Основными элементами системы собственных нужд переменного тока являются трансформаторы собственных нужд, городской ввод низкого напряжения и сборные шины собственных нужд (380/220 или 220/127 в).
На одноагрегатных тяговых подстанциях трансформатор собственных нужд в целях упрощения может быть подключен к вторичной обмотке главного трансформатора. Тогда при работе агрегата собственные нужды будут питаться от трансформатора собственных нужд, а при отключенном агрегате — от городского ввода низкого напряжения. Переключение с одного источника на другой производится вручную или автоматически при помощи контакторов Κ1 и К2 (рис. 115-1,а).
Достоинства такой схемы включения трансформатора собственных нужд заключаются в том, что не требуется специальной ячейки в распределительном устройстве (РУ) — 6—10 кВ, упрощается защита и обслуживание. К недостаткам относится то, что каждое оперативное или автоматическое выключение агрегата сопровождается переключением источников питания, а это несколько снижает надежность и усложняет работу автоматических и телемеханических устройств.
На мощных и многоагрегатных тяговых подстанциях для питания шин собственных нужд применяется высоковольтный трансформатор, который присоединяется к шинам РУ 6—10 кВ через разъединитель и кварцевые предохранители типа ПК.
Переключение питания шин на городской ввод происходит лишь при снижении напряжения на трансформаторе или при его ремонте. Это переключение происходит, как правило, автоматически при помощи контакторов Κ1 и Κ2 (рис. 115-1,б).
Иногда для повышения надежности применяют два трансформатора собственных нужд (рис. 115-1,в). Со стороны шин 6— 10 кВ оба трансформатора нормально находятся под напряжением, однако на шины собственных нужд включен лишь один из них. Второй трансформатор Тр2 собственных нужд включается при помощи контактора К2 лишь в том случае, если исчезает напряжение на Трь В свою очередь при отсутствии напряжения на трансформаторе Тр2 контактором К3 включается городской ввод. Замыкающим контактом контактора К3 при этом отключается секция I шин собственных нужд. Это делается для того, чтобы снизить нагрузку на городской ввод.
Рис. 115-1. Схемы собственных нужд переменного тока с вводом низкого напряжения:
а — с агрегатным трансформатором собственных нужд; б — с одним трансформатором и с одной секцией шин собственных нужд; в — с двумя трансформаторами и с двумя секциями шин
Так как городской ввод питает только часть нагрузки, на секцию II шин подключаются такие потребители, перерыв в электроснабжении которых недопустим даже при отключенных агрегатах (например, освещение, сигнализация и т. п.).
Шины собственных нужд переключаются с рабочего трансформатора на резервный и на ввод низкого напряжения при помощи станций автоматического аварийного переключения, которые нормализованы и выпускаются промышленностью.
Применение двух трансформаторов собственных нужд позволяет существенно сократить мощность резервного ввода, что облегчает присоединение его к городским трансформаторным подстанциям и часто значительно сокращает затраты при строительстве подстанции.
Рис. 115-2. Схема соб ственных нужд переменного тока без ввода низкого напряжения
Если первичное питание подстанции осуществляется по двум кабелям, идущим от разных питающих центров, весьма целесообразным является включение трансформатора Тр2 на шины подстанции, а трансформатора Тр2 — на резервный ввод до масляного выключателя (рис. 115-2). При такой схеме городской резервный ввод вообще не нужен.
В системе собственных нужд подстанций нейтраль трансформатора собственных нужд обычно заземляется через пробивной предохранитель. При таком решении замыкание одной фазы на землю не вызывает опасных токов к. з. Подстанция в этом случае может работать до тех пор, пока не представится более удобное время для отыскания и ликвидации однофазного замыкания. Непосредственное заземление нейтрали при однофазном коротком замыкании приведет к перегоранию предохранителя или отключению автомата поврежденной цепи. В этом случае неизбежен простой аппаратов отключенной цепи на время ликвидации повреждения. На автотелеуправляемых подстанциях этот простой может быть достаточно продолжительным.
В схемах с изолированной от земли нейтралью, в соответствии с требованиями ПУЭ, предусматривается постоянный контроль изоляции каждой фазы относительно земли и исправности пробивного предохранителя. Появление замыкания любой фазы на землю или срабатывание предохранителя фиксируются специальными реле напряжения, которые включают световой сигнал неисправности.
Рис. 116-1. Однолинейная схема двухагрегатной тяговой подстанции
Рис. 116-1. Продолжение
