Перевод линии Лоухи - Мурманск на переменный ток (2001)
Много лет назад я делал выжимку интересных моментов из книги "Перевод электротяги с постоянного на переменный ток" о первом масштабном переключении электроснабжения ж/д линии Зима - Слюдянка в 1995 г: https://estrella-de-sur.livejournal.com/219611.html
В 2001 г. аналогичная операция была проведена на линии Лоухи - Мурманск. Книги о ней я пока не встретил, но нашёл статью в "Евразия.Вести": http://eav.ru/publ1.php?publid=2007-04a07. Копирую её целиком с выделением самых интересных моментов.
Перевод участка Лоухи - Мурманск на переменный ток
С учетом опыта, накопленного специалистами Восточно-Сибирской железной дороги в 2001 году, на Октябрьской магистрали был выполнен перевод на переменный ток без малого пятисоткилометрового участка Лоухи - Мурманск. Это позволило увеличить плечи обращения электровозов переменного тока в два с половиной раза, сократить втрое число тяговых подстанций, уменьшить расход электроэнергии на 31 миллион кВт-ч в год.
Все началось с задания на проектирование, датированного 7 августа 2000 года и утвержденного МПС. На его основании институтом Трансэлектропроект (главный инженер проекта А.Б.Петелин) был разработан рабочий документ: "Перевод электрифицированного участка постоянного тока Лоухи - Мурманск Октябрьской ж/д на переменный ток". Предусматривался перевод электрифицированного на постоянном токе 3.3 кВ названного участка эксплуатационной длинной 444.4 километра и примыкающих к нему участков Оленегорск - Мончегорск (31.6 км) и Апатиты - Титан (13.2 км) на переменный ток 25 кВ.
Участок эксплуатируется Мурманской и Кандалакшской дистанциями электроснабжения, контактную сеть обслуживало 11 районов контактной сети.
Перевод участка на переменный ток создало значительный полигон без станций стыкования, на котором реализуются эксплуатационные преимущества переменного тока. На электротягу с его помощью было переведено грузовое, пассажирское и пригородное движение. Организация тягового обслуживания поездов принята по разработке института Ленгипротранс для всего полигона переменного тока с учетом электрификации участков Идель - Свирь, Сумский Посад - Обозерская.
Для электроснабжения линии
из существовавших 26 подстанций на тягу осталось работать девять: восемь - реконструированные подстанции постоянного тока (Полярный Круг, Княжая, Белое Море, Полярные Зори, Апатиты, Оленегорск, Тайбола, Кильдин) и одна - реконструированная стыковая тяговая подстанция Лоухи.
Из оставшихся подстанций тринадцать закрываются полностью, остальные сохраняются для питания нетяговых железнодорожных потребителей или для организации фидерных распределительных пунктов контактной сети 25 кВ.
По условиям защиты контактной сети на всех подстанционных зонах предусмотрены посты секционирования производства НИИЭФА в количестве девяти штук, два из них предназначены для организации распредпунктов 25 кВ на станциях Мурманск и Кандалакша.
На тяговых подстанциях (кроме Полярного Круга) установлено по два трансформатора мощностью по 40 МВА. В связи с моральным и физическим износом существующего оборудования ОРУ-110 кВ была произведена замена выключателей (МКП-110м, МКП-160), отделителей, короткозамыкателей на новые выключатели серии ВМТ-110.
При замене понижающих трансформаторов предусмотрено использование существующей рельсошпальной решётки с заменой обортовки из бетонных блоков. Высокие фундаменты были демонтированы и на их месте собраны низкие фундаменты шпального типа. Вновь сооружаемое оборудование устанавливалось на опорах из железобетонных стоек с металлоконструкциями поверху. Первый тяговый трансформатор был включен в работу 28 февраля 2001 года с запиткой от него РУ-10 кВ.
Схемные решения переводимых на переменный ток тяговых подстанций приняты по типовым материалам для проектирования и действующим типовым проектам с учетом применения функциональных блоков НИИЭФА полностью заводского изготовления. Это обеспечило минимальный объём монтажных и пусконаладочных работ.
ОРУ 27.5 кВ представляет собой одинарную, секционированную разъединителями систему шин и запасную шину с применением вакуумных выключателей серии ВВС со встроенными трансформаторами тока.
Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций участка разработана институтом Севзапэнергосетьпроект по заданию, выданному Октябрьской дорогой, на основании исходных данных института Трансэлектропроект, а также предложений (ТУ) Карелэнерго и Колэнерго. Электроснабжение участка осуществляется от их сетей за счет передачи избыточной мощности из Колэнерго.
При переводе на переменный ток электроснабжение тяговых подстанций сохранено от существующих линий 110 кВ, расположенных вдоль железнодорожной магистрали.
Для обеспечения минимального перерыва в движении поездов при переключении питания участка на переменный ток был разработан оптимальный порядок производства строительно-монтажных работ по каждой реконструируемой подстанции.
Существующая полукомпенсированная подвеска контактной сети постоянного тока сечением М120+2МФ100, усиленная на большом протяжении проводом А185 (развернутая длина контактной подвески составляет 1199 км), проверена по условиям нагрева и минимально допустимому уровню напряжения на токоприемнике расчетного поезда. Проверка подтвердила, что существующая контактная подвеска обеспечивает требуемый уровень напряжения на токоприемнике на всей линии при минимальном интервале движения поездов в 15 минут в соответствии с требованиями ПУСТЭ. Сохранение существующей контактной подвески дало возможность оставить установившуюся за много лет регулировку контактной сети, ее ветроустойчивость и позволило избежать значительных затрат на ее реконструкцию.
По результатам обследования, проведенного специалистами Восточно-Сибирской дороги, Трансэлектропроекта, и данным Октябрьской дороги было установлено удовлетворительное состояние несущих конструкций контактной сети. Поэтому проектом были предусмотрены минимальные работы по их замене.
Реконструкцию контактной сети при переводе на электротягу переменного тока планировалось осуществить в три этапа.
Первый этап - работы, выполняемые до переключения напряжения с 3 на 25 кВ. Он был разделен на два - подготовительный и предпусковой. Второй этап - пусковой - работы, выполняемые на этапе переключения. Третий этап - послепусковой, это работы, которые могут быть выполнены после переключения.
На подготовительном этапе, заканчивающемся за 20-25 дней до предпускового, производились следующие работы:
- замена всех подвесных изоляторов, анкерных и фиксаторных изоляторов на консольных опорах, подвесных изоляторов несущих тросов на гибких и жестких поперечинах, изоляторов нижних фиксирующих тросов (ежедневно бригадами ЭЧК менялось в среднем по 104 изолятора);
- замена опор контактной сети с заниженной конструктивной высотой контактной подвески - 161 шт.;
- установка опор (209 шт.) и монтаж питающей линии от тяговой подстанции Кильдин до распределительного пункта на станции Мурманск (на территории, закрываемой тяговой подстанцией) - 22 км из провода А-185 (с частичным использованием существующего усиливающего провода);
- сооружение нейтральных вставок у всех девяти реконструируемых под переменный ток тяговых подстанций (всего 204 опоры) и продление за них существующих питающих линий с усилением их изоляции - всего 13 км;
- трассировка питающих и отсасывающей линий от вновь сооружаемых распредустройств 27 кВ на реконструируемых тяговых подстанциях, а также от PI1 на станциях Кандалакша и Мурманск до мест стыковки с существующими питающими линиями;
- замена всех секционных изоляторов постоянного тока на секционные изоляторы переменного тока типа ИС-0-80-25/3;
- регулировка существующих разъединителей постоянного тока на работу на переменном токе (изолировочного расстояния в отключенном положении между неподвижным контактом и ножом);
- секционирование и заземление волноводного провода поездной радиосвязи, идущего по опорам контактной сети, через 1,2 - 1,5 км для уменьшения влияния контактной сети на поездную радиосвязь;
- укорачивание плеч участков группового заземления опор до норм переменного тока, снятие или шунтирование диодных заземлителей, замена и установка искровых промежутков;
- диагностика изоляции контактной сети, усиленной под переменный ток, до подачи в контактную сеть рабочего напряжения переменного тока в «окна», предусмотренные в графике движения поездов.
На предпусковом этапе (20-25 дней до этапа переключения) производились следующие работы:
- устройство нейтральных вставок на установленных в подготовительный период дополнительных опорах;
- демонтаж роговых разрядников и монтаж новых ОПНК в местах, предусмотренных ПУТЭКС для участков переменного тока;
- отсоединение усиливающих проводов от контактной сети, для чего было введено ограничение массы поездов до 4000 т и увеличение до 15 минут интервала их попутного следования;
- демонтаж шлейфов пунктов параллельного соединения;
- после отсоединения усиливающих проводов производилась поперегонная диагностика изоляции контактной сети высоким напряжением, подаваемым от уже готовых тяговых подстанций, и одновременно - дефектировка изоляторов приборами типа УД-8М;
- присоединение распредустройств 25 кВ тяговых подстанций к питающим линиям по схемам, позволяющим при необходимости переключать существующие линии с постоянного тока на переменный путем включения линейного разъединителя в ячейке фидера контактной сети 25 кВ тяговой подстанции.
На пусковом этапе переключения работы производились в "окно" продолжительностью 12 часов. В переключении участвовали десятки предприятий и организаций, сотни специалистов различных профессий, в том числе: И.Г.Ситало, С.Н.Мешалкин, Е.А.Савченко, С.А.Зиганшин, Ю.А.Мизарев, С.К.Бояркин, В.Л.Семенихин.
Необходимо было максимально четко организовать и спланировать проведение работ в "окно", которое регламентировалось указанием начальника дороги № Н~369/у от 10 октября 2001 года. На основании этого указания дистанциями электроснабжения были разработаны планы действия персонала ЭЧ по подготовке и проведению переключения устройств электроснабжения во время 12-часового "окна", объединившие и координирующие действия всех работников, бригад и подразделений, занятых переключением.
14 октября 2001 года был осуществлен перевод всего участка Лоухи - Мурманск на переменный ток, а 17 октября состоялось торжественное открытие движения на переменном токе.
В результате выполнения работ по переводу участка на переменный ток на контактной сети силами Мурманской, Кандалакшской и Кемской дистанций электроснабжения было заменено 27248 подвесных изоляторов, 13508 фиксаторных изоляторов, 6759 изоляторов в анкеровках, 3814 врезных изоляторов, 298 секционных изоляторов. Установлено 679 раздельных железобетонных опор для устройства нейтральных вставок, для строительства фидера от тяговой подстанции Кильдин до РП Мурманск, для замены опор с низкой конструктивной высотой контактной подвески.
Произведен демонтаж 4376 электрических соединителей между контактной подвеской и усиливающими проводами, 29 электрических соединений постов секционирования и пунктов параллельного соединения от контактной сети, 86 сигнальных указателей и знаков.
Итого, по предпусковому и пусковому этапам установлено 679 железобетонных опор; демонтировано 419 таких опор; смонтировано 365 и демонтировано 297 консолей; смонтировано 689 кронштейнов КФЦ-5, 99 анкерных кронштейнов, 120 стоек-надставок и 87 разъединителей; демонтировано 5301 искровых промежутков.
Во время послепускового этапа планировалось выполнить:
- демонтаж 227 железобетонных опор, 290 металлических опор;
- смонтировать 51 гибкую поперечину, 563 разъединителя и 695 ОПН;
- демонтировать 1179 разрядников и оборудование, выведенное из работы тяговых подстанций.
При переводе участка с постоянного на переменный ток произошли такие принципиальные изменения в параметрах и устройствах электроснабжения:
- изменение рода тока;
- ликвидация станции стыкования;
- повышение напряжения;
- снижение токов нагрузки.
Эти изменения позволяют решить многие проблем, препятствующие улучшению организации движения поездов, облегчить условия эксплуатации устройств электроснабжения, пути, локомотивного хозяйства, что в конечном итоге приводит к снижению эксплуатационных расходов дороги.
На участке необходимо произвести переход на новую систему телемеханики типа «АСТМУ» (НИИЭФА), при этом предлагается сохранить количество, границы энергодиспетчерских кругов и место расположения диспетчерских пунктов.
В 2001 г. аналогичная операция была проведена на линии Лоухи - Мурманск. Книги о ней я пока не встретил, но нашёл статью в "Евразия.Вести": http://eav.ru/publ1.php?publid=2007-04a07. Копирую её целиком с выделением самых интересных моментов.
Перевод участка Лоухи - Мурманск на переменный ток
С учетом опыта, накопленного специалистами Восточно-Сибирской железной дороги в 2001 году, на Октябрьской магистрали был выполнен перевод на переменный ток без малого пятисоткилометрового участка Лоухи - Мурманск. Это позволило увеличить плечи обращения электровозов переменного тока в два с половиной раза, сократить втрое число тяговых подстанций, уменьшить расход электроэнергии на 31 миллион кВт-ч в год.
Все началось с задания на проектирование, датированного 7 августа 2000 года и утвержденного МПС. На его основании институтом Трансэлектропроект (главный инженер проекта А.Б.Петелин) был разработан рабочий документ: "Перевод электрифицированного участка постоянного тока Лоухи - Мурманск Октябрьской ж/д на переменный ток". Предусматривался перевод электрифицированного на постоянном токе 3.3 кВ названного участка эксплуатационной длинной 444.4 километра и примыкающих к нему участков Оленегорск - Мончегорск (31.6 км) и Апатиты - Титан (13.2 км) на переменный ток 25 кВ.
Участок эксплуатируется Мурманской и Кандалакшской дистанциями электроснабжения, контактную сеть обслуживало 11 районов контактной сети.
Перевод участка на переменный ток создало значительный полигон без станций стыкования, на котором реализуются эксплуатационные преимущества переменного тока. На электротягу с его помощью было переведено грузовое, пассажирское и пригородное движение. Организация тягового обслуживания поездов принята по разработке института Ленгипротранс для всего полигона переменного тока с учетом электрификации участков Идель - Свирь, Сумский Посад - Обозерская.
Для электроснабжения линии
из существовавших 26 подстанций на тягу осталось работать девять: восемь - реконструированные подстанции постоянного тока (Полярный Круг, Княжая, Белое Море, Полярные Зори, Апатиты, Оленегорск, Тайбола, Кильдин) и одна - реконструированная стыковая тяговая подстанция Лоухи.
Из оставшихся подстанций тринадцать закрываются полностью, остальные сохраняются для питания нетяговых железнодорожных потребителей или для организации фидерных распределительных пунктов контактной сети 25 кВ.
По условиям защиты контактной сети на всех подстанционных зонах предусмотрены посты секционирования производства НИИЭФА в количестве девяти штук, два из них предназначены для организации распредпунктов 25 кВ на станциях Мурманск и Кандалакша.
На тяговых подстанциях (кроме Полярного Круга) установлено по два трансформатора мощностью по 40 МВА. В связи с моральным и физическим износом существующего оборудования ОРУ-110 кВ была произведена замена выключателей (МКП-110м, МКП-160), отделителей, короткозамыкателей на новые выключатели серии ВМТ-110.
При замене понижающих трансформаторов предусмотрено использование существующей рельсошпальной решётки с заменой обортовки из бетонных блоков. Высокие фундаменты были демонтированы и на их месте собраны низкие фундаменты шпального типа. Вновь сооружаемое оборудование устанавливалось на опорах из железобетонных стоек с металлоконструкциями поверху. Первый тяговый трансформатор был включен в работу 28 февраля 2001 года с запиткой от него РУ-10 кВ.
Схемные решения переводимых на переменный ток тяговых подстанций приняты по типовым материалам для проектирования и действующим типовым проектам с учетом применения функциональных блоков НИИЭФА полностью заводского изготовления. Это обеспечило минимальный объём монтажных и пусконаладочных работ.
ОРУ 27.5 кВ представляет собой одинарную, секционированную разъединителями систему шин и запасную шину с применением вакуумных выключателей серии ВВС со встроенными трансформаторами тока.
Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций участка разработана институтом Севзапэнергосетьпроект по заданию, выданному Октябрьской дорогой, на основании исходных данных института Трансэлектропроект, а также предложений (ТУ) Карелэнерго и Колэнерго. Электроснабжение участка осуществляется от их сетей за счет передачи избыточной мощности из Колэнерго.
При переводе на переменный ток электроснабжение тяговых подстанций сохранено от существующих линий 110 кВ, расположенных вдоль железнодорожной магистрали.
Для обеспечения минимального перерыва в движении поездов при переключении питания участка на переменный ток был разработан оптимальный порядок производства строительно-монтажных работ по каждой реконструируемой подстанции.
Существующая полукомпенсированная подвеска контактной сети постоянного тока сечением М120+2МФ100, усиленная на большом протяжении проводом А185 (развернутая длина контактной подвески составляет 1199 км), проверена по условиям нагрева и минимально допустимому уровню напряжения на токоприемнике расчетного поезда. Проверка подтвердила, что существующая контактная подвеска обеспечивает требуемый уровень напряжения на токоприемнике на всей линии при минимальном интервале движения поездов в 15 минут в соответствии с требованиями ПУСТЭ. Сохранение существующей контактной подвески дало возможность оставить установившуюся за много лет регулировку контактной сети, ее ветроустойчивость и позволило избежать значительных затрат на ее реконструкцию.
По результатам обследования, проведенного специалистами Восточно-Сибирской дороги, Трансэлектропроекта, и данным Октябрьской дороги было установлено удовлетворительное состояние несущих конструкций контактной сети. Поэтому проектом были предусмотрены минимальные работы по их замене.
Реконструкцию контактной сети при переводе на электротягу переменного тока планировалось осуществить в три этапа.
Первый этап - работы, выполняемые до переключения напряжения с 3 на 25 кВ. Он был разделен на два - подготовительный и предпусковой. Второй этап - пусковой - работы, выполняемые на этапе переключения. Третий этап - послепусковой, это работы, которые могут быть выполнены после переключения.
На подготовительном этапе, заканчивающемся за 20-25 дней до предпускового, производились следующие работы:
- замена всех подвесных изоляторов, анкерных и фиксаторных изоляторов на консольных опорах, подвесных изоляторов несущих тросов на гибких и жестких поперечинах, изоляторов нижних фиксирующих тросов (ежедневно бригадами ЭЧК менялось в среднем по 104 изолятора);
- замена опор контактной сети с заниженной конструктивной высотой контактной подвески - 161 шт.;
- установка опор (209 шт.) и монтаж питающей линии от тяговой подстанции Кильдин до распределительного пункта на станции Мурманск (на территории, закрываемой тяговой подстанцией) - 22 км из провода А-185 (с частичным использованием существующего усиливающего провода);
- сооружение нейтральных вставок у всех девяти реконструируемых под переменный ток тяговых подстанций (всего 204 опоры) и продление за них существующих питающих линий с усилением их изоляции - всего 13 км;
- трассировка питающих и отсасывающей линий от вновь сооружаемых распредустройств 27 кВ на реконструируемых тяговых подстанциях, а также от PI1 на станциях Кандалакша и Мурманск до мест стыковки с существующими питающими линиями;
- замена всех секционных изоляторов постоянного тока на секционные изоляторы переменного тока типа ИС-0-80-25/3;
- регулировка существующих разъединителей постоянного тока на работу на переменном токе (изолировочного расстояния в отключенном положении между неподвижным контактом и ножом);
- секционирование и заземление волноводного провода поездной радиосвязи, идущего по опорам контактной сети, через 1,2 - 1,5 км для уменьшения влияния контактной сети на поездную радиосвязь;
- укорачивание плеч участков группового заземления опор до норм переменного тока, снятие или шунтирование диодных заземлителей, замена и установка искровых промежутков;
- диагностика изоляции контактной сети, усиленной под переменный ток, до подачи в контактную сеть рабочего напряжения переменного тока в «окна», предусмотренные в графике движения поездов.
На предпусковом этапе (20-25 дней до этапа переключения) производились следующие работы:
- устройство нейтральных вставок на установленных в подготовительный период дополнительных опорах;
- демонтаж роговых разрядников и монтаж новых ОПНК в местах, предусмотренных ПУТЭКС для участков переменного тока;
- отсоединение усиливающих проводов от контактной сети, для чего было введено ограничение массы поездов до 4000 т и увеличение до 15 минут интервала их попутного следования;
- демонтаж шлейфов пунктов параллельного соединения;
- после отсоединения усиливающих проводов производилась поперегонная диагностика изоляции контактной сети высоким напряжением, подаваемым от уже готовых тяговых подстанций, и одновременно - дефектировка изоляторов приборами типа УД-8М;
- присоединение распредустройств 25 кВ тяговых подстанций к питающим линиям по схемам, позволяющим при необходимости переключать существующие линии с постоянного тока на переменный путем включения линейного разъединителя в ячейке фидера контактной сети 25 кВ тяговой подстанции.
На пусковом этапе переключения работы производились в "окно" продолжительностью 12 часов. В переключении участвовали десятки предприятий и организаций, сотни специалистов различных профессий, в том числе: И.Г.Ситало, С.Н.Мешалкин, Е.А.Савченко, С.А.Зиганшин, Ю.А.Мизарев, С.К.Бояркин, В.Л.Семенихин.
Необходимо было максимально четко организовать и спланировать проведение работ в "окно", которое регламентировалось указанием начальника дороги № Н~369/у от 10 октября 2001 года. На основании этого указания дистанциями электроснабжения были разработаны планы действия персонала ЭЧ по подготовке и проведению переключения устройств электроснабжения во время 12-часового "окна", объединившие и координирующие действия всех работников, бригад и подразделений, занятых переключением.
14 октября 2001 года был осуществлен перевод всего участка Лоухи - Мурманск на переменный ток, а 17 октября состоялось торжественное открытие движения на переменном токе.
В результате выполнения работ по переводу участка на переменный ток на контактной сети силами Мурманской, Кандалакшской и Кемской дистанций электроснабжения было заменено 27248 подвесных изоляторов, 13508 фиксаторных изоляторов, 6759 изоляторов в анкеровках, 3814 врезных изоляторов, 298 секционных изоляторов. Установлено 679 раздельных железобетонных опор для устройства нейтральных вставок, для строительства фидера от тяговой подстанции Кильдин до РП Мурманск, для замены опор с низкой конструктивной высотой контактной подвески.
Произведен демонтаж 4376 электрических соединителей между контактной подвеской и усиливающими проводами, 29 электрических соединений постов секционирования и пунктов параллельного соединения от контактной сети, 86 сигнальных указателей и знаков.
Итого, по предпусковому и пусковому этапам установлено 679 железобетонных опор; демонтировано 419 таких опор; смонтировано 365 и демонтировано 297 консолей; смонтировано 689 кронштейнов КФЦ-5, 99 анкерных кронштейнов, 120 стоек-надставок и 87 разъединителей; демонтировано 5301 искровых промежутков.
Во время послепускового этапа планировалось выполнить:
- демонтаж 227 железобетонных опор, 290 металлических опор;
- смонтировать 51 гибкую поперечину, 563 разъединителя и 695 ОПН;
- демонтировать 1179 разрядников и оборудование, выведенное из работы тяговых подстанций.
При переводе участка с постоянного на переменный ток произошли такие принципиальные изменения в параметрах и устройствах электроснабжения:
- изменение рода тока;
- ликвидация станции стыкования;
- повышение напряжения;
- снижение токов нагрузки.
Эти изменения позволяют решить многие проблем, препятствующие улучшению организации движения поездов, облегчить условия эксплуатации устройств электроснабжения, пути, локомотивного хозяйства, что в конечном итоге приводит к снижению эксплуатационных расходов дороги.
На участке необходимо произвести переход на новую систему телемеханики типа «АСТМУ» (НИИЭФА), при этом предлагается сохранить количество, границы энергодиспетчерских кругов и место расположения диспетчерских пунктов.