Реконструкция совмещённой тягово-понизительной подстанции (СТП) метрополитена

1. Главная схема
2. План СТП
3. Общий вид КСО 298
4. Технико-экономическое обоснование

Сегодня из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Правильно выбранная схема доставки электроэнергии потребителям во многом определяет надежность снабжения, предопределяет возможные внештатные ситуации и аварии. При этом при проектировании трансформаторных подстанций, их комплектации, линий передачи и т.д. необходимо исходить также из экономической целесообразности.

В настоящее время развитие и усложнение систем электроснабжения, возрастающие требования к экономичности и надежности их работы ставят задачу повышения уровня проектно-конструкторских разработок, внедрения и рациональной эксплуатации высоконадежного электрооборудования, снижения непроизводственных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении, и снижении затрат при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов электроснабжения.

Все это относится и к тяговым подстанциям энергоснабжения метрополитена. Тяговая подстанция — электрическая подстанция, предназначенная для питания транспортных средств на электрической тяге через контактную сеть. От ТП получают питание и другие потребители.

В связи с тем, что реконструкция оборудования метрополитена выполнено на базе единого типового проекта, сравнение технико-экономических показателей не производится.

Задачей данного дипломного проекта является реконструкция совмещенной тягово-понизительной подстанции станции «Черная речка» 2-й линии Санкт-Петербургского метрополитена.

«Чёрная речка» — станция Петербургского метрополитена. Расположена на Московско-Петроградской линии между станциями «Петроградская» и «Пионерская». «Чёрная Речка» — односводчатая станция глубокого заложения (глубина составляет 67 м).

Принципиальная конструктивная схема односводчатой станции глубокого заложения нового типа — со сборным железобетонным многошарнирным обжатым в породу несущим сводом — была разработана у нас в 1961 году. По сути, это многошарнирный большепролетный (18,4 м). смонтированный из железобетонных блоков свод постоянной толщины, опирающийся на массивные опоры диаметром 5,5 м. В нижней части станционной выработки устраивается обратный свод, являющийся одновременно распоркой для боковых опор. В центре — удобная пассажирская платформа, под которой в основном и размещаются служебные и технические помещения. Станции такого типа сооружаются на всех последних линиях метрополитена поскольку скорость их возведения практически вдвое выше и при этом меньше затраты, чем станции прежних конструкций.

Наклонный ход (выход со станции), содержащий три эскалатора, расположен в южном торце станции. К эскалатору ведёт широкая лестница, аналогичная таким же лестницам на станциях «Пионерская» и «Проспект Большевиков».

Также произведен сметно-финансовый расчет реконструкции системы электроснабжения. В завершение рассматриваются вопросы безопасности жизнедеятельности при производстве работ обслуживающим персоналом.

Для выполнения поставленной в данной работе цели необходимо:

• Провести анализ исходных данных и характеристики существующих подстанций метрополитена;
• Произвести расчет электрических нагрузок проектируемой подстанции;
• Осуществить на основании полученных данных выбор силовых трансформаторов подстанции, а также выбор силовых агрегатов.
• Произвести расчет токов короткого замыкания в рабочих и аварийных режимах работы, на основании которого осуществить выбор коммутационного оборудования подстанции.
• Оценить технико-экономические показатели проекта и рассмотреть вопросы охраны труда при проектировании и эксплуатации подстанции.

1.1 Схемы электроснабжения станций метрополитена

Подстанции, на которых совмещаются электротехнические устройства для электроснабжения тяговой и силовых сетей, СЦБ и осветительных нагрузок, называются понизительными подстанциями.

Современная система электроснабжения метрополитенов харак-теризуется сооружением подземных совмещенных тяговых подстан¬ций (СТП) на каждой станции. СТП объединяют в одну тяговую и понизительную подстанции, их размещают в местах приложения максимальных тяговых нагрузок. Создание СТП позволяет приме¬нять децентрализованную систему питания рельсовых сетей. Схемы тяговопонизительных подстанции должны удовлетворять требованиям, которые предъявляются как к тяговым, так и к понизительным подстанциям.

Для децентрализованной системы характерны совмещенные тягово-понизительные подстанции, которые чаще всего располагаются под землей, вблизи от пассажирских станций, тем самым приближая источники питания к потребителям электроэнергии. По сравнению с централизованной децентрализованная система имеет такие преимущества как:

...

1.2 Обоснование необходимости модернизации

В распределительных устройствах СТП «Черная речка» установлены масляные выключатели типа ВМП-10. Использование маслонаполненных аппаратов в замкнутых пространствах метрополитена не позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности».

Модернизация СТП производится путем замены устаревшего оборудования на новое с целью обеспечения надежности электроснабжения объектов станции «Черная речка».

В случае замены оборудования, повышение надежности будет достигнуто за счет применения современных материалов исполнения оборудования, систем защит, а также обеспечение возможности внедрения систем АСКУЕ, что позволит производить дистанционный контроль работы оборудования.

...

2.1 Расчет мощности силовых трансформаторов

К электроснабжению поездов, машин и механизмов метропо¬литенов, особенно в отношении его надежности и бесперебойности, предъявляются высокие требования. Они обусловливаются не только специфическими условиями работы метрополитенов как электрических подземных железных дорог, но и взаимосвязанностью действия всех устройств, предназначенных для организации движения поездов и обслуживания пассажиров. Комплекс тягового электроснабжения дополняется устройствами электропитания нетяговых потребителей различного назначения.

Рост интенсивности движения поездов на метрополитенах, про-исходящий по мере развития крупных городов, определяет нагрузочный режим системы тяги и соответственно сказывается на условиях потребления электроэнергии.

...

Таблица 2.1 – Нагрузки станции метрополитена «Черная речка»

...

Таблица 2.2 – Технические параметры силовых трансформаторов

...

3.1 Расчет токов в рабочих режимах

В рабочих режимах определяются максимальные и средние значения токов на присоединениях подстанции. По максимальным значениям тока выбираются токоведущие части и коммутационные и измерительные аппараты, по средним значениям тока определяется токопотребление по присоединениям и базовые уставки защит.

Максимальное значение рабочего тока присоединений 10 кВ ...

...

3.2 Расчет токов в аварийных режимах

Для выбора электрооборудования тяговой подстанции ниже произведен расчет токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах на шинах распределительных устройств. Расчет произведен в именованных единицах.

Схема замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рисунке 3.1.

...

4.1 Выбор коммутационной аппаратуры

Коммутационная аппаратура: выключатели выбирается из соответствия следующим условиям:

- по напряжению установки

...

Таблица 4.1 - Условия выбора выключателей 10 кВ на вводах и секционных ячейках

...

Таблица 4.2 - Условия выбора выключателей 10 кВ на отходящих присоединениях

...

Таблица 4.3 - Условия выбора выключателей 825 В постоянного тока на отходящих линиях

...

Таблица 4.4 - Выбор разъединителей

...

Таблица 4.5 - Условия выбора выпрямителя 825В постоянного тока на отходящих линиях

...

4.2 Выбор ошиновки

Выбор сечения производится по экономической плотности тока по формуле.

...

4.3 Выбор опорных и проходных изоляторов

Согласно ПУЭ опорные изоляторы следует выбирать так, чтобы расчетные механические усилия, передаваемые жесткими шинами опорным и проходным изоляторам, не превышали 60% от соответствующего гарантийного минимального разрушающего усилия изоляторов.

Предварительно выбираем в качестве опорных изоляторы С4-80 УХЛ. Паспортные данные изолятора приведены в таблице 4.6.

...

Таблица 4.6 - Паспортные данные изолятора С4-80 УХЛ

...

4.7 Выбор вида оперативного тока

Оперативный ток на распределительном пункте служит для питания вторичных устройств, к которым относятся оперативные цепи защиты, автоматики и телемеханики, аппараты дистанционного управления, аварийная и предупредительная сигнализация. При нарушениях нормальной работы подстанции оперативный ток используется так же для аварийного освещения и электроснабжения электродвигателей, генераторов, оперативной связи и особо ответственных механизмов собственных нужд. От источников оперативного тока требуется повышенная надежность, их мощность должна быть достаточна для действия вторичных устройств при самых тяжелых авариях, а напряжение должно отличаться высокой стабильностью.

...

Таблица 4.14 - Характеристики ВАЗП-380/260-40/80 У3

...

5.1 Основные компоновочные решения

Требования при сооружении распределительных устройств тяговых подстанций определены Правилами устройства электроустановок, правилами технической безопасности, строительными и технологическими нормативами. Распределительные устройства должны обеспечивать надежность работы, безопасность их обслуживания, ограничение аварий в случае их возникновения, экономичность и возможность их расширения.

Тяговая подстанция располагается на станциях в подплатформенных помещениях, без выделения отдельного тоннеля. Из-за ограниченного пространства тяговая подстанция располагается на двух этажах.

...

Таблица 5.1 – Технические характеристики КСО 298

...

6.1 Объем релейной защиты на ТП

Вследствие возникновения КЗ нарушается нормальная работа системы электроснабжения. При протекании токов КЗ элементы системы электроснабжения подвергаются термическому и динамическому воздействию.

...

6.4 Расчет уставок релейной защиты

Расчет уставки защиты от однофазного КЗ

Первичный ток срабатывания IС.З. защиты выбирается из условия отстроенности защиты от броска собственного емкостного тока при внешнем перемежающемся замыкании на землю сле¬дующим образом:

...

7.1 Составление спецификации оборудования и сметы затрат

В данном дипломном проекте определены приведенные затраты для реконструкции системы электроснабжения СТП «Черная речка» [16].

При проектировании совмещенных тягово-понизительных подстанций метрополитенов используются стандартные схемы, проверенные временем и хорошо зарекомендовавшие себя за время эксплуатации. Технико-экономическое сравнение вариантов не производится, поскольку данный проект выполнен на базе типового проекта реконструкции СТП.

Составим спецификацию устанавливаемого оборудования (табл. 7.1).

...

Таблица 7.1 - Спецификация устанавливаемого оборудования

...

Таблица 7.2 - Калькуляция затрат на оборудование

...

Таблица 7.3 - Смета затрат

...

8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

При эксплуатации электрооборудования ТП на обслуживающий персонал могут воздействовать следующие опасные и вредные факторы согласно положения ССБТ ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»:

...

Таблица 8.1 - Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений (согласно СанПиН 2.2.4.548-96)

...

Таблица 8.4 – Предельно-допустимые значения виброскорости

...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте представлены основные предложения по реконструкции совмещенной тягово-понизительной подстанции станции «Черная речка» Петербургского метрополитена. Оформление соответствует требованиям [23].

При анализе однолинейной схемы подстанции произведен расчет требуемой мощности силовых трансформаторов силовых нагрузок и трансформаторов осветительных нагрузок в связи с их физическим износом. Для всех СТП станций метрополитена, после 2006 года для РУ-10 кВ принимаются к установке вакуумные выключатели ВВУ-СУЩ-2/10 .

...

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Главная схема

План СТП

Общий вид КСО 298

Технико-экономическое обоснование