режиме консольного питания со стороны подстанции Милохово и поддержании напряжения на фидерной зоне в пределах 26,8—28,3 кВ посредством последовательного наращивания позиций РПН по мере их удаления от подстанции отмечено значительное увеличение токов через АТ, приводившее к интенсивному нагреву их отсасывающих линий. На наиболее удаленном АТП Смоленск-Центральный при 9-м положении РПН ток АТ возрос до 600—700 А, что в 3,5 раза превысило его номинальное значение.
В момент включения подстанции Ракитная для перевода консольной схемы питания фидерной зоны на нормальную на АТП Смоленск- Центральный при 9-м положении РПН отмечено резкое увеличение напряжения до 29,5 кВ и тока до 1200 А в отсасывающей линии с блокировкой БАРов всех АТП зоны по току.
После блокировки БАРов снижение напряжения и тока через АТП стало возможным лишь в ручном (принудительном) режиме с предварительным отключением подстанции Ракитная.
Из результатов описанного эксперимента следует, что практическое использование устройств автоматического регулирования для поддержания требуемого напряжения контактной сети внутри межподстанционной зоны затруднено. Создаваемый небаланс напряжений на АТП и смежных подстанциях приводит к протеканию уравнительных токов, значительно превышающих номинальные токи АТ и потому опасных с точки зрения термических воздействий, не говоря уже об увеличении потерь энергии. Кроме того, инерционность дискретно переключаемых устройств регулирования напряжения обусловливает возникновение режимных и коммутационных перенапряжений, опасных для оборудования устройств электроснабжения и э.п.с.
На тяговых подстанциях для каждого из двух параллельно работающих трансформаторов предусмотрено автоматическое регулирование напряжения бесконтактными установками БАР. Независимая работа этих устройств приводила к несинхронной работе РПН трансформаторов и, как следствие, к перетокам между трансформаторами. При этом уравнительные токи между трансформаторами достигали 500 А. Работники дорожной электротехнической лаборатории (ДЭЛ) Московской дороги разработали и внедрили на участке схему регулирования напряжения двух трансформаторов от одного БАР. Этим удалось максимально снизить «разбежку» позиций при переключениях РПН параллельно работающих трансформаторов. Таким образом, устройства регулирования целесообразно использовать для поддержания требуемого уровня напряжения фактически только при одинаковых позициях РПН всех связанных в единую систему трансформаторов. При этом во избежание длительного протекания уравнительных токов между трансформаторами тяговых подстанций или трансформаторами смежных АТП необходимо стремиться к синхронизации процесса переключения позиций РПН.