Разработка рационального метода снижения уравнительного тока в тяговой сети

4  Разработка рационального метода снижения уравнительного

тока в тяговой сети

Рассмотрим несколько способов снижения уравнительного тока в тяговой сети:

 4.1 Устройство регулирования напряжения под нагрузкой

 Причина возникновения уравнительного тока – неравенство напряжений на шинах 27,5 кВ смежных тяговых подстанций. Они могут различаться по модулю и фазе. Неравенство напряжений на тяговых шинах по абсолютной величине можно устранить с помощью устройств РПН вручную или с использованием автоматических систем выравнивания напряжения (БАУРПН и др.). Однако даже после точного выравнивания модулей векторов напряжений существует разность напряжений, вызванная их несовпадением по фазе. Это обусловлено схемой и режимом работы внешнего электроснабжения.

4.2 Встречно-кольцевая схема питания

 В случае обнаружения значительного уравнительного тока и невозможности его устранения с помощью РПН следует рассмотреть наиболее простой вариант подавления уравнительного тока – переход на одностороннее питание. В этом случае производится простой раздел схемы питания ( переход к двухконсольной схеме ). Необходимо отметить, что на двухпутных участках возможен другой, более выгодный вариант питания фидерной зоны – встречно-кольцевая схема питания [12]. В этом случае уравнительный ток устраняется полностью. Встречно-кольцевое питание по существу является односторонним, но, в то же время, частично сохраняет положительные свойства, присущие узловой схеме питания: резервирование, низкие потери мощности, относительно стабильное напряжение. Практический переход на встречно-кольцевое питание возможно осуществить, если переместить нейтральную вставку к середине межподстанционной зоны. Однако такое решение не только усложняет, контактную сеть и увеличивает вероятность ее повреждения, но и приводит к необходимости изменения режимов ведения поезда. В ряде случаев (особенности профиля, близость станций или сигнальных точек) сооружение нейтральной вставки вообще невозможно. Более целесообразно для перехода на встречно-кольцевое питание применять секционирование шин поста секционирования (ПС) вакуумным выключателем (см.рисунок 4.1). Вакуумный выключатель (ВВ) автоматически шунтирует воздушный промежуток контактной сети при каждом проследовании по нему ЭПС.     

4.3   Токоограничивающий реактор                                  

Транзит мощности по тяговой сети ограничивается большим сопротивлением реактора [6]. Включение реактора типа ФРОМ 3200/35 УТ позволяет снизить дополнительные (от  уравнительных токов) потери энергии с учетом изменения напряжений на тяговых шинах от 4 до 9 раз в зависимости от режима работы систем тягового – внешнего электроснабжения.

4.4  Способ опережающих и отстающих фаз

Одной из причин появления разности напряжения на фидерах контактной сети является питание тяговой сети от разноименных фаз смежных подстанций: опережающей (ОП) и отстающей (ОТ) [7]. Как правило на опережающей фазе напряжение выше, чем на отстающей, и разность между ними δU примерно равно:

,                                                      (4.1)

    где   – сопротивление питающей системы и трансформаторов;

    – средний ток отстающей фазы.

Наименьшая разность напряжений между подстанциями получается            там, где тяговая сеть питается от одинаковых фаз.   

4.5  Применение устройств КУ и УПК.

Дополнительного снижения перетока мощности можно добиться, если         уменьшить разность напряжений между отстающей и опережающей фазами по подстанции путем включения устройств поперечной (КУ) и продольной (УПК) компенсации [7]. Если на подстанции средний ток КУ равен I _ку, то разность напряжений между опережающей и отстающей фазами равна:

                                        ,                                          (4.2)

где    – сопротивление питающей системы и трансформаторов;

         – средний ток отстающей фазы;

          – средний ток КУ.

При включении УПК в отстающий провод, емкостное сопротивление которого (УПК) полностью компенсирует индуктивное сопротивление фазы трансформатора и питающих ЛЭП – 110 (220) кВ, разность напряжений между опережающей и отстающей фазами составляет:

,                                           (4.3.)

если средние токи опережающей и отстающей фаз равны, то

4.6  Применение ВДТ 

На электрифицированных участках переменного тока имеются фидерные зоны, на которых уравнительный ток имеет стабильную постоянную составляющую, не зависящую от величины тяговых нагрузок рассматриваемой и смежных фидерных зон. Стабильную составляющую уравнительного тока, соизмеримую по величине с тяговых нагрузок, в тяговых сетях переменного тока можно ограничить, если использовать вольтодобавочные трансформаторы ОРМЖ – 10000/27,5 [8]. Известные способы ограничения уравнительного тока, например , с помощью токоограничивающих реакторов не всегда эффективны. Ликвидировать уравнительный ток в тяговой сети можно, если в рассечку тяговой сети включить дополнительную э.д.с., направленную на встречу протекающему уравнительному току I_у, причем

       ,                                                         (4.4)

где    – общее сопротивление системы тягового и внешнего электроснабжения уравнительному току.   

При помощи ВДТ можно получить дополнительную э.д.с. с дискретным шагом регулирования по фазам 0^°, 60^°, 120^°, 180^°. Это достигается различными способами подключения первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора (ВДТ) к разным фазам тяговой обмотки тягового трансформатора; его вторичная обмотка включается обычно в отстающую фазу между тяговым трансформатором и сборными шинами 27,5 кВ. Схема (см.рисунок 4.1) позволяет получить добавку напряжения без сдвига по фазе. Эта схема предназначена для ликвидации уравнительного тока, вызванного наличием продольной составляющей разности напряжений на шинах соседних подстанций. Схемы (см.рисунки 4.2-4.3) позволяют получить добавки напряжений, сдвинутых на  60^° эл. относительно базового напряжения на шинах подстанции с ВДТ. Эти схемы позволяют ограничивать уравнительный ток, вызванный наличием как продольной, так и поперечной составляющих разности напряжений на шинах соседних подстанций.

Использование ВДТ наиболее эффективный и рациональный способ для снижения уравнительных токов в тяговой сети. Применение ВДТ для ограничения уравнительного тока при правильном его включении одновременно приводит к повышению уровня напряжения в тяговой сети, что сопровождается повышением пропускной и провозной способности участка дороги и обеспечивает получение значительного экономического эффекта.