Под собственными нуждами электроустановок понимают все вспомогательные устройства, механизмы и аппараты, необходимые для эксплуатации их основных агрегатов в нормальных и аварийных режимах.
На подстанции собственные нужды подразделяются на собственные нужды переменного тока и постоянного тока. Питание собственных нужд переменного тока осуществляется от трансформаторов собственных нужд (ТСН) с вторичным напряжением 220 В. На подстанции устанавливают два ТСН, из которых каждый рассчитан на полную мощность потребителей собственных нужд. ТСН подключают к шинам 10 кВ.
К вторичной обмотке ТСН наглухо без коммутационной аппаратуры присоединяют шины ГШО (главный шкаф отопления). ГШО предназначен для питания шкафа отопления и вентиляции закрытой части подстанции, подогрева моторных приводов разъединителей, освещение открытой части подстанции.
От шин собственных нужд в щитовой питаются фидеры цепей управления, питание пульта дистанционного управления разъединителями контактной сети, питание стойки телемеханики и сигнализации, питание устройств телеблокировки, реле контроля напряжения (РКН), автоматического включения и отключения трубчатых подогревателей, калорифера и вентиляторов приточно-вытяжной вентиляции дизель-генераторной, питание ламп аварийного освещения.
Шкаф собственных нужд постоянного тока имеет шины на два напряжения: шины управления ШУ на 121 В и шины включения ШВ на 135-148 В. К этим шинам присоединена аккумуляторная батарея. Напряжение 121 В подается по фидерам в цепи постоянного тока, допускающие длительное превышение напряжения на 10% по отношению к номинальному Uн =110 В, к этим же шинам подключены выпрямители постоянного подзаряда. Напряжение 148 В питает цепи включения вакуумных выключателей 10 кВ и выключателей 3,3 кВ. Напряжение 110 В подается в цепи релейной защиты и автоматики. В случае исчезновения напряжения переменного тока с блока питания устройств телеуправления включается фидер 8 В автоматически контактными реле питания телемеханики РПТ.
Питание устройств автоблокировки (АБ) на дорогах постоянного тока осуществляется от трансформаторов собственных нужд. Напряжение 220 В повышают трансформатором АБ до 10 кВ и подают на шины 10 кВ РУ Автоблокировки (РУ АБ), от которых напряжение подается по фидерам на соответствующие участки питания. Устройства АБ работают на переменном токе с частотой 50 Гц. Поэтому вдоль железной дороги на определенном расстоянии друг от друга устанавливают трансформаторы, которые понижают напряжение 10 кВ до рабочего и подают его в рельсовые цепи автоблокировки.
Резервирование питания собственных нужд осуществляется от двигателя-генератора ДГА. Основное назначение ДГА – обеспечить бесперебойное электроснабжение устройств АБ при аварийном выходе из работы трансформаторов собственных нужд или полностью устройств электрической тяги на определенном участке железной дороги.
Резервное питание собственных нужд на подстанции осуществляют также по линиям ПЭ от смежных подстанций. И только в случае отсутствия подачи напряжения на шины собственных нужд от этих источников питания включают ДГА.
Требования к источникам питания сети собственных нужд тяговых подстанций
Распоряжением ОАО "РЖД" от 27.01.2009 N 140р "Об утверждении стандарта организации "Электроустановки собственных нужд тяговых подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения. Технические требования" установлены следующие требования к источникам питания сети собственных нужд тяговых подстанций:
«5.2. Требования к источникам питания сети собственных нужд тяговых подстанций
5.2.1. В качестве источников питания для сети собственных нужд вновь сооружаемых и реконструируемых тяговых подстанций должны, как правило, предусматриваться:
а) на тяговых подстанциях, расположенных на железнодорожных линиях категории III и выше, а также на тяговых подстанциях, питающих консольные участки железнодорожных линий IV категории - два основных трансформатора собственных нужд;
б) на тяговых подстанциях, расположенных на железнодорожных линиях IV категории (кроме питающих консольные участки) - один основной и один резервный трансформатор собственных нужд.
Исключения допускаются только для тяговых подстанций постоянного тока и стыковых с высшим напряжением 110 или 220 кВ, на которых не предусматривается сооружение или дальнейшая эксплуатация распределительных устройств напряжением от 6 до 35 кВ. На таких тяговых подстанциях в качестве источника питания для сети собственных нужд должны использоваться специальные обмотки пониженной мощности напряжением 0,4 кВ силовых трансформаторов.
Основные и резервные трансформаторы собственных нужд тяговых подстанций должны быть трехфазными со схемой соединения обмоток низшего напряжения "звезда".
5.2.2. Выводы нейтралей обмоток низшего напряжения, баки масляных и кожухи сухих трансформаторов собственных нужд, как основных, так и резервных, должны быть заземлены на одно и то же заземляющее устройство.
5.2.3. На тяговых подстанциях, кроме того, должен быть предусмотрен источник бесперебойного питания. Емкость источника бесперебойного питания должна выбираться таким образом, чтобы достаточный для работы защит уровень напряжения обеспечивался в течение времени от 2 до 3 ч с момента исчезновения или выхода из допустимых пределов напряжения в сети собственных нужд со стороны вводных зажимов источника бесперебойного питания.
5.2.4. Для тяговых подстанций, не подвергаемых реконструкции, указанное в 5.2.1 количество основных и резервных трансформаторов собственных нужд является рекомендуемым. Кроме того, на таких подстанциях допускается по согласованию с уполномоченным подразделением сохранять количество трансформаторов собственных нужд, превышающее указанное в 5.2.1.
5.2.5. На вновь сооружаемых и реконструируемых тяговых подстанциях обмотки высшего напряжения основных трансформаторов собственных нужд должны быть подключены через выключатели к разным секциям сборных шин трехфазных распределительных устройств напряжением, как правило, 6, 10 или 35 кВ. При наличии на одной и той же подстанции нескольких распределительных устройств указанных классов напряжения предпочтение должно отдаваться распределительным устройствам напряжением до 10 кВ включительно.
Исключения допускаются только для тех тяговых подстанций переменного тока, где распределительные устройства указанных напряжений не предусматриваются. В этом случае для подключения обмоток высшего напряжения основных трансформаторов собственных нужд могут использоваться сборные шины распределительных устройств напряжением 25 или 2 x 25 кВ.
На тяговых подстанциях, не подвергаемых реконструкции, допускается по согласованию с уполномоченным подразделением сохранять подключение обмоток высшего напряжения основных трансформаторов собственных нужд к сборным шинам распределительных устройств напряжением 25 или 2 x 25 кВ.
5.2.6. Выключатели, указанные в 5.2.5, должны быть оборудованы автоматическим включением резерва.
5.2.7. Обмотки высшего напряжения резервного трансформатора собственных нужд должны подключаться через разъединитель и трехфазный комплект предохранителей к отпайкам от линий электропередачи продольного электроснабжения либо ДПР, имеющих двустороннее питание.
5.2.8. Мощность трансформаторов собственных нужд должна определяться по нагрузкам на пятый год эксплуатации, но быть, как правило, не более:
- на тяговых подстанциях с высшим напряжением до 35 кВ включительно:
1) для основных трансформаторов собственных нужд - 250 кВ x А;
2) для резервных трансформаторов собственных нужд - 160 кВ x А;
- на тяговых подстанциях с высшим напряжением 110 или 220 кВ:
1) для основных трансформаторов собственных нужд - 400 кВ x А;
2) для резервных трансформаторов собственных нужд - 250 кВ x А.
Исключения допускаются при наличии обоснования и по согласованию с уполномоченным подразделением.
При выборе мощности основных трансформаторов собственных нужд должна учитываться возможность подключения к сети собственных нужд передвижных электроустановок, предназначенных для обработки масла, сварочных работ и испытаний оборудования.
5.2.9. На тяговых подстанциях тех участков железных дорог, которые оборудованы линией электропередачи напряжением свыше 1000 В основного питания автоблокировки, должны предусматриваться дизель-генераторные агрегаты мощностью не менее 60 кВт:
- на участках, электрифицированных на постоянном токе, один дизель-генераторный агрегат на 50 км эксплуатационной длины участка;
- на участках, электрифицированных на переменном токе, следует предусматривать один дизель-генераторный агрегат на каждую тяговую подстанцию.
Требования к дизель-генераторным агрегатам приведены в Приложении Б.
Требования к дизель-генераторным агрегатам
Б.1. Мощность дизель-генераторного агрегата должна быть достаточной для обеспечения одновременной работы:
- всех отходящих от подстанции линий электропередачи напряжением свыше 1000 В основного питания СЦБ до смежных тяговых или трансформаторных подстанций (пунктов питания) с нагрузкой в автономном режиме;
- устройств телеуправления, телесигнализации и телеизмерений данной тяговой подстанции в полном объеме;
- устройств релейной защиты и режимной автоматики всех присоединений данной тяговой подстанции;
- устройств энергодиспетчерской связи данной тяговой подстанции;
- устройств дистанционного управления секционными разъединителями контактной сети и линий электропередачи, управляемых с данной тяговой подстанции;
- зарядно-подзарядных агрегатов;
- устройств подогрева приводов и баков коммутационных аппаратов распределительных устройств напряжением выше 1000 В;
- системы охранной и пожарной сигнализации, видеонаблюдения.
Б.2. Время необслуживаемой работы дизель-генераторного агрегата должно быть не менее 24 ч.
Б.3. Степень автоматизации дизель-генераторного агрегата должна быть 2 по ГОСТ 14228.»
Расчет и выбор ДГА