Модернизация стыковой тяговой подстанции систем 25 и 3 кВ на участке со скоростным движением, страница 15

Несимметричное потребление электроэнергии влечет за собой не только технические проблемы, но и экономические штрафные санкции к подразделениям ОАО «РЖД» со стороны питающей энергосистемы. Это может сопровождаться надбавкой, достигающей 10 % от тарифа за электроэнергию и оказывать существенное влияние на экономику отрасли.

Из приведенного анализа следует, что при сопряжении системы тягового электроснабжения (СТЭ) и СВЭ имеется ряд нерешенных проблем, касающихся обеспечения электромагнитной совместимости. Одной из наиболее важных научных задач является симментрирование загрузки трехфазных питающих линий в каждой точке выхода СТЭ и СВЭ.

В настоящее время в мире существует множество схем преобразователей

тяговых подстанций переменного тока, обладающих эффектом симметрирования трехфазных питающих нагрузок. Разработанная классификация схем симметрирования представлена на (рис.5.1) [33].

Рис.5.1.  Классификация схем с симметрирующем эффектом

Трансформаторные преобразователи  с симметрирующим эффектом широко используются на зарубежных электрифицированных линиях. К числу схем таких преобразователей относятся трансформаторы, собранные по схеме Скотта и модифицированной схеме Вудбриджа.

Для тяговых подстанций отечественных железных дорог переменного тока разработана специальная схема симметрирующего трансформатора, предложенная  Р.Р. Мамошиным и А.М. Василянским. Преимуществом этой схемы является возможность осуществлять питание трехфазных потребителей от шин 27,5 кВ по линиям ДПР.

5.2.  Трансформатор Скотта

Если две смежные зоны питать от двухфазной системы, т.е. при сдвиге напряжений в тяговой сети смежных фидерных зон на угол /2, то при равных нагрузках I_I = I_II можно получить равномерную нагрузку трехфазной системы. Для этой цели могут быть использованы различные специальные трансформаторы. Наиболее распространенным является трехфазно – двухфазный трансформатор Скотта (рис.5.2).

Рис.5.2. Схема питания тяговой сети с помощью трансформатора Скотта.

 Этот трансформатор состоит из двух однофазных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, включенных по специальной схеме. Оба вывода трансформатора I, называемого «базисным», и один из выводов трансформатора II, называемого «высотным», присоединяют к проводам линии передачи. Конец 0 первичной обмотки трансформатора II соединяется со средней точкой обмотки трансформатора I. Так как напряжения в тяговой сети на фидерных зонах слева и справа от подстанции должны быть одинаковыми, коэффициенты трансформации  трансформаторов Iи IIполучаются различными. Вторичные обмотки имеют одинаковое число витков. При холостом ходе напряжения на вторичной стороне трансформаторов равны и сдвинуты на угол /2. Модули всех полученных токов равны между собой и токи повернуты друг относительно на угол 2/3, т.е. трехфазная система нагружена равномерно[4].

5.3.  Схемы питания группы тяговых подстанций от линии передачи

Уменьшить несимметрию нагрузки и связанную с ней несимметрию напряжения можно, если распределить более равномерно однофазную нагрузку между фазами трехфазной цепи.

Наиболее распространенной схемой электроснабжения электрифицированных железных дорог России является схема питания от линии передачи 110 – 220 кВ, идущей вдоль линии железной дороги.

Для уменьшения несимментрии нагрузки у источника питания (ИП) в линии передачи и несимметрии напряжения одни и те же зажимы трансформаторов тяговых подстанций или точнее их наиболее нагруженные фазы поочередно присоединяют то к одним, то к другим фазам линии передач. Порядок такого присоединения зависит от схемы соединения обмоток трансформаторов на тяговых подстанциях и от того, питается линия передачи с одной или с двух сторон. В большой мере такое чередование в схемах присоединения зависит от длины рассматриваемого участка железной дороги, расположения тяговых подстанций (рис.5.3).