50 лет Ленинградского трамвая (книга, часть 4)
Энергетическая часть трамвайно-троллейбусного хозяйства города является весьма важным звеном, от надёжной работы которого во многом зависит качество обслуживания трудящихся перевозками.
К энергетическому хозяйству относятся тяговые подстанции, контактная и кабельная сети, а также устройства СЦБ.
Тяговые подстанцииРазвитие и совершенствование тяговых подстанций как энергетической базы Ленинградского трамвая за прошедшие пятьдесят лет характеризуются рядом этапов, имеющих определённые технические направления и отличительные особенности.
Первый, дореволюционный, этап развития характерен чрезмерной централизацией всей системы электроснабжения, когда для снабжения энергией нескольких мощных тяговых подстанций в городе сооружена специальная трамвайная электрическая станция.
Затем после длительного периода застоя последовал второй значительный этап реконструкции и дальнейшего развития тяговых подстанций в годы довоенных пятилеток. В этот период были реконструированы подстанции дореволюционной постройки с децентрализацией их питания переменным током со стороны энергоснабжающей системы и построен ряд новых подстанций в разных районах города.
Период послевоенного пятилетия был восстановительным, дальнейшие же годы — с 1950 по 1957 — представляют собой третий, основной, этап развития энергохозяйства Ленинградского трамвая, характерный началом работ по децентрализации питания тяговой сети, автоматизацией и телемеханизацией подстанций.
Первый этап развития энергетической базы трамвая. К моменту пуска первых трамвайных линий в городе, в 1906—1907 гг., было построено пять тяговых подстанций (рис. 73): три из них в центре города — Подьяческая (ныне имени 25-го Октября), Рождественская (ныне им. Урицкого) и Новопетергофская (ныне Лермонтовская); одна — на Васильевском острове (ныне им. Коминтерна) и одна — на Петроградской стороне Петербургская (ныне Красных зорь).
Все подстанции были оборудованы вращающимися одноякорнымн преобразователями, которые в сравнении с имевшимся тогда вторым типом преобразователей — мотор-генераторами имели лучшую промышленную отдачу и более высокий коэффициент мощности.
Общая установленная мощность пяти подстанций составляла 8250 квт. Здания подстанций располагались по красной линии улиц и имели хорошо оформленные фасады.
Одна часть здания подстанции представляла собой высокий просторный машинный зал с большими оконными проёмами. Здесь размещалось всё оборудование, в том числе преобразователи со вспомогательной аппаратурой, распределительные устройства переменного и постоянного тока, центральный пульт управления. Исключение составляла лишь аккумуляторная батарея, расположенная в отдельном помещении.
Пол машинного зала располагался на такой отметке, чтобы оборудование не могло пострадать даже в самое сильное наводнение.
Другая часть здания являлась двух-трёхэтажной служебной пристройкой с помещениями для мастерских и кладовых в первом этаже и жильём для обслуживающего персонала во втором и третьем этажах.
Особенности одноякорного преобразователя, работавшего на нестандартной частоте, привели к необходимости чрезмерной централизации системы электроснабжения.
В городе была построена специальная тепловая трамвайная электростанция, вырабатывавшая переменный трёхфазный ток напряжением 6000 в и частотой 25 пер/сек.
На электростанции в 1908 г. были установлены три турбогенератора мощностью по 2200 квт. В 1915 г. станцию расширили и реконструировали с установкой ещё двух турбогенераторов мощностью по 7500 квт каждый.
Место расположения станции было выбрано весьма неудачно: она оказалась в стороне от подстанций, и высоковольтные кабели, проложенные к преобразовательным подстанциям, протянулись по улицам города на многие километры. На каждую подстанцию в среднем приходилось не менее 12,5 км шестикиловольтных кабелей.
После значительного перерыва, последовавшего за постройкой первых пяти подстанций, в 1915—1916 гг. были построены и введены в эксплуатацию ещё три подстанции того же типа.
К этому же времени была несколько увеличена мощность первых пяти подстанций. На каждой из них дополнительно установлено по одному одноякорному преобразователю, и в 1917 г. общая мощность подстанций достигала 16 000 квт (рис. 74).
На этом заканчивался первый этап развития энергетической базы трамвая. Схема централизованного питания подстанций становилась серьёзным тормозом дальнейшего развития трамвайной сети.
Реконструкция и расширение энергетической базы трамвая на втором этапе. Второй период развития энергетической базы трамвая, начавшийся уже в годы советской власти, характеризуется реконструкцией старых и строительством новых подстанций.
Дальнейшее развитие трамвайной сети тормозилось тем, что центральная станция уже не могла обеспечить сколько-нибудь серьёзное расширение энергетической базы. Коренным образом вопрос мог быть решён только путём перехода на ток промышленной частоты с децентрализацией питания подстанций.
В связи с этим предстояла замена на подстанциях одноякорных преобразователей. В апреле 1925 г. на подстанции Красных зорь был установлен в опытную эксплуатацию первый в СССР металлический ртутный выпрямитель мощностью 300 квт фирмы AEG.
Эксплуатация этого выпрямителя позволила за короткий срок выявить его преимущества перед другими преобразователями. Вскоре ленинградский завод «Электросила» создал первый советский ртутный выпрямитель, положив начало развитию строительства отечественных ртутных выпрямителей.
Первый выпрямитель типа РВ-5 был установлен также в Ленинграде, на сооружённой в 1928 г. Рыбацкой подстанции.
Вопрос о выборе типа преобразователя был окончательно решён в пользу ртутного выпрямителя.
К 1932 г. на всех десяти подстанциях были установлены 33 ртутных выпрямителя, а ещё через 10 лет в эксплуатации не осталось ни одного одноякорного преобразователя.
С 1932 г. завод «Электросила» приступил к массовому производству выпрямителей типов РВ-10 мощностью 600 квт и РВ-20 мощностью 1200 квт. Это дало возможность в короткий срок резко усилить энергетическую базу и обеспечить дальнейшее развитие трамвайной сети в городе.
В 1932—1940 гг. в различных районах города были построены 9 новых подстанций.
Особенностью энергоснабжения на втором этапе развития явилась полная децентрализация питания подстанций электроэнергией переменного тока с сохранением централизованного питания тяговой сети.
Компоновка подстанций отличалась многоэтажностью их производственной части (рис. 75). В помещении машинного зала размещались ртутные выпрямители, щит управления и распределительное устройство постоянного тока 600 в. Для силовых трансформаторов были построены отдельные камеры.
Распределительное устройство переменного тока 6 кв располагалось в двух этажах: в одном из них (верхнем) — шинные полки, в другом — коридор управления и взрывные камеры масляных выключателей. Такое размещение диктовалось необходимостью применения выпускаемых промышленностью взрывоопасных масляных выключателей бакового типа и сложностью выбранных схем.
При всех новых подстанциях, кроме того, имелись кабельный подвал, помещение для аккумуляторной батареи, двухэтажная трансформаторная мастерская, башня с резервуаром для воды и небольшая жилая часть.
Значительным событием явилась постройка передвижной тяговой подстанции на автомобильном ходу (рис. 76).
В одной из машин (на собственном ходу) был размещён ртутный выпрямитель типа РВ-10 с вспомогательной аппаратурой, пультом управления и линейными автоматами. Во второй машине (прицепной) установлены силовой трансформатор, трансформатор для собственных нужд, измерительные трансформаторы и масляный выключатель.
В 1932 г. были разработаны и впервые введены в действие жёсткие графики планово-предупредительного осмотра и ремонта оборудования. В цехе подстанций создана специальная, технически оснащённая ремонтная база с необходимым штатом.
Это имело большое значение для повышения качества работы оборудования и надёжности электроснабжения трамвая.
В предвоенные годы были сделаны первые практические шаги в области автоматизации подстанций. Был осуществлён ряд схем автоматического управления на Клинской подстанции, но ввиду отсутствия промышленной аппаратуры для автоматического контроля за состоянием ртутных выпрямителей и другой аппаратуры работы по автоматизации подстанций не получили должного размаха, а с началом Отечественной войны были прекращены вовсе.
К концу второго этапа развития энергохозяйство Ленинградского трамвая насчитывало 19 стационарных подстанций и одну передвижную с общей мощностью свыше 56 000 квт. Переработка подстанциями электроэнергии на нужды тяги по сравнению с 1914 г. возросла в 3,5 раза.
Основные черты развития энергетической базы на современном этапе и ближайшие перспективы. Начало третьего этапа роста энергетической базы относится к 1950 г. Ему предшествовал серьёзный восстановительный период, вызванный разрушениями и повреждениями подстанций в годы Великой Отечественной войны.
В первые годы восстановления громадную роль сыграла передвижная подстанция, которая, заменяя агрегаты, вышедшие из строя на стационарных подстанциях, обеспечила питанием линии трамвая и троллейбуса.
Наряду с восстановлением осуществлялось и техническое оснащение подстанций: заменялось и модернизировалось старое оборудование, совершенствовались схемы, внедрялись новые каркасно-сборные распределительные 6 кв устройства, заменялись измерительные приборы и приборы релейной защиты. Современный этап развития характеризуют новые, прогрессивные направления в построении системы энергоснабжения трамвая.
Главные черты технической политики на данном этапе заключаются в следующем:
1. Децентрализация электроснабжения тяговой сети. Коренное улучшение снабжения электроэнергией вылетных линий трамвая и троллейбуса и разукрупнение районов питания существующих мощных подстанций в центре города за счёт внедрения малоагрегатных подстанций. Ликвидация в короткий срок наметившегося отставания роста энергетической базы от роста потребления. 2. Типизация основных узлов и общей компоновки с наименьшим протяжением внутренних кабельных коммуникаций; исключительное применение сборно-каркасных распределительных устройств с максимальным упрощением схем подстанций. 3. Децентрализация местного управления на подстанциях с отказом от главного пульта управления. 4. Переход на переменный оперативный ток для целей управления, защиты и сигнализации с резким упрощением и удешевлением схемы собственных нужд. 5. Полная автоматизация и телемеханизация новых подстанций и, наряду с этим, максимальная автоматизация действующих подстанций. 6. Переход на строительство типовых подстанций с максимальным применением сборного железобетона. 7. Проведение решительных мер по борьбе с наличием и вредным влиянием паров ртути на подстанциях. 8. Обеспечение безопасного обслуживания подстанций путём внедрения надёжных блокирующих устройств. 9. Плановая замена устаревшего оборудования на действующих подстанциях с частичной реконструкцией последних.
Практическое осуществление принятых основных положений начато с 1950 г. За период с 1950 по 1957 гг. включены в эксплуатацию новые подстанции на пяти вылетных направлениях общей мощностью 6000 квт.
Кроме того, в порядке разукрупнения районов питания старых подстанций в центре города построены три двухагрегатные подстанции общей мощностью 7200 кв. За эти же годы за счёт замены старого оборудования мощность действующих подстанций увеличилась на 4800 квт. Всего с 1950 по 1957 гг. рост мощности подстанций составил 18 000 квт. Годовая переработка электроэнергии для тяговых целей к 1957 г. возросла до 177 млн квтч.
Все новые подстанции автоматизированы. Четыре из них автотелеуправляемые (рис. 77), на других автоматизированы основные узлы. Всё шире внедряется автоматика и на старых подстанциях. Так, например, на всех подстанциях с раздельно работающими 6 кв фидерами применена схема автоматического включения резерва (АВР), на остальных подстанциях 6 кв фидеры переведены на параллельную работу с направленной максимальной токовой защитой.
В текущем году заканчивается внедрение схем автоматического повторного включения (АПВ) фидерных выключателей на фидерах постоянного тока 600 в на всех подстанциях, где имеются автоматы с дистанционным управлением.
Завершается внедрение схем автоматики для периодического включения масляных насосов на всех ртутных выпрямителях. Автоматизирована работа циркуляционных систем охлаждения ртутных выпрямителей. Заканчивается перевод аккумуляторных батарей на режим постоянного подзаряда с широким применением полупроводниковых выпрямителей.
Наряду с автоматизацией широко внедряются типовые каркасно-сборные распределительные устройства, позволяющие качественно и в более сжатые сроки вести монтаж подстанций.
В целях повышения безопасности применяются схемы блокировки масляных выключателей с разъединителями и с ограждениями ртутных выпрямителей.
Положено практическое начало внедрению схем управления и защиты на переменном оперативном токе с ликвидацией дорогостоящих аккумуляторных батарей и щитов собственных нужд. Управление фидерными выключателями на переменном токе осуществлено на трёх подстанциях, на шести подстанциях реконструирована релейная защита с переходом на переменный оперативный ток.
Большие работы проводятся по модернизации старых ртутных выпрямителей, ртутных насосов, по замене и ремонту приборов, реле и т. п. Начата плановая замена старого, изношенного силового оборудования. Только за последние 5 лет заменены свыше двадцати устаревших ртутных выпрямителей с силовыми трансформаторами, не менее тридцати масляных выключателей, несколько десятков фидерных автоматических выключателей и т. д.
Серьёзное вниманий уделяется борьбе с ртутными парами в машинных залах подстанций и их вредным влиянием. Наряду с автоматизацией подстанций и удалением персонала из машинного зала на подстанциях полностью прекращены работы по переборке и ремонту выпрямителей. Для мелких ремонтных работ имеются вытяжные шкафы с принудительной вентиляцией, оборудуются общеобменные вентиляционные установки, широко применяются фильтры-поглотители ртути. На всех подстанциях оборудованы специальные комнаты для принятия пищи. На большинстве подстанций оборудованы специальные гардеробные помещения и душевые установки, имеется центральная прачечная для стирки комбинезонов; на ряде подстанций ртутные выпрямители установлены в изолированных помещениях. Важнейшим мероприятием в этом направлении явилось сооружение в 1953 г. первой среди родственных предприятий СССР специализированной мастерской для централизованного ремонта ртутных выпрямителей.
Создание мастерской позволило прежде всего ликвидировать основной источник загрязнения воздушной среды машинных залов парами ртути, вредными для здоровья обслуживающего персонала.
Кроме того, наличие центральной мастерской дало возможность в значительной степени усовершенствовать технологию ремонта выпрямителей, повысить качество выполняемых работ, сократить сроки простоя выпрямителей в ремонте, создать необходимые санитарные условия для ремонтного персонала и улучшить вакуумную гигиену.
В мастерской имеются течеискатели совершенной конструкции, дающие возможность быстро находить места течи в корпусах выпрямителей, разработаны и применены вакуумные сосуды для хранения ответственных деталей РВ, механизм для чистки и полировки анодов, чехлы и приспособления, предохраняющие от растекания ртути при снятии и перемещении ртутных насосов, анодов возбуждения, штанги зажигания. Создана оригинальная установка для автоматической фильтровки ртути. Применены механизмы для собирания ртути, для чистки и окраски охлаждающих и вакуумных поверхностей РВ, механизмы для перемещения тяжестей. Смонтированы установка для испытания насосов и стенд для автоматической и ручной формовки выпрямителей.
Мастерская оборудована общей принудительной приточно-вытяжной вентиляцией с тридцатикратным обменом воздуха и с подогревом приточного воздуха в зимнее время.
Работы по ремонту ртутных приборов выполняются в специальных вытяжных шкафах, имеющих усиленную вытяжную местную вентиляцию.
Мастерская расположена в двухэтажном здании (рис. 78).
В первом этаже производятся разборка выпрямителей, промывка, чистка, ремонт и окраска корпусов РВ и катодов, а также формовка выпрямителей после ремонта.
Во втором этаже находится анодная мастерская с двумя вытяжными шкафами. В одном из них выполняются ручная разборка и ремонт анодов, в другом на специальном станке — чистка и полировка анодных головок. Там же, в отдельных помещениях, расположены мастерская по ремонту насосов и испытательная станция с вытяжными шкафами.
При мастерской имеются гардеробная с индивидуальными шкафами для раздельного хранения рабочей и домашней одежды и душевая установка.
Развитие и укрепление подстанционного хозяйства, продолжавшиеся в течение многих лет, создали условия для бесперебойного электроснабжения линий трамвая и троллейбуса. Объединёнными усилиями коллектива работников подстанций и ремонтной службы обеспечивается безаварийная работа подстанций.
Наиболее активными участниками в работах по развитию и укреплению энергетического хозяйства и, в частности, подстанционного и ремонтного хозяйства на протяжении многих лет являлись такие люди, как известный далеко за пределами Ленинграда крупный учёный А. X. Зильберталь, крупный специалист по подстанциям А. А. Крылов, отдавшие всю свою трудовую жизнь работе в этой области. Многое сделали специалисты, продолжающие поныне успешно трудиться в наших рядах: А. Г. Колчин, И. И. Сабайтис, В. Ф. Стасенко, В. П. Третьяков, Г. И. Мамаев, П. С. Вершинин, П. В. Басов, Н. И. Пихтин, Г. И. Смирнов, А. Е. Вергелес, С. М. Барабанов, Т. П. Шмидт, В. А. Алексеев, Н. М. Трохалёва, Г. Д. Конное, А. И. Хмелёв, А. Н. Гусев, В. И. Поздеев и многие другие.
Основная задача в области дальнейшего роста энергетического хозяйства трамвая и троллейбуса на ближайшие годы состоит прежде всего в активном продолжении децентрализации питания тяговой сети путём строительства малоагрегатных подстанций в расширяющихся районах города и в местах развития трамвайно-троллейбусной сети. Успешному решению этой задачи должно сопутствовать развитие распределительной 6 кв сети в энергетической системе города, а также максимальное снижение стоимости строительства тяговых подстанций.
Для этого необходимо:
1) обеспечить полную типизацию основных узлов на подстанциях, а также типизацию подстанций в целом. При этом следует отказаться от вспомогательных и жилых помещений при подстанциях; 2) максимально упростить схему и конструкции распределительных устройств путём децентрализации ручного управления, полного перехода на переменный оперативный ток, внедрение новейших конструкций автоматических выключателей, масляных выключателей и приводов к ним, а также другого оборудования; 3) полностью автоматизировать подстанции с телеуправлением отдельными группами подстанций с диспетчерских пунктов, причём пункт диспетчерского телеуправления должен быть типовым.
Основываясь на этих положениях, на ряде линий намечено в ближайшее пятилетие построить типовые подстанции пригородного типа (на два выпрямителя РМНВ-1000 с трансформаторами ТМРУ-1200/10), а также типовые подстанции для городской сети (на два выпрямителя РМНВ-500×6 с трансформаторами ТМРУ-2600/35; рис. 79).
Наряду со строительством новых подстанций будут реконструированы подстанции старого типа с заменой устаревшего оборудования, реконструкцией распределительных устройств, автоматизацией и переходом на переменный оперативный ток. В ближа¬шие годы предполагается плановая замена отечественным оборудованием выпрямителей фирмы «ВВС», автоматических фидерных выключателей типа «Вестингауз» и другого оборудования.
Кабельная и контактная сети, устройства СЦБОдновременно с развитием тяговых подстанций развивались и совершенствовались неотъемлемые части единой электроснабжаюшей системы трамвайно-троллейбусного хозяйства — кабельная и контактная сети и устройства СЦБ.