Модернизация стыковой тяговой подстанции систем 25 и 3 кВ на участке со скоростным движением, страница 16

На приведенной схеме питания линии электропередачи показано, что для равномерной нагрузки фаз источника питания наиболее загруженные или, наоборот, разгруженные фазы подстанции поочередно подключаются то к одним , то к другим фазам линии передачи. Круг, или цикл, этих переключений захватывает три подстанции. Каждые три подстанции, если они одинаково нагружены, дают равномерную нагрузку в начале трехфазной линии передачи. Следующие три подстанции при тех же условиях также дают равномерную нагрузку и т.д.  

Рис.5.3. Схема питания участка однофазного тока через трехфазные трансформаторы

Схема рассматривалась для несколько идеализированных условий. Практически подстанции стремятся располагать на крупных железнодорожных станциях. При этом по условиям профиля, неравенства расстояний между подстанциями, а иногда и изменения грузопотока даже средние нагрузки подстанций получаются различными. В этом случае подстанции даже при числе их, кратном трем (или шести при двухстороннем питании), не обеспечивают равномерной нагрузки фаз питающих центров энергосистемы.

При рассмотрении влияния несимметричной нагрузки трехфазной системы на работу энергосистемы и потребителей будет отмечено, что несимметрия напряжения определяется в большей степени падением напряжения в проводах линии передачи. Последнее же зависит от нагрузки и расположения тяговых подстанций. Нетрудно прийти к выводу, что как бы не присоединяли подстанции  к трехфазной линии, получить одинаковые потери напряжения во всех фазах не удается, так как симметричные нагрузки располагаются на различном расстоянии от источников питания [4].

5.4. Трансформатор модифицированный по схеме Вудбриджа.

На тяговых подстанциях, железных дорог Японии, применяют трансформаторы системы Вудбриджа большой мощности 100 – 200 МВА (рис.5.4)  обеспечивающие снижение несимметрии нагрузки в сети внешнего электроснабжения. 

Рис.5.4.  Схема трансформатора системы Вудбриджа

Эти трансформаторы имеют первичную обмотку, соединенную в звезду (номинальное напряжение 155 – 275 кВ), и две вторичные обмотки, соединенные в два встречных треугольника. Одно плечо тяговой нагрузки подключают к вершинам  а₂ – а₃ треугольников, другое к обмоткам в₂ – с₂ и в₃ – с₃, соединенным параллельно. Напряжение между точками  а₂ – а₃ равно 55 кВ, а между в₂ и с₂ ( в₃ – с₃)  - 55/3,  поэтому для повышения напряжения второго плеча до минимального напряжения 55 кВ устанавливают повышающий автотрансформатор.

Напряжения плеч тяговой нагрузки от трансформатора системы Вудбриджа сдвинуты относительно друг друга на угол 90⁰, поэтому зависимость коэффициента несимметрии этой схемы от соотношения нагрузок плеч такая же, как и схемы Скотта или у подстанций с коибинированным применением однофазных и трехфазных трансформаторов. Кроме того, при системе Вудбриджа нет тока нулевой последовательности в первичной обмотке.

На каждой подстанции установлено по два силовых трансформатора: один в работе и один в резерве [19].

5.5.  Схема  симметрирующего трансформатора.

Для тяговых подстанций отечественных железных дорог переменного тока разработана специальная схема симметрирующего трансформатора, предложенная Р.Р. Мамошиным и А.В. Василянским ( рис.5.5).  Преимуществом этой схемы является возможность осуществлять питание трехфазных потребителей от шин 27,5 кВ по линия ДПР.

При существенной разнице токов плеч питания тяговой нагрузки, характерной для однопутных участков, симметрирующий трансформатор позволяет снижать коэффициент несимметрии токов по обратной последовательности (К₂₁) незначительно. Следовательно, в таких случаях эффект от применения симметрирующих трансформаторов оказывается недостаточным для решения проблем, связанных с симметричной загрузкой питающих линий.

Рис.5.5. Схема установки симметрирующего трансформатора

Наибольший эффект симметрирования будет при установке ДТС (двухфазный симметрирующий трансформатор) на всех тяговых подстанциях, но такое решение требует больших капитальных затрат[32].