ЭЛТРАНС 2015


Энергетический комплекс Свердловской железной дороги

Начальник службы электрификации и электроснабжения Свердловской дирекции инфраструктуры Сергей Федорович Шабанов в материалах своей статьи раскрывает историю развития, становления, состояние и электроэнергетические возможности Свердловской железной дороги.

Урал – важнейший экономический район России, опорный край державы. В истории страны ему всегда отводилась особая роль. Здесь с давних времен добывались железо, соль, лес, золото и драгоценные камни. Построены многочисленные металлургические и металлообрабатывающие заводы. Здесь на Урале крепостными умельцами отцом и сыном Черепановыми был сконструирован первый в России паровоз и построена первая рельсовая железная дорога «чугунка».

Длительное время экономическое развитие Урала в значительной мере сдерживалось его оторванностью от Европейского центра России и Сибири неудовлетворительными путями сообщения. Существующие грунтовые дороги не удовлетворяли бурно развивающуюся промышленность Урала. Сплав грузов Уральской промышленности по реке Чусовой носил кратковременный сезонный характер. Поэтому по настоятельным требованиям заводчиков представителями уральских городов, купечества было принято решение о строительстве Горнозаводской железной дороги по направлению: Пермь – Чусовская – Кушва – Н. Тагил – Екатеринбург. Дорога строилась в сложнейших горно-геологических условиях. Благодаря героическим усилиям русских инженеров, трудовому подвигу железнодорожных строителей магистраль была построена в рекордно короткие сроки. С 1878 г. Уральская Горнозаводская магистраль начала работать на всем своем протяжении, способствуя бурному развитию промышленности Урала.

В 1933 году, в исключительно сложное время, время первых легендарных пятилеток, при острой нехватке необходимого оборудования, материалов, подготовленных специалистов, но благодаря энтузиазму и настойчивости железнодорожников родился первый на седом Урале магистральный электрифицированный участок железной дороги. Был электрифицирован самый сложный на дороге по плану и профилю участок Чусовская – Кизел длиной 113 км для вывоза Кизеловского угля, остро необходимого для бурно развивающейся промышленности Уральского региона.

Самый первый и самый сложный на дороге по плану и профилю участок Чусовская – Кизел длиной 113 км был электрифицирован в 1933 году.

Началом эксплуатации второго на Урале электрифицированного участка Свердловск – Гороблагодатская протяженностью 195 км принято считать 7 ноября 1935 года.

В 1937 году был электрифицирован третий по счету участок Чусовская – Гороблагодатская – перевальный через Уральский хребет протяженностью 183 км.

Свердловская дорога одна из немногих на сети, где электрификация продолжалась и в годы Великой Отечественной войны. В тяжелейшее военное время был электрифицирован участок Чусовская – Пермь – II, протяженностью более 130 км – основной железнодорожный выход с опорного края державы на Запад – на фронт.

В 1950 году были переведены на электротягу участки Серов – Карпинск, Кизел – Соликамск, в 1951 году – участок Кушва – Серов. В 1956 году – Кизел – Пермь.

В 1959 году электрифицирован участок Свердловск – Дружинино (75 км), затем участки главного хода дороги Пермь – Балезино (1961 год), Свердловск – Шаля (1963 год), Пермь – Шаля (1963 год) и др. В 80-х годах в эксплуатацию введены участки Богданович – Тюмень (1980 год), Войновка – Вагай – Называевская (1984 год) и т.д.

Свердловская дорога – первая электрифицированная магистраль России – стала мощнейшей в стране и по ряду основных технических показателей занимает II–III места по протяженности электрифицированных участков, количеству тяговых подстанций и др.

Протяженность электрифицированных линий составляет 3651,2 км, что более 50% от общей эксплуатационной длины дороги. 80% объемов перевозок осуществляется на электрифицированных участках.

В настоящее время для обслуживания устройств тягового электроснабжения и нетяговых потребителей на дороге действует 12 дистанций электроснабжения. Контактную сеть обслуживают 86 районов контактной сети, электрическую тягу поездов питают 175 тяговых подстанций. Электросиловое хозяйство обслуживает 34 района электроснабжения.

Организацией движения поездов на электрифицированных участках занимаются энергодиспетчеры 27 диспетчерских кругов под руководством Центрального энергодиспетчерского пункта ЦУПа.

За все годы существования электротяги на дороге накоплен богатый опыт железнодорожных электрификаторов и локомотивщиков в вопросах экономии электроэнергии на тягу поездов. На дороге на 15-ти тяговых подстанциях перевального участка через Уральский хребет установлено 20 выпрямительно-инверторных преобразователей, с помощью которых в первичную сеть энергосистем возвращается до 20% электроэнергии, потребляемой на электротягу при применении машинистами рекуперативного торможения.

На дороге разработаны и широко применяются устройства и технологии, значительно повысившие надежность работы устройств тягового электроснабжения:

По контактной сети:

– устройство для одновременного подъема контактных проводов на воздушных стрелках «Балансир» (на сегодня все воздушные стрелки на дороге оборудованы этими устройствами, которые практически исключили поломки токоприемников);

– защита опор контактной сети, отсоединенных от рельс, с применением бездугового короткозамыкателя типа БКЗ – 3,3 (ЗОИР), позволяющая защищать опоры контактной сети и предотвращать хищение цветных металлов;

– впервые по сети дорог применен метод проведения тепловизионной диагностики узлов контактной сети с применением двух нагрузочных платформ, позволяющих дополнительно нагрузить контактную сеть током до 800 А;

– наличие в вагон-лаборатории ВИКС лазерной быстродействующей системы диагностики контактного провода «ИЗНОС» и комплекса видеоконтроля состояния компенсирующих устройств и заземлений опор контактной сети «ВКУЗ»;

– малогабаритный секционный изолятор типа СИ – 4 для электрифицированных железных дорог постоянного тока;

– впервые в России на полигоне Свердловской железной дороги по станции Невьянск установлено компенсирующее устройство для натяжения контактной подвески типа «Ретрактор», позволяющее автоматически регулировать натяжение контактного провода. Устройство повышает качество токосъема, в результате чего снижается риск повреждений на контактной сети. Разработчик фирмы Eberli Германия и Форатек Россия.

По тяговым подстанциям.

На Свердловской ж.д., при исчерпавших себя традиционных способах усиления системы тяговой сети (увеличение сечения подвески контактной сети, установки пунктов параллельного соединения, усиления обратной тяговой нитки и т.д.), возникла необходимость в строительстве тяговых подстанций либо применять регуляторы напряжения. Такими способами усиления системы тягового электроснабжения, позволяющие значительно снизить объемы капитальных вложений и сократить сроки строительства, являются:

– установка пункта повышения напряжения (ППН) применяется при необходимости поднять уровень напряжения в контактной сети до 600 В от напряжения холостого хода 3500 В на шинах тяговой подстанции;

– применение системы бесконтактного автоматического регулирования напряжения (БАРН) и применение вольто-добавочных устройств (ВДУ) – применяются при необходимости поднять уровень напряжения в контактной сети на 300–400 В от напряжения холостого хода 3500 В на шинах тяговой подстанции.

Предлагаемые технические решения широко применяются на Свердловской ж.д.:

– применена система БАРН на 42 тяговых подстанциях главного хода при электрификации участка Богданович – Называевская (1983–1984 гг.), а также при реализации программы транспортного коридора Кузбасс – Северо – Запад в период 2006–2008 гг., позволяющая сократить сроки и средства на строительство;

– установлены ППН на 5 фидерных зонах, год ввода в работу 2006–2008 гг. при реализации программы транспортного коридора Кузбасс – Северо-Запад в период 2006–2008 гг. Такая система усиления применена на участках Хрустальная – Подволошная, Сабик – Сарга, Григорьевская – Менделеево, Верещагино – Бородулино, Бородулино – Кузьма.

На шести тяговых подстанциях впервые в энергетике России совместно с компанией АББ – УЭТМ проведена модернизация ячеек ОРУ – 110 кВ с применением элегазовой ячейки PASS – МО.

Впервые на сети дорог в эксплуатации находятся сухие тяговые трансформаторы типа ТРСЗП-12500/10, разработанные специалистами ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО», ООО «УЭТМ», группы СвердловЭлектро «РосЭнергоТранс». По результатам опытной эксплуатации данных трансформаторов, для защиты оборудования выпрямителей от пробоев диодов предложено применение специальных защитных экранов для снятия возникающих при работе перенапряжений.

В 2009–2011 годах по тяговой подстанции Хрустальная Свердловской дистанции электроснабжения проведена реконструкция, где взамен устаревшего оборудования применено современное оборудование и новейшие технологии. Так, впервые по сети дорог применен разъединитель 110 кВ пантографного типа серии 1SPT-12.

Впервые по сети дорог, применено комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией модульной конструкции MXPLUS C (Simens) со стационарно установленным силовым выключателем. В качестве изолировочного газа используется гексафторид серы SF6 (элегаз). Элегаз изолирует находящиеся под напряжением детали друг от друга и от стенки резервуара.

Впервые на сети дорог в качестве выпрямительного агрегата установлен выпрямитель нового поколения типа В-МПП-Д-3,15к-3,3к УХЛ4 производства НИИЭФА-ЭНЕРГО.

Выпрямитель с диодами Д-183-4000-42УХЛ2 с охладителем на основе тепловых труб. Выпрямитель собран по мостовой двенадцатипульсовой схеме последовательного типа.

На дороге систематически проводятся испытания и получают рекомендации к внедрению в эксплуатацию преимущественно все типы быстродействующих выключателей постоянного тока и дугогасительных камер к ним, выпускаемые заводами региона (ВАБ-28, ВАБ-43, ВАБ-70, ВАБ-77, ВАБ-206).

На дороге нашло широкое применение устройство автоматического регулирования токов компенсации УАРК, предназначенное для автоматической компенсации емкостных токов в кабельной сети 6-35 кВ. УАРК, оснащенное плунжерным ДГР, образует систему активной защиты места снижения электрической прочности изоляции и ограничения перенапряжений в сети до безопасных уровней. При ее эффективной работе не происходит развитие однофазных замыканий в более сложные виды повреждений и на этой основе обеспечивается долговечность изоляции оборудования. Разработчик устройства ООО ВП «НТБЭ» г. Екатеринбург. Устройства установлены на тяговых подстанциях Войновка и Екатеринбург – Сортировочный.

На дороге эксплуатируется 20 выпрямительно-инверторных агрегатов различных типов, которые были разработаны и включены в работу в тесном содружестве специалистами УЭМИИТа и Свердловской железной дороги.

В 2011 году Свердловской ж.д. и НИИЭФА-ЭНЕРГО по заданию Департамента электрификации и электроснабжения составлено техническое задание на разработку нового инвертора типа И-ПТП-1,6к-3,6к-50-УХЛ4. В 2011 году первый образец инвертора уже смонтирован по тяговой подстанции Губаха Березниковской дистанции электроснабжения по мостовой схеме. Всего по дороге произведена замена 9 устаревших инверторов на новые производства ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО».

На 8 дистанциях электроснабжения внедрены и работают комплексы диагностики тяговых и понизительных трансформаторов с применением хроматографического анализа трансформаторного масла. Этот метод диагностики позволяет на ранней стадии выявить неисправность и предотвратить выход из строя дорогостоящей силовой аппаратуры.

На 80 тяговых подстанциях хозяйства внедрена система телеметрии и диагностики оборудования постоянного тока, позволяющая перейти от планово- предупредительных ремонтов к обслуживанию по фактическому состоянию. На тяговых подстанциях Камышлов Тюменской дистанции электроснабжения и Хрустальная Свердловской дистанции электроснабжения впервые по сети дорог внедрена система диагностики оборудования 110, 10, 3.3 кВ. При реализации данной системы применен комплексный подход к диагностике, когда техническое состояние контролируемых объектов определяется на основании обобщения результатов нескольких методов диагностики (определение токов утечки, состояние тангенсов вводов, метод контроля состояния изоляции с помощью частичных разрядов, применение системы MINITRANS для контроля состояния трансформаторного масла в силовых трансформаторах и т.д.).

На 45 тяговых подстанциях установлено цифровая защита и автоматика фидеров контактной сети постоянного тока, выполняющая функции релейной защиты фидеров контактной сети постоянного тока напряжением 3,3 кВ, а также функции противоаварийной автоматики, измерения, контроля и сигнализации, местного и дистанционного управления коммутационными аппаратами.

В дистанциях широко внедрена тепловая защита контактной сети (ТЗКС), предназначенная для защиты от отжига проводов контактной подвески как в нормальных, так и в вынужденных режимах, а также для удаления гололеда с проводов контактной подвески методом плавки. Оборудовано 85 зон общей протяженностью около 1000 км.

В 2014 году на тяговой подстанции Верхняя Нижне-Тагильской дистанции электроснабжения был установлен первый на всей сети дорог сухой трансформатор ТРСЗП-6300/35Ж производства завода ООО «Эльмаш (УЭТМ)». Предназначен для работы в выпрямительных агрегатах с эквивалентной двенадцатифазной мостовой схемой выпрямления на электрифицированных железных дорогах постоянного тока. Охлаждение трансформатора естественное воздушное. Изоляция обмоточного провода выполнена на основе высокотемпературных полимерных пленок с высокой диэлектрической прочностью и термоспекаемостью слоев изоляции между собой и медными проводниками.

На тяговой подстанции Качканар Нижне-Тагильской дистанции электроснабжения в 2014 году впервые по сети дорог был установлен вакуумный выключатель ВРС-110 производства завода ООО «НТЭАЗ-Электрик». Предназначен для открытых распределительных устройств 110 кВ. Для обеспечения изоляционной прочности используется полимерная кремнийорганическая изоляция.

По автоблокировке, энергетике.

Дорога одна из первых на сети освоила и широко применяет сухие литые трансформаторы типа ОЛ, выпускаемые Уральским заводом трансформаторов тока, вместо ненадежных, неудобных в эксплуатации масляных трансформаторов ОМ. Совместно с НПО «Электромаш» испытаны и введены в эксплуатацию сухие трансформаторы типа ОСГ-1,25/10(6), имеющие более надежные показатели работы по сравнению с трансформаторами типа ОЛ-1,25/10(6). Налажен выпуск комплектных трансформаторных подстанций с однофазным трансформатором с литой изоляцией типа КТПОЛ-1,25/10(6) кВ-0,23-У1 с блоком стабилизации напряжения. Это позволило значительно повысить надежность и бесперебойность питания устройств СЦБ, напрямую связанных с обеспечением безопасности движения поездов. Служба электрификации и электроснабжения совместно с НПО «Электромаш» провели испытания сухого трансформатора мощностью 4,0 кВА, предназначенного для электропитания постов секционирования, пунктов параллельного соединения, устройств ДИСК, КТСМ и оборудования переездной сигнализации СЦБ.

На дороге нашли широкое применение высокомачтовые осветительные установки ВОУ, предназначенные для эффективного освещения крупных сортировочных станций. Конструкция ВОУ позволяет легко производить замену ламп с земли, полностью исключая возможность падения обслуживающего персонала с высоты. Кроме того, производится гарантированное обесточивание осветительного оборудования при обслуживании светильников.

В целях повышения безопасности движения поездов, совершенствования профессионального отбора специалистов на дороге действует дорожная психо- физиологическая лаборатория, имеющая узловые кабинеты профессионального отбора электромонтеров контактной сети и энергодиспетчеров.

Электрификаторы Свердловской магистрали находятся в постоянном творческом поиске, направленном на совершенствование и повышение надежности, экономичности устройств электроснабжения, в тесном содружестве с представителями транспортной науки и заводами изготовителями.

Самое главное, самое важное то, что за всю многолетнюю историю хозяйство электроснабжения дороги стало прекрасной школой, кузницей кадров для многих поколений электрификаторов, в т.ч. и для других электрифицированных дорог России.

Эстафета старших поколений электрификаторов, пионеров электрификации стальных магистралей передана в надежные руки молодому поколению, которое самоотверженным трудом поддерживает славные трудовые традиции первопроходцев хозяйства электроснабжения магистрали и делает все для обеспечения надежного электроснабжения тяги поездов и др. потребителей, с тем, чтобы дорога успешно справлялась с перевозками народно-хозяйственных грузов и пассажиров.

© Евразия Вести IX 2015

www.eav.ru