В условиях города тяговые подстанции получают электроэнергию от питающего центра обычно по кабельным вводам. Трехфазный переменный ток напряжением 6 или 10 кв поступает по вводам через линейные разъединители, высоковольтные выключатели, трансформаторы тока и шинные разъединители на сборные шины распределительного устройства 6 или 10 кв подстанции. Со сборных шин электроэнергия распределяется на преобразовательные агрегаты и трансформаторы собственных нужд.
Для питания измерительных приборов, релейной защиты, счетчиков в распределительных устройствах 6—10 кв устанавливают трансформаторы тока и напряжения. Большей частью трансформаторы напряжения присоединяются непосредственно к вводам после линейных разъединителей. Такое присоединение дает возможность постоянно контролировать напряжение на питающем кабеле даже при отключенном высоковольтном выключателе. Защита трансформатора напряжения осуществляется плавкими предохранителями.
Сборные шины бывают двойными и одинарными. На тяговых подстанциях трамвая и троллейбуса обычно применяют одинарные сборные шины, разделенные разъединителями на две или три секции.
Преобразовательный агрегат состоит из силового трансформатора, ко вторичной обмотке которого присоединены аноды выпрямителя. Первичная обмотка силового трансформатора присоединяется к сборным шинам 6 или 10 кв через разъединитель, высоковольтный выключатель, трансформаторы тока.
Выпрямленный ток с катода выпрямителя поступает через шунт автоматический быстродействующий выключатель и разъединитель на главную-положительную шину подстанции.
Отрицательным полюсом выпрямительного агрегата является средняя точка уравнительного реактора, соединяющего нулевые точки двух обратных звезд вторичной обмотки силового трансформатора. Средняя точка уравнительного реактора присоединяется через разъединитель к отрицательной шине подстанции.
От положительной шины через шинные разъединители, линейные автоматические выключатели, шунты, переключатели запасной шины по питающим кабелям 600 в выпрямленный ток поступает в контактную сеть линий трамвая и троллейбуса. Цепь тока замыкается через силовое оборудование подвижного состава, рельсы и землю или отрицательный контактный провод, отсасывающие кабели и разъединители на отрицательную шину подстанции.
В распределительном устройстве выпрямленного тока 600 в монтируется также запасная положительная шина с запасным выключателем, что дает возможность производить ревизию и временную замену любого из линейных выключателей без снятия напряжения с линии и передавать нагрузку на соседнюю подстанцию или принимать с нее нагрузку.
Рис. 1. Однолинейная схема тяговой подстанции
Одноагрегатные подстанции работают в децентрализованной системе питания контактной сети. При такой системе каждая одноагрегатная подстанция питает два участка контактной сети и секционный изолятор на сети устанавливается у тяговой подстанции. Каждый участок контактной сети питается параллельно от двух соседних подстанций (рис. 2). От подстанции отходят два положительных питающих кабеля и два отрицательных отсасывающих кабеля. Положительные питающие кабели защищены быстродействующими автоматическими выключателями.
При выходе из строя одной одноагрегатной подстанции в системе децентрализованного питания она полностью разгружается соседними подстанциями. В этом случае для сохранения параллельного питания контактной сети от оставшихся в работе смежных подстанций на каждой подстанции имеется секционный выключатель, который включается автоматически при отключении линейных выключателей, соединяя оба участка, питаемых данной подстанцией.
Рис. 2. Схемы питания контактной сети одноагрегатными подстанциями
Для питания потребителей собственных нужд тяговой подстанции устанавливают один или два трансформатора собственных нужд, присоединяемые к сборным шинам переменного тока 6 или 10 кв через разъединители и плавкие предохранители. Для питания в аварийных режимах наиболее ответственных потребителей собственных нужд устраивают резервные вводы трехфазного переменного тока мощностью 5—10 кет и напряжением 220 в от источника, не зависящего от наличия напряжения на сборных шинах 6 или 10 кв тяговой подстанции.
Если вводы 6—10 кв на подстанции работают поочередно, в случае невозможности прокладки резервного ввода 220 в, на подстанции устанавливают два трансформатора собственных нужд, из которых один, как обычно, присоединяется к сборным шинам 6—10 кв и является рабочим трансформатором, а другой — к резервному вводу 6 — 10 кв до выключателя вместо измерительного трансформатора напряжения и служит в качестве резерва питания потребителей собственных нужд при исчезновении напряжения на рабочем вводе, одновременно выполняя функции трансформатора напряжения по контролю напряжения на резервном вводе.
В этом случае для питания измерительных приборов и приборов учета трансформатор напряжения присоединяется к сборным шинам 6—10 кв. Для учета расхода электроэнергии от трансформатора, присоединенного к резервному вводу, на нем устанавливаются отдельно приборы учета.
Тяговые подстанции проектируются, сооружаются и эксплуатируются в соответствии с действующими правилами, которые являются обязательными для всех подобных устройств. Основными являются «Правила устройства электроустановок», «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», а также инструкции и правила, издаваемые организацией, в ведении которой находится тяговая подстанция.