Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока - RU173198U1
Код документа: RU173198U1
Чертежи
Описание
Полезная модель относится к электроснабжению электрифицированных железных дорог переменного тока и может быть использована, преимущественно, для систем тягового электроснабжения с уровнем напряжения 27,5 кВ на шинах смежных тяговых подстанций.
Общеизвестно, что потери электроэнергии от уравнительного тока, ухудшающего энергетические показатели тягового электроснабжения, весьма существенны. Причина возникновения уравнительного тока - неравенство напряжений на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций, которые могут отличаться по модулю и по фазе. Неравенство напряжений на упомянутых шинах обусловлено, во-первых, неравенством напряжений на шинах смежных тяговых подстанций в питающей сети и, во-вторых, неравенством потерь напряжения в обмотках силовых трансформаторов, вызванных протеканием различных токов нагрузки в тяговой сети.
Проблема потерь электроэнергии в тяговой сети от уравнительных токов в настоящее время решается путем перехода на встречно-консольную схему питания контактной сети смежных тяговых подстанций. Однако применение встречно-консольной схемы питания приводит к увеличению потерь электроэнергии от токов нагрузки и снижению надежности электроснабжения, что является недостатком упомянутой схемы питания.
Известно устройство для снижения уравнительного тока, например, в тяговой сети смежных тяговых подстанций, принцип работы которого основан на выравнивании модулей напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций [Ершов A.M. Автоматизация систем электроснабжения: Учебное пособие для студентов специальности 100400. - Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2009. - страница №50].
Устройство для снижения уравнительного тока установлено в тяговой сети смежных тяговых подстанций.
Устройство для снижения уравнительного тока содержит два датчика напряжения, предназначенных для измерения модулей напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций электрифицированной железной дороги, блок сравнения, предназначенный для определения разности модулей напряжения на упомянутых шинах, блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора, предназначенный для регулирования электроприводом переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций.
Первый датчик напряжения, блок сравнения, блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора, установлены на первой из смежных тяговых подстанций, второй датчик напряжения установлен на второй из смежных тяговых подстанций.
Вход каждого датчика напряжения подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения соответствующей тяговой подстанции.
Выход каждого датчика напряжения соединен с соответствующим входом блока сравнения. Выход блока сравнения подключен к входу блока управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора, выход которого соединен с электроприводом переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций.
Устройство работает следующим образом.
Каждый датчик напряжения измеряет модуль напряжения, поступившего с вторичной обмотки трансформатора напряжения соответствующей тяговой подстанции. Далее сигнал, пропорциональный модулю напряжения, с каждого датчика напряжения подается в блок сравнения. В блоке сравнения определяется разность модулей напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций ΔU=U2-U1 (где U1 - модуль напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций, U2 - модуль напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций). Значение разности модулей напряжения на упомянутых шинах определяет выходной сигнал блока сравнения.
Если разница модулей напряжения равна нулю, то блок сравнения передает сигнал в блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора, равный нулю. Блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора вырабатывает сигнал, запрещающий срабатывать электроприводу переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Переключатель ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора остается в прежнем положении.
Если разница модулей напряжения отрицательная, то блок сравнения передает в блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора отрицательный сигнал. Блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора вырабатывает сигнал воздействия на электропривод переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Электропривод меняет положение переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора на меньшую ступень регулирования, что приводит к увеличению количества витков на первичной обмотке силового трансформатора и, как следствие, к увеличению коэффициента трансформации силового трансформатора и снижению напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Таким образом, модуль напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций становится равным модулю напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций и, как следствие, в тяговой сети снижается уравнительный ток.
Если разница модулей напряжения положительная, то блок сравнения передает в блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора положительный сигнал. Блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора вырабатывает сигнал воздействия на электропривод переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Электропривод меняет положение переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора на большую ступень регулирования, что приводит к уменьшению количества витков на первичной обмотке силового трансформатора и, как следствие, к снижению коэффициента трансформации силового трансформатора и увеличению модуля напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Таким образом, модуль напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций становится равным модулю напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций и, как следствие, в тяговой сети снижается уравнительный ток.
Достоинство известного устройства для снижения уравнительного тока заключается в уменьшении потерь электроэнергии в тяговой сети за счет выравнивания модулей напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций, приводящего к уменьшению уравнительного тока в тяговой сети.
Однако уменьшение потерь электроэнергии в тяговой сети является частичным, что является недостатком известного устройства. Это обусловлено тем, что в тяговой сети остается уравнительный ток, вызванный наличием разницы фаз напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту является устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока, принцип работы которого основан на выравнивании модулей и фаз напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций [Авторское свидетельство СССР №1355514 А1, В60М 1/00, 30.11.87].
Устройство для снижения уравнительного тока установлено в тяговой сети смежных тяговых подстанций.
Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока содержит два датчика напряжения, предназначенных для измерения напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций, два датчика тока, предназначенных для измерения тока на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций, два блока определения параметров вектора напряжения, предназначенный для измерения угла сдвига между током и напряжением на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций, блок сравнения предназначенный для определения разности модулей напряжения и разности фаз напряжения на упомянутых шинах, блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора, предназначенный для регулирования электроприводом переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций, вольтодобавочный трансформатор, предназначенный для регулирования фазы напряжения в контактной сети у первой из смежных тяговых подстанций, блок управления вольтодобавочным трансформатором, предназначенный для регулирования напряжения на вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора.
Первый датчик напряжения, первый датчик тока, первый блок определения параметров вектора напряжения, блок сравнения, блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора, вольтодобавочный трансформатор и блок управления вольтодобавочным трансформатором установлены на первой из смежных тяговых подстанций, второй датчик напряжения, второй датчик тока, второй блок определения параметров вектора напряжения установлены на второй из смежных тяговых подстанций.
Вход каждого датчика напряжения подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения соответствующей тяговой подстанции.
Вход каждого датчика тока подключен к вторичной обмотке трансформатора тока соответствующей тяговой подстанции.
Выход каждого датчика тока подключен к первому входу каждого блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции.
Первый выход каждого датчика напряжения подключен к второму входу каждого блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции. Второй выход каждого датчика напряжения соединен с соответствующим входом блока сравнения. Выход каждого блока определения параметров вектора напряжения подключен к соответствующему входу блока сравнения.
Первый выход блока сравнения соединен с входом блока управления регулятором напряжения под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций.
Выход блока управления регулятором напряжения под нагрузкой соединен с электроприводом переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций.
Второй выход блока сравнения соединен с входом блока управления вольтодобавочным трансформатором, выход которого подключен к первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора. Вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора подключена к контактной сети первой из смежных тяговых подстанций.
Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока работает следующим образом.
Каждый датчик тока измеряет ток на шинах 27,5 кВ соответствующей тяговой подстанции. Далее датчик тока передает сигнал тока в соответствующий блок определения параметров вектора напряжения.
Тем временем каждый датчик напряжения измеряет напряжение на шинах 27,5 кВ соответствующей тяговой подстанции. Далее датчик напряжения передает сигнал напряжения в соответствующий блок определения параметров вектора напряжения и сигнал пропорциональный модулю напряжения в блок сравнения.
В блоке сравнения определяется разность модулей напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций ΔU=U2-U1 (где U1 - модуль напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций, U2 - модуль напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций). Значение разности модулей напряжения на упомянутых шинах определяет выходные сигналы блока сравнения.
Если разница модулей напряжения отрицательная, то блок сравнения передает в блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатор отрицательный сигнал, а в блок управления вольтодобавочным трансформатором запрещающий сигнал. Блок управления вольтодобавочным трансформатором вырабатывает сигнал напряжения на первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, равный прежнему значению напряжения. На вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора индуцируется напряжение прежнего значения. В то же самое время блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора вырабатывает сигнал воздействия на электропривод переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Электропривод меняет положение переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора на меньшую ступень регулирования, что приводит к увеличению количества витков на первичной обмотке силового трансформатора и, как следствие, к увеличению коэффициента трансформации силового трансформатора и снижению напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Таким образом, модуль напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций становится равным модулю напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций.
Если разница модулей напряжения положительная, то блок сравнения передает в блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора положительный сигнал, а в блок управления вольтодобавочным трансформатором запрещающий сигнал. Блок управления вольтодобавочным трансформатором вырабатывает сигнал напряжения на первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, равный прежнему значению напряжения. На вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора индуцируется напряжение прежнего значения. В то же самое время блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора вырабатывает сигнал воздействия на электропривод переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Электропривод меняет положение переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора на большую ступень регулирования, что приводит к уменьшению количества витков на первичной обмотке силового трансформатора и, как следствие, к снижению коэффициента трансформации силового трансформатора и увеличению модуля напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Таким образом, модуль напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций становится равным модулю напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций.
Если разница модулей напряжения равна нулю, то блок сравнения передает в блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора сигнал равный нулю. Блок управления регулятором под нагрузкой силового трансформатора вырабатывает сигнал, запрещающий срабатывать электроприводу переключателя ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора первой из смежных тяговых подстанций. Переключатель ответвлений регулятора под нагрузкой силового трансформатора остается в прежнем положении. Одновременно блок определения параметров вектора напряжения на каждой тяговой подстанции вычисляет угол сдвига между током и напряжением на шинах 27,5 кВ упомянутой тяговой подстанции и передает сигнал, пропорциональный углу сдвига между током и напряжением, в блок сравнения. В блоке сравнения определяется разность фаз напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций Δϕ=ϕ2-ϕ1 (где ϕ1 - угол сдвига между током и напряжением на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговой подстанции, ϕ2 - угол сдвига между током и напряжением на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговой подстанции). Значение измеренной разности фаз определяет выходной сигнал блока сравнения в блок управления вольтодобавочным трансформатором.
Если измеренная разность фаз отрицательная, то блок сравнения передает в блок управления вольтодобавочным трансформатором отрицательный сигнал. Блок управления вольтодобавочным трансформатором вырабатывает сигнал напряжения на первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора. На вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора индуцируется напряжение, которое на -90 электрических градусов сдвинуто по отношению к напряжению первой из смежных тяговых подстанций. Сумма векторов напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций и вольтодобавочного трансформатора становится равной вектору напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций и, как следствие, снижается уравнительный ток в тяговой сети.
Если измеренная разность фаз положительная, то блок сравнения передает в блок управления вольтодобавочным трансформатором положительный сигнал. Блок управления вольтодобавочным трансформатором вырабатывает сигнал напряжения на первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора. На вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора индуцируется напряжение, которое на +90 электрических градусов сдвинут по отношению к напряжению первой из смежных тяговых подстанций. Сумма векторов напряжения на шинах 27,5 кВ первой из смежных тяговых подстанций и вольтодобавочного трансформатора становится равной вектору напряжения на шинах 27,5 кВ второй из смежных тяговых подстанций и, как следствие, снижается уравнительный ток, протекающий в тяговой сети.
Если измеренная разность фаз равна нулю, то блок сравнения передает запрещающий сигнал в блок управления вольтодобавочным трансформатором. Блок управления вольтодобавочным трансформатором вырабатывает сигнал напряжения на первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, равный прежнему значению. На вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора индуцируется напряжение прежнего значения.
Таким образом, происходит выравнивание по модулю и по фазе напряжений на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций, что приводит к уменьшению уравнительного тока в тяговой сети.
Устройство для снижения уравнительного тока значительно уменьшает их только при равенстве по модулю и по фазе токов нагрузки на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций за счет обеспечения равенства измеренной разности фаз напряжения и действительной разности фаз напряжения на упомянутых шинах.
Однако токи нагрузки на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций, как правило, различаются как по фазе, так и по модулю в зависимости от различных факторов (количество поездов на межподстанционной зоне, их местоположения, масса, тип электровозов и так далее).
Изменение токов нагрузки на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций приводит к нарушению равенства измеренной разности фаз напряжения на упомянутых шинах и действительной разницы фаз напряжения на тех же шинах.
Нарушение равенства измеренной разности фаз напряжения на шинах 27,5 кВ тяговых подстанций и действительной разности фаз напряжения на упомянутых шинах обеспечивает индуцирование дополнительного напряжения в контактной сети первой из смежных тяговых подстанций, что в свою очередь приводит к увеличению уравнительного тока и возрастанию потерь электроэнергии в тяговой сети.
Достоинство известного устройства для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока заключается в снижении потерь электроэнергии в тяговой сети при равенстве по модулю и по фазе токов нагрузки на шинах 27,5 кВ тяговых подстанций за счет выравнивания модулей и фаз напряжения на упомянутых шинах.
Недостаток известного устройства для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока заключается в значительных потерях электроэнергии в тяговой сети при различии по модулю и по фазе токов нагрузки на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций за счет нарушения соответствия измеренной разности фаз напряжения на упомянутых шинах и действительной разности фаз напряжения на тех же шинах.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в разработке устройства для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока, обеспечивающего уменьшение потерь электроэнергии в тяговой сети при различии по модулю и по фазе токов нагрузки на шинах 27,5 кВ тяговых подстанций за счет обеспечения соответствия измеренной разности фаз напряжения на упомянутых шинах и действительной разности фаз напряжения на тех же шинах путем измерения непосредственно фазы напряжения на каждой тяговой подстанции.
Для решения поставленной задачи устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащее два датчика напряжения, каждый из которых предназначен для измерения напряжения на шинах 27,5 кВ каждой из смежных тяговых подстанций, два блока определения параметров вектора напряжения, каждый из которых предназначен для вычисления модуля и фазы напряжения на упомянутых шинах, блок сравнения, предназначенный для определения разности модулей и фаз напряжения на упомянутых шинах, вольтодобавочный трансформатор, предназначенный для регулирования напряжения на посту секционирования контактной сети, блок управления вольтодобавочным трансформатором, предназначенный для регулирования напряжения на вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора, при этом вход каждого датчика напряжения подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения соответствующей тяговой подстанции, а его выход - к первому входу блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции, выход которого соединен с соответствующим входом блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления вольтодобавочным трансформатором, выход которого подключен к первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора, причем каждый датчик напряжения, каждый блок определения параметров вектора напряжения установлены на соответствующей тяговой подстанции, дополнительно снабжено двумя блоками формирования опорного импульса, вход каждого из которых связан радиоканалом с системой искусственных спутников Земли, а выход подключен к второму входу блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции, при этом каждый блок формирования опорного импульса установлен на соответствующей тяговой подстанции, блок сравнения, вольтодобавочный трансформатор и блок управления вольтодобавочным трансформатором установлены на посту секционирования контактной сети, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора подключена к шинам поста секционирования контактной сети электрифицированной железной дороги.
Совокупность существенных признаков заявляемого устройства для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока отличается от совокупности существенных признаков известного устройства введением в нее нового существенного признака, новым расположением и новыми взаимосвязями элементов устройства, а именно, «Устройство дополнительно снабжено двумя блоками формирования опорного импульса, вход каждого из которых связан радиоканалом с системой искусственных спутников Земли, а выход подключен к второму входу блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции, при этом каждый блок формирования опорного импульса установлен на соответствующей тяговой подстанции, блок сравнения, вольтодобавочный трансформатор и блок управления вольтодобавочным трансформатором установлены на посту секционирования контактной сети, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора подключена к шинам поста секционирования контактной сети электрифицированной железной дороги».
Наличие существенных отличительных признаков в совокупности существенных признаков заявляемого устройства свидетельствует о соответствии заявляемого устройства критерию патентоспособности полезной модели «новизна».
Введение в устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока двух блоков формирования опорного импульса, и образование новых связей между элементами устройства приводит при его использовании к устранению уравнительного тока тяговой сети, что приводит к снижению на 5-10% потерь электроэнергии в тяговой сети, что обусловлено компенсацией разности напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций напряжением вольтодобавочного трансформатора на посту секционирования контактной сети.
На чертеже представлена схема устройства для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока, иллюстрирующая работоспособность и «промышленную применимость» заявляемого устройства.
Принцип работы заявляемого устройства для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока основан на компенсации разности модулей напряжения и разности фаз напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций напряжением вольтодобавочного трансформатора на посту секционирования контактной сети.
Устройство для снижения уравнительного тока установлено в тяговой сети смежных тяговых подстанций.
Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока содержит два датчика напряжения 1, предназначенных для измерения напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций 2, два блока формирования опорного импульса 3, предназначенных для синхронизации измерений на шинах 27,5 кВ упомянутых подстанций 2, два блока определения параметров вектора напряжения 4, предназначенных для измерения модулей и фаз напряжения на шинах 27,5 кВ упомянутых подстанций 2, блок сравнения 5, предназначенный для определения разности модулей напряжения и разности фаз напряжения на шинах 27,5 кВ упомянутых подстанций 2, вольтодобавочный трансформатор 6, предназначенный для регулирования напряжения на шинах поста секционирования 7 контактной сети 8, блок управления вольтодобавочным трансформатором 9, предназначенный для регулирования напряжения на вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 6.
Первый датчик напряжения 1, первый блок формирования опорного импульса 3, первый блок определения параметров вектора напряжения 4 установлены на первой из смежных тяговых подстанций 2. Второй датчик напряжения 1, второй блок формирования опорного импульса 3, второй блок определения параметров вектора напряжения 4 установлены на второй из смежных тяговых подстанций 2. Блок сравнения 5, вольтодобавочный трансформатор 6 и блок управления вольтодобавочным трансформатором 9 установлены на посту секционирования 7 контактной сети 8.
Вход каждого датчика напряжения 1 подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения 10 соответствующей тяговой подстанции 2, а его выход соединен с первым входом каждого блока определения параметров вектора напряжения 4.
Вход каждого блока формирования опорного импульса 3 связан радиоканалом с системой искусственных спутников Земли 11, а его выход подключен к второму входу соответствующего блока определения параметров вектора напряжения 4. Выход каждого блока определения параметров вектора напряжения 4 соединен с соответствующим входом блока сравнения 5. Выход блока сравнения 5 подключен к входу блока управления вольтодобавочным трансформатором 9. Выход блока управления вольтодобавочным трансформатором 9 подключен к первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 6. Вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора 6 подключена к шинам поста секционирования 7 контактной сети 8.
Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока работает следующим образом.
Каждый датчик напряжения 1 измеряет напряжение, поступившего с вторичной обмотки соответствующего трансформатора напряжения 10 соответствующей тяговой подстанции 2.
Каждый блок формирования опорного импульса 3 на основе спутникового сигнала формирует синхронный опорный сигнал для соответствующей тяговой подстанции 2.
Сформированный синхронный опорный сигнал и измеренный сигнал напряжения на каждой подстанции 2 подаются в соответствующий блок определения параметров вектора напряжения 4. Каждый блок определения параметров вектора напряжения 4 по мгновенным значениям напряжения рассчитывает модуль и фазу напряжения относительно опорного сигнала. При этом определяется действительная фаза напряжения на соответствующих шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций 2 при равенстве и при различии по модулю и по фазе токов нагрузки на упомянутых шинах.
Сигналы, пропорциональные модулю и фазе напряжения, с каждого блока определения параметров вектора напряжения 4 передаются в блок сравнения 5.
В блоке сравнения 5 определяется разность соответственно модулей и фаз напряжения на шинах 27,5 кВ первой и второй тяговой подстанции 2.
Блок сравнения 5 генерирует сигнал, пропорциональный измеренной разности модулей напряжения и сигнал, пропорциональный измеренной разности фаз напряжения, которые передаются в блок управления вольтодобавочным трансформатором 9. В блоке управления вольтодобавочным трансформатором 9 в соответствии с измеренными значениями разности модулей напряжения и разности фаз напряжения вырабатывается сигнал напряжения, который поступает на первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора 6. Во вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 6 индуцируется дополнительное напряжение на шинах поста секционирования 7 контактной сети 8. Дополнительное напряжение устраняет разность модулей напряжения и действительную разность фаз напряжения на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций 2, что приводит к устранению уравнительного тока, протекающего в тяговой сети.
Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока на кафедре «Системы электроснабжения» Дальневосточного государственного университета путей сообщения проводилось математическое моделирование с помощью программы для ЭВМ MatLab/Simulink. При моделировании изменялись условия работы заявляемого устройства (длина межподстанционной зоны 40-80 км, месторасположение поста секционирования 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 км относительно первой из смежных тяговых подстанций, количество поездов на межподстанционной зоне 1-10 шт., тип электровозов ВЛ80, ВЛ85, 2ЭС5К). Результаты проведенного моделирования показывают, что использование заявляемого устройства практически устраняет уравнительный ток, протекающий в тяговой сети смежных тяговых подстанций электрифицированных железных дорог переменного тока, что приводит к снижению на 5-10% потерь электроэнергии в тяговой сети.
Реферат
Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока относится к электроснабжению электрифицированных железных дорог переменного тока и может быть использовано, преимущественно, для систем тягового электроснабжения с уровнем напряжения 27,5 кВ на шинах смежных тяговых подстанций. Технический результат от использования полезной модели заключается в устранении уравнительных токов и уменьшении на 5-10% потерь электроэнергии в тяговой сети при различии по модулю и по фазе токов нагрузки на шинах 27,5 кВ тяговых подстанций за счет обеспечения соответствия измеренной разности фаз напряжения на упомянутых шинах и действительной разности фаз напряжения на тех же шинах путем измерения непосредственно фазы напряжения на каждой тяговой подстанции. Устройство для снижения уравнительного тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока содержит два датчика напряжения, два блока формирования опорного импульса, два блока определения параметров вектора напряжения, блок сравнения, вольтодобавочный трансформатор, блок управления вольтодобавочным трансформатором. Вход каждого датчика напряжения подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения соответствующей тяговой подстанции, а его выход - к первому входу блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции, выход которого соединен с соответствующим входом блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления вольтодобавочным трансформатором, выход которого подключен к первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора. Вход каждого блока формирования опорного импульса связан радиоканалом с системой искусственных спутников Земли, а выход подключен к второму входу блока определения параметров вектора напряжения соответствующей тяговой подстанции. Каждый блок формирования опорного импульса установлен на соответствующей тяговой подстанции, блок сравнения, вольтодобавочный трансформатор и блок управления вольтодобавочным трансформатором установлены на посту секционирования контактной сети, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора подключена к шинам поста секционирования контактной сети электрифицированной железной дороги. 1 ил.
