Автоматика промышленной тяговой подстанции
Система управления тяговой подстанцией промышленных электровозов, трамвайных и крановых систем, карьерных экскаваторов. Напряжение контактной сети 600-3300 В постоянного или 10-27,5 кВ переменного тока. Контролирует выпрямители, инверторы рекуперации, РЗА, качество электроэнергии и учёт.
Промышленная тяговая подстанция (ТП) питает контактную сеть внутризаводского электротранспорта: карьерных электровозов и экскаваторов, доменных и мартеновских кранов, трамвайных линий промышленного транспорта, троллейбусных контактных сетей на территории заводов. Отличается от городских ТП тем, что имеет большие импульсные нагрузки (пуск экскаваторов 500-1500 А), требует рекуперации тормозной энергии и чувствительна к режиму потребителя (прокатный цех с большими переходными процессами).
На нижнем уровне автоматики — выпрямительные агрегаты 6-ти и 12-пульсные (12 кВ переменного → 600-3300 В постоянного) на диодах или полностью управляемые тиристорные для рекуперации, комплектные ТП 6-10 кВ с масляными или вакуумными выключателями, инверторы рекуперации для возврата тормозной энергии в сеть, установки компенсации реактивной мощности. На вводах — счётчики класса 0,5S с коммерческой защитой пломбами Росстандарта.
РЗА тяговой подстанции включает защиты фидера контактной сети (минимальная выдержка 20-40 мс для селективности с автоматикой подвижного состава), защиты выпрямительных агрегатов, газовую и дифференциальную защиты тягового трансформатора 10-16 МВА. Применяются современные микропроцессорные терминалы — Siemens Sipotec, ABB Relion, Экра БЭ2704, Радиус-Автоматика Сириус. Обмен между терминалами — по IEC 61850 GOOSE для быстродействующих блокировок.
Автоматика верхнего уровня — SCADA ТП (iFIX, WinCC, Trace Mode) + АИИС КУЭ для коммерческого учёта по 442-ФЗ. Диспетчер контролирует положение выключателей, уровни напряжения и тока, качество электроэнергии (ГОСТ 32144-2013), токовые перегрузки и температуру трансформатора.
Специфика промышленной ТП — работа с рекуперативным торможением, которое возвращает в сеть 15-30% потреблённой энергии. Для её поглощения ставят либо тормозные резисторы на подстанции, либо инверторы, возвращающие энергию в сеть 10 кВ (окупаются за 2-4 года). Отдельная задача — борьба с гармониками от выпрямителей (фильтры 5, 7, 11, 13 порядков) и фликером от крановых нагрузок (SVC/STATCOM). Применяется в: ММК, НЛМК, ЕВРАЗ, Норильский никель, Удокан, УГМК.
Частые вопросы
Почему для промышленной тяговой подстанции важна рекуперация?
На карьерных электровозах при движении с груза вниз (например, с руды на станцию) и при торможении крановых систем рекуперируется 15-30% потреблённой энергии. Без инвертора или тормозных резисторов эта энергия превращается в тепло и теряется. С инвертором рекуперации (цена 10-30 млн руб) она возвращается в сеть 10 кВ и питает других потребителей — окупаемость 2-4 года при тарифе 5-7 руб/кВтч.Какую защиту ставят на фидер контактной сети 1500 В постоянного тока?
Основная — быстродействующая максимальная токовая с временем действия 15-25 мс для селективности с автоматикой подвижного состава. Дополнительно — защита от обратного тока (при рекуперации), минимальная по напряжению, тепловая. Применяется терминал БЗКС-14 (Экра), ЦРЗ-ТП (Прософт-Системы) или импортный Siemens 7SJ80. Все с цифровыми выходами для АСУ ТП и обменом по IEC 61850.
Источники
- ПУЭ, глава 2.5 — Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ — Минэнерго РФ
- ГОСТ 32144-2013 — Нормы качества электрической энергии — Росстандарт