ВВЕДЕНИЕ
Электрифицированная железная дорога переменного тока является несимметричным нелинейным потребителем с переменой нагрузкой и имеет существенное отличие от других потребителей, заключающиеся в том, что она представляет собой протяженный приемник электрической энергии, и питание ее тяговых подстанций не может быть осуществлено от одной точки присоединения к системе внешнего электроснабжения (СВЭ). Это приводит к тому, что сеть внешнего электроснабжения оказывается подключенной параллельно к системе тягового электроснабжения. Напряжения в точках присоединения тяговых подстанций к энергосистемам оказываются различными по модулю и фазе, что вызывает протекание потоков мощности в системе тягового электроснабжения между смежными подстанциями даже при отсутствии тяговой нагрузки. Эти потоки принято называть уравнительными. Такая специфика работы электротягового потребителя снижает энергетические показатели электрифицированной железной дороги. Известно значительное количество факторов, влияющих на условия рационального сопряжения систем внешнего и тягового электроснабжения. Связь систем внешнего и тягового электроснабжения по транзиту мощности принято оценивать уравнительным током (УТ) в тяговой сети.
В данном дипломном проекте представлены методы расчета и измерения уравнительных токов, инженерной оценки границ целесообразности применения двустороннего питания тяговых сетей.
Показаны условия экономической целесообразности применения односторонней или двусторонней схем питания тяговой сети по фактору уравнительных токов дана теоретическая оценка перетоков энергии на межподстанционных зонах и приведены данные о возможных значениях уравнительных токов с конкретными примерами их расчета.
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
1 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ УРАВНИТЕЛЬНЫХ ТОКОВ
Причинойвозникновения уравнительных токов является то, что электротяговая сеть фидерной зоны при двухстороннем питании шунтирует однуиз фаз ЛЭП-110 (220)кВ, питающей тяговые подстанции. Наличиетранзита мощности по этой ЛЭП, а также наличие точек промежуточного отбора мощности приводят к тому, что в электротяговую сеть ответвляется часть тока нагрузки энергосистемы. За счет различного импеданса фазы ЛЭП и тяговой сети фазы токов в параллельных ветвях (ЛЭП - электротяговая сеть) не совпадают. Положение усугубляется тем, что на тяговых подстанциях с трехфазными трансформаторами по схеме (звезда/треугольник) падение напряжения в трансформаторе зависит также от тока нагрузки смежного плеча питания. Кроме того, на некоторых дистанциях электроснабжения имеет место несовпадение по величине напряжений холостого хода смежных подстанций за счет выбора неверной уставки РПН, а также за счет того, что при трехфазных РПН выбор его положения всегда является некоторым компромиссом между необходимым уровнем напряжения одного и другого плеча питания.
Питающие энергосистемы через неопределенные промежутки времени меняют свой режим, а также схему внешнего электроснабжения. Это связано с выводом в ремонт отдельных ЛЭП, блоков электростанций, силового оборудования районных подстанций, а также изменения режимов, в результате чего величина и направление потоков мощности в системах резко изменяются. Об этих изменениях дистанции электроснабжения в известность не ставятся. Такое изменение режимов приводит к резкому изменению уравнительного тока в тяговой сети, и, как следствие, - резкому изменению коэффициентов мощности подстанции.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБНАРУЖЕНИЕ УРАВНИТЕЛЬНОГО ТОКА
2.1 Обнаружение уравнительного тока
В настоящее время дистанции электроснабжения имеют весьма ограниченные возможности обнаружения и уменьшения уравнительных токов. Обнаружить уравнительные токи можно по показаниям фидерных амперметров тяговых подстанций при отсутствии тяговых нагрузок, но при этом обычно не удается измерить токи меньше 50 А , а самое главное на подстанциях отсутствует информация о наличии либо отсутствии поездов в межподстанционной зоне. Второй возможный путь - сравнение напряжений холостого хода на шинах 27,5 кВ смежных подстанций. Однако, как указывалось выше, даже при одинаковых по величине напряжениях на смежных подстанциях имеет место их несовпадение по фазе. Как показали исследования, это несовпадение может достигать 5° эл, а на участках 2х25 кВ - даже 10° эл, что соответствует векторной разности напряжений на шинах подстанций 2,4 кВ (при системе 2х25 кВ - вдвое больше).
Косвенным способом наличие больших уравнительных токов в условиях эксплуатации можно обнаружить по резкому различию расходов энергии по показаниям счетчиков на смежных подстанциях, а также по различию средневзвешенных коэффициентов мощности. В связи с тем, что на тяговых подстанциях обычно отсутствуют технические средства измерения расходов энергии и коэффициентов мощности раздельно по плечам питания подстанции, такие измерения очень приблизительны.
2.2 Характеристика уравнительных токов
Практически при равенстве уровней напряжения по модулю на смежных тяговых подстанциях (или их несовпадении не более, чем на 0,5 кВ) уравнительной ток является активным. Будучи наложенным на ток нагрузки, он увеличивает коэффициент мощности одной из подстанций и снижает на другой, причем различие коэффициентов мощности составляет несколько десятых (например 0,9 и 0,7).
2.3 Последствия протекания уравнительных токов
Протекание уравнительного тока в электротяговой сети вызывает ряд негативных последствий, основные из которых следующие:
-при уравнительных токах, превышающих 100 А , заметно снижается надежность работы контактной сети и оборудования тяговых подстанций вследствие возрастания суммарной токовой нагрузки. Кроме того, могут иметь место неправильные действия релейных защит, особенно направленных;
-наличие уравнительных токов приводит к изменению коэффициентов мощности смежных тяговых подстанций, причем на одной из них он незначительно возрастает, а на другой - резко снижается;
-протекание уравнительного тока приводит к появлению дополнительных потерь энергии в системе тягового электроснабжения, в основном, в контактной сети, но также и в цепях отсоса и в силовом оборудовании. Особо следует отметить, что величина потерь от уравнительного тока не зависит от того, наложен ли он на рабочие токи тяговой сети или протекает в чистом виде (при отсутствии поездов).
Величина потерь от уравнительных токов весьма велика и существенно влияет на экономические показатели работы. В частности, при уравнительном токе 100 А потери активной мощности в межподстанционной зоне составляют 120-160 кВт, что соответствует потерям энергии 0,9 - 1,2 млн. кВт.ч в месяц.
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРАВНИТЕЛЬНОГО ТОКА
3.1 Расчет и векторная диаграмма уравнительного тока
В [9] доказано, что для трехфазных трансформаторов, у которых обмотки всех трех фаз связаны общей магнитной цепью, при установлении соотношений токов и напряжений по фазам, каждую отдельную фазу многофазного трансформатора можно рассматривать как отдельный однофазный трансформатор. Исходными при таком рассмотрении должны быть линейные напряжения на первичной стороне и линейные токи на вторичной. В общем случае те и другие несимметричные.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
