От тяговой подстанции через питающий фидер и контактный провод ток поступает в высоковольтные цепи трамвайных вагонов, а через рельсы и обратный провод возвращается на тяговую подстанцию.

Рис. 1. Схема электроснабжения трамвая:
1 – электростанция, 2 – повышающая трансформаторная подстанция, 3 – линия электропередачи, 4 – понижающая трансформаторная подстанция, 5 – кабельные линии, 6 – тяговая подстанция, 7 – обратный провод, 8 – рельсы, 9 – контактный провод, 10 – питающий фидер

Тяговая подстанция имеет следующее оборудование:
— распределительное устройство 3 переменного тока 6,3—10,5 кВ, которое принимает электроэнергию и распределяет ее по агрегатам подстанции. В распределительное устройство входят сборные шины, масляные выключатели для отключения переменного тока, разъединители для переключения линий высокого напряжения. К распределительному устройству обычно подводят две линии, которые могут работать одновременно или по очереди (во время ремонтов, осмотров, в случае неисправности);
— главные трансформаторы, понижающие напряжение до величины, принятой для агрегатов подстанции;
— преобразователи, которые преобразуют переменный ток в постоянный, необходимый для цепей трамвая. Преобразователи соединены плюсовыми шинами с питающими фидерами, а минусовыми шинами — с отсасывающими фидерами;
— распределительное устройство постоянного тока, служащее для принятия тока от преобразователей напряжением 600 В и распределения его по питающим линиям. Распределительное устройство имеет плюсовые и минусовые шины, выключатели, разъединители и переключатели с приводами;
— систему питания цепей собственных нужд подстанции, к которым относятся электроприводы насосов и вентиля торов, электрообогрев частей электрооборудования и помещений, питание зарядных агрегатов аккумуляторов, различных приводов, реле. Питание устройств собственных нужд производится переменным током напряжением 220 В и постоянным током от аккумуляторных батарей.

Рис. 2. Расположение оборудования тяговой подстанции:
1 – главные трансформаторы, 2 – масляные выключатели, 3 – распределительное устройство переменного тока, 4 – кремниевые преобразователи, 5 – автоматические выключатели, 6 – распределительное устройство постоянного тока, 7 – помещение для оборудования собственных нужд подстанции, 8 – пульт управления, 9 – cлужебно-бытовые помещения, 10 — мастерские

Для защиты линий и агрегатов подстанций от перегрузок и коротких замыканий применяют линейные выключатели и различные реле. Для измерения электрических величин на подстанции используют амперметры, вольтметры и другие приборы, которые включаются в цепи через добавочные резисторы, шунты и измерительные трансформаторы тока и напряжения.

На тяговых подстанциях чаще всего применяют кремниевые преобразователи. Основная часть такого преобразователя — кремниевый вентиль, выпрямляющий переменный ток. Монтируют вентили в металлическом шкафу на изоляционных панелях. Соединяют последовательно по 4—6 штук, чтобы исключить короткое замыкание при пробое одного из них. Для охлаждения преобразователя в шкафу установлен вентилятор, а вращаемый электродвигателем. Выпускают кремниевые преобразователи и с естественным охлаждением. Преимущество кремниевых вентилей по сравнению с селеновыми, меднозакисными и германиевыми (полупроводниковыми) — их способность допускать значительные перегрузки. Выпрямители с селеновыми и меднозакисными вентилями используют для зарядки аккумуляторов и для питания приводов выключателей. Германиевые вентили на тяговых подстанциях не применяют.

Питание и защита контактной сети трамвая. В условиях города питание к контактной сети от тяговой подстанции подводится по подземным кабельным линиям. В некоторых случаях (в основном на загородных и временных линиях) используют провода, подвешенные на опорах вдоль трамвайной линии.

Электрическим кабелем называется проводник с изолирующими и защитными оболочками. Кабель может быть проложен под землей или под водой. Помимо основной токонесущей жилы в кабеле есть одна или две контрольные жилы, которые подключают к контрольно-измерительным приборам.

В местах подключения кабелей к контактной сети устанавливают питающие пункты. У питающего пункта подземный кабель выводят на опору или прокладывают по стене здания и заделывают в концевой воронке. От концевой воронки отводится провод, соединенный с поперечным проводом 5 контактной сети, а от поперечного провода через отвод питается контактный провод. Для быстрого отключения контактной сети от питающего провода устанавливают рубильник.

Провод или кабель, по которому ток от тяговой подстанции проходит к питающему пункту, называют питающим фидером. Кабель прокладывают в специальных траншеях на глубине не менее 700 мм.

Для защиты тяговой сети предусмотрены автоматические выключатели — они отключают сеть при коротких замыканиях. При нормальных скачках нагрузочных токов выключатели не срабатывают, а при коротких замыканиях, происходящих вблизи тяговых подстанций, срабатывают. Труднее обеспечить защиту от коротких замыканий, возникающих на значительном расстоянии от подстанции. В этом случае устанавливают посты автоматического секционирования.

Ток короткого замыкания на ближайшем к подстанции участке АС будет больше тока уставки автоматического выключателя подстанции. Автоматический выключатель поста секционирования ПС имеет меньшую уставку. Поэтому при коротком замыкании на отдаленном от подстанции участке СБ он отключает сеть. Применяют и более сложные схемы защиты тяговой сети. Провода или кабели, подводящие электроэнергию к питающим пунктам, также защищены автоматическими выключателями, находящимися на тяговой подстанции.

Отсасывающий пункт соединяет рельсы с минусовой шиной подстанции. Рельсы слабо изолированы от земли, а земля — хороший проводник, поэтому часть тока, возвращающегося по рельсам к минусовой шине подстанции, ответвляется и проходит через землю. Такой ток называется блуждающим. Встречая в земле металлические сооружения (трубы водопровода, свинцовые оболочки, стальную броню кабелей и т. д.), ток вызывает их электрохимическую коррозию.

Для уменьшения блуждающих токов обычно применяют сварные рельсовые стыковые соединения. На каждом стыке устанавливают электрические соединители из многожильного медного провода. Нитки рельсов соединяют для совместной параллельной работы. На путях через каждые 150 м устанавливают межрельсовые электрические соединители, а между двумя соседними путями через каждые 300 м — межпутные соединители. Сборные рельсовые стрелки, крестовины, компенсаторы и другие элементы рельсовой сети шунтируют обходными электрическими соединителями.

Рис. 3. Кремниевый вентиль:
1 – шпилька с резьбой, 2 – корпус, 3 – крышка, 4 – втулка, 5 – гибкий вывод, 6 – наконечник

Рис. 4. Одножильный кабель марки СБ:
1 – токонесущая жила, 2 – изолированные контрольные жилы, 3 изоляция, 4 — свинцовая оболочка, 5 – подушка из джута, 6 -стальная броня, 7 – оболочка из пропитанного джута

Рис. 5. Питающий пункт:
1 – опора, 2 – кабель, 3 – концевая воронка, 4, 5, 9 – провода, 6 – изоляторы, 7 – отвод, 8 – поперечный несущий трос

Рис. 6. Пост секционирования контактной сети:
1 – автоматический выключатель на подстанции, 2 – автоматический выключатель на посту секционирования; П – подстанция, ПС – пост секционирования

Рис. 7. Схема рельсовых соединений:
1 – стыковое, 2 – межрельсовое, 3 – обходное

Значительно улучшается изоляция рельсовых путей, если для их основания применяют битуминизированный песок. Жесткие бетонные пути изолируют от земли слоем битуминизированного песка толщиной 10-12 см.