Модернизация тяговых подстанций и повышение их

Модернизация тяговых
подстанций и повышение
их энергоэффективности
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
ЭНЕРГИЯ
Подготовил: вед. инженер, к.т.н. Николаев Д.Ю.
г.Москва, 2011г.
Введение
Тесное сотрудничество компании ЗАО «НПП Энергия»
и ГУП «Мосгортранс», а также ряда эксплуатирующих
организаций других регионов России выявило экономическую нецелесообразность частичной реконструкции
шкафов следующего типа: ШСН, выпрямителей, в ряде
случаев РУОШ.
По мнению специалистов данное оборудование необходимо заменять на оборудование нового типа, позволяющего реализовать более высокую энергетическую эффективность, а также новые технические возможности.
Наиболее пригодными для частичной реконструкции
по ряду причин являются КРУ+600В.
Возможные направления реконструкции
РУ+600В тяговых подстанций ГЭТ
 Замена системы и станций управления, сигнализации и автоматики с





применением современной элементной базы;
Модернизация системы управления ячейкой с применением
микропроцессорной автоматики, позволяющей осуществлять целый
ряд функций, таких как ведение протокола событий, варьирование
количества и длительности автоматических повторных включений,
осуществление контроля энергопотребления и т.д.;
Замена выключателей типа ВАБ (ВАТ) на современные выключатели
постоянного тока серии UR 26(40), производства компании Secheron
(Швейцария);
Внедрение испытателя коротких замыканий, позволяющего с высокой
точностью определить сопротивление участка контактной сети и
выдать разрешение/запрет на автоматическое повторное включение
выключателя;
Замена ненадежных двигателей с магнитофугальными приводами на
разъединители с приводом постоянного тока;
Установка системы СДТС-1, осуществляющей комплексную защиту
тяговой сети от аварийных режимов и имеющей возможность передачи
информации о измеренных значения напряжении и тока в системы
высокого уровня;
Возможные направления реконструкции
РУ+600В тяговых подстанций ГЭТ
Замена быстродействующего
выключателя и системы управления
Замена системы и
станции управления
Замена быстродействующего выключателя и
установка ИКЗ (прямого измерения)
Современный испытатель коротких
замыканий на базе СДТС-1
U
Iикз
Замена разъединителя с магнитофугальным
приводом на разъединитель Р-15 (пр-во ЗАО
«НПП ЭНЕРГИЯ»)
Замена блока НЛ и установка системы защиты
и диагностики тяговой сети СДТС-1
Основные функции системы
диагностики и защиты СДТС-1







Измерение величины и формы напряжения и тока в тяговой сети
в различных режимах, в том числе при коротком замыкании в
тяговой сети;
Передача измеренных значений тока и напряжения в систему
высокого уровня (систему телеизмерения, сигнализации,
центральный пульт дистанционного управления и т.д.);
Защиту тяговой сети от токов короткого замыкания, в том числе
от малых токов КЗ, посредством измерения скорости нарастания
и спада тока и напряжения в тяговой сети (dI/dt, ΔI/Δt, ΔU и т.д.);
Осуществление интегральной токовременной защиты ИТВЗ
(построение кривой нагрева и остывания контактного провода в
зависимости от тока линии);
Обеспечение точного (0.5÷1% от необходимой величины уставки)
контроля и дублирование выставленной уставки
быстродействующего выключателя постоянного тока с выдачей
сигнала о ее несоответствии;
Осциллографирование и запись формы и величины токов и
напряжений при к.з. с возможностью последующей их передачи в
систему высокого уровня для статистического анализа с целью
корректировки токовой уставки линейного выключателя;
Обеспечение гальванической развязки цепей, находящихся под
потенциалом до 1000В от низковольтных элементов схемы;
Система защиты тяговой сети СДТС-1
(пр-во ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ»)
Отличительные особенности
СДТС-1:
• Осуществление интегральной
токовременной защиты (ИТВЗ) с
возможностью учета влияния температуры окружающего воздуха;
• Высокая скорость считывания контролируемых
параметров напряжения и тока (fсчит=51,2кГц);
• Широкий диапазон измеряемых значений тока (±65кА);
• Модульная система элементов, позволяющая располагать блоки
как в одну линейку, так и в различных отсеках распределительного
устройства (эта особенность позволила оснастить КРУм-600 с
габаритными размерами 600х2200х1000мм (ШхВхГ) системой СДТС-1);
• Развязка СДТС-1 от цепей вторичной коммутации посредством
оптических кабелей, полностью исключает возможность попадания
напряжения 600В на низковольтную аппаратуру;
Графики, полученные при испытаниях КРУм-600,
производства ЗАО «НПП Энергия» (опыт удаленного КЗ на
фидере 71 тяговой подстанции №7, г.Калуги)
3000
1200
2500
1000
I, А
800
1500
600
1000
400
500
200
0
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
0,035
0
0,04
-500
-200
-1000
-400
Время t, с
Напряжение U, В
Ток линии I,А
U, В
2000
Полная замена РУ+600
Полная замена РУ+600





Малые габариты ячеек 600х2200х1000мм (ШхВхГ) позволяют сократить
место и установить дополнительные отходящие фидера;
Стоимость монтажа/наладки значительно меньше;
Более высокая надежность и безопасность;
Дополнительные функции дистанционного управления и контроля;
Удобство обслуживания и пр.
Замена устаревших преобразовательных секций
типа ВАКЛЕ на современные выпрямители серии
В-ТПЕД (пр-во ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ»)
Название
выпрямительной
секции
БВК-2000
ВАКЛЕ-2000
ВАКЛЕ-2000
ВАКЛЕ-2000
В-ТПЕД2,0к-Н
В-ТПЕД2,0к-Н
2000
2000
2000
2000
2000
2000
Номинальная
мощность, кВт
1200
1200
1200
1200
1200
1200
Тип применяемых
диодов
ВЛ-200
ВЛ-200(800)
В-800
Д-143(253)
SD2500
W5092
Класс применяемых
диодов
до 13
до 13
до 24
до 16(25)
25
до 35
72
72
24
24
12
6
+
-
-
-
-
-
Номинальный ток, А
Количество диодов
Наличие
принудительной
вентиляции
В устаревших выпрямительных секциях потери мощности определяются:
-Системой охлаждения (принудительная вентиляция);
-Системой шунтирующих резисторов (устанавливаемых вследствие значительного разброса
параметров у полупроводниковых приборов);
-Полупроводниковыми приборами (невысокое качество, длительная эксплуатация).
Энергетическая эффективность современных
выпрямительных секций унифицированной
серии В-ТПЕД
Годовые потери энергии в преобразовательных секциях
Потери энергии, кВтч в
год
БВК-2000(ВЛ-200)
90000
ВАКЛЕ(ВЛ-200)
В-ТПЕД-Н(SD2500)
80000
В-ТПЕД(W5092)
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
)
00
Л-2
0)
В
(
-20
00
)
ВЛ
-20
(
К
Е
00
БВ
25
КЛ
D
А
В
)
(S
92
Д-Н
50
ПЕ
(W
Т
Д
В
ПЕ
В-Т
0,8
0,9
1
0,7
0,6
0,5
за
ент
ици
ф
ф
Коэ
0,4
зки
гру
0, 2
0,3
0,1
0
Экономический эффект от замены
преобразовательных секций
* - при стоимости э/э 2,41 руб. за кВтч
Целесообразность внедрения преобразователей
выполненных по «мостовой» схеме при полной
реконструкции выпрямительного агрегата
Целесообразность внедрения преобразователей
выполненных по «мостовой» схеме при полной
реконструкции выпрямительного агрегата
При модернизации тяговых подстанций возможна замена устаревших агрегатов на
выпрямители серии В-ТПЕД-2000 (SD2500), что при минимальных затратах на
переоборудование подстанции (строительная часть остается без изменения) значительно
увеличивает её энергетическую эффективность. В случае полной замены выпрямительного
агрегата (силовой трансформатор и выпрямительная секция), в большинстве случаев
целесообразно применять «мостовую» схему выпрямления (В-ТПЕД-2000М) вместо
«нулевой» (В-ТПЕД-2000Н). Энергетические показатели этих выпрямителей практически
одинаковы притом, что «мостовая» схема выпрямления обладает следующими
преимуществами:
•Типовая мощность «мостового» трансформатора на 21% меньше чем «нулевого» при той же
мощности на выходе преобразователя, что позволяет увеличивать выходную мощность
тяговой подстанции при той же разрешенной мощности, получаемой от центра питания;
•Стоимость «мостового» агрегата ниже за счет того, что в трансформаторе отсутствует
уравнительный реактор (несмотря на то, что количество полупроводниковых приборов в
«мостовой» схеме больше);
•В преобразователе, выполненном по «мостовой» схеме отсутствует пик напряжения на
«холостом ходу», что благотворно влияет на изоляцию системы электроснабжения;
Как при нагрузке, так и в режиме «холостого хода» энергоэффективность «мостового»
агрегате выше, чем у «нулевого». Зависимость потерь в агрегатах от коэффициента загрузки
выпрямителя и схемы выпрямления наглядно представлены на графике (состав агрегата,
выполненного по «мостовой» схеме: трансформатор ТСЗП-1600/10ГТУ3, выпрямитель ВТПЕД-2000М, состав агрегата, выполненного по «нулевой» схеме: трансформатор ТСЗПУ2000/10ГТУ3, выпрямитель В-ТПЕД-2000Н). Эффект от внедрения новых преобразовательных секций
составляет в зависимости от типа заменяемых выпрямителей от 30 до 96 тыс. рублей в год.
Благодарю всех за внимание!
Более подробно ознакомится с оборудованием производства
ЗАО «НПП Энергия» Вы можете на нашем стенде 1.1
или на нашем сайте www.npp-energy.ru.
МЫ ЖДЕМ ВАС!