СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА Российский патент 2006 года по МПК H02M5/40 B60M3/00 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для использования в системах электроснабжения электрифицированного транспорта и в частности на тяговых подстанциях переменного тока.

Известен способ включения тяговых трансформаторов, заключающийся в распределении нагрузки контактной сети на две фазы тяговой обмотки трансформатора, подключенных соответственно к опережающей и отстающей фазам сети (см. К.Г.Марквардт. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982, с.23-25).

Основным недостатком известного способа является несимметричный режим работы тягового трансформатора, так как одна фаза на стороне тяговой обмотки является ненагруженной, а две другие нагружены неравномерно соответственно нагрузкой опережающей и отстающей фазами контактной сети (разница между этими нагрузками может достигать порядка и больше). Все перечисленное выше ведет к несимметричному режиму работы тягового трансформатора и, как следствие, к значительному росту значений коэффициента несимметрии по обратной последовательности и снижению надежности работы.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение эффективности работы тягового трансформатора за счет исключения несимметричного режима работы трансформатора и снижения значений коэффициента несимметрии по обратной последовательности.

Это достигается тем, что в способе симметрирования нагрузки тягового трансформатора, заключающемся в распределении нагрузки отстающей и опережающей фаз контактной сети на две фазы трансформатора, нагрузку распределяют дополнительно на третью фазу трансформатора, при этом нагрузку на все три фазы распределяют равномерно, трехфазное напряжение, снимаемое с трансформатора, выпрямляют и преобразуют с помощью двух автономных однофазных инверторов в синусоидальное напряжение с частотой, равной частоте основной гармоники сети, и подают указанное напряжение в фазы контактной сети.

Заявляемый способ позволяет устранить главные недостатки, присущие известному способу, что связано с симметричной нагрузкой трех фаз тягового трансформатора. Последнее обеспечивается тем, что нагрузка фаз контактной сети через автономные однофазные инверторы и трехфазный выпрямитель равномерно распределяется по всем трем фазам трансформатора. И, как следствие этого, режим работы тягового трансформатора становится симметричным по тяговой обмотке, при этом снижаются значения коэффициента несимметрии по обратной последовательности и увеличивается надежность работы тягового трансформатора.

На Фиг.1 приведена схема одного из устройств, реализующего заявляемый способ; на Фиг.2 - схема моделирования данного способа.

На Фиг.1: 1, 2 - опережающая и отстающая фазы контактной сети; 3 - рельсовое полотно; 4 - тяговый трансформатор; 5 - трехфазный выпрямитель; 6, 7 - автономные однофазные инверторы; 8, 9 - однофазные трансформаторы, обеспечивающие питание схем управления автономных однофазных инверторов 6 и 7.

Способ осуществляется следующим образом.

После включения тягового трансформатора 4 на вход выпрямителя 5 подается трехфазное напряжение, которое выпрямителем 5 выпрямляется и подается на входы автономных однофазных инверторов 6 и 7, схемы управления которых обеспечиваются питанием от фаз трансформатора 4 с помощью однофазных трансформаторов 8, 9; с выходов автономных однофазных инверторов 6 и 7 переменное напряжение с частотой, равной частоте основной гармоники, подается на фазы контактной сети 1 и 2 и рельсовое полотно 3.

Заявляемый способ обеспечивает равномерное распределение нагрузки контактной сети по трем фазам тягового трансформатора, а тем самым осуществляется его симметрирование за счет трехфазного выпрямления и последующего инвертирования в переменное синусоидальное напряжение с частотой, равной частоте основной гармоники питающего напряжения, и подаче его в контактную сеть. В результате режим работы тягового трансформатора становится симметричным, а значения коэффициента обратной последовательности резко уменьшаются.

Моделирование способа производилось по схеме фиг.2 где 10 - микропроцессорный счетчик Альфа +; 11 - обмотка высшего напряжения; 12 - обмотка низшего напряжения моделируемого трансформатора; 13 - трехфазный управляемый выпрямитель; 14 и 15 - автономные однофазные инверторы, схемы управления которых питаются от фаз обмотки низшего напряжения 12; 16 и 17 - переменная и нелинейная нагрузки; 18 - анализатор электропотребления AR.5; 19 и 20 - токовые клещи анализатора электропотребления 18; 21 - заземление.

Моделирование заявляемого способа производилось при различных соотношениях нагрузки, так, при соотношении нагрузки 1:7 разность получасового электропотребления фазами обмотки высшего напряжения не превышала 1%, а значение величины коэффициента по обратной последовательности снизилось с 3,8% до 0,29%.

Таким образом, заявляемый способ позволяет осуществить симметрирование тягового трансформатора за счет равномерного распределения нагрузки контактной сети по его фазам, а также обеспечить снижение значений коэффициента несимметрии по обратной последовательности и увеличить надежность работы трансформатора.

Использование: в системах электроснабжения электрифицированного транспорта на тяговых подстанциях переменного тока. Технический результат заключается в повышении эффективности работы тягового трансформатора и снижении значений коэффициента несимметрии по обратной последовательности. Способ заключается в распределении нагрузки опережающей и отстающей фаз контактной сети равномерно на три фазы тягового трансформатора за счет выпрямления трехфазного напряжения, снимаемого с трансформатора, и преобразовании его в синусоидальное напряжение с частотой, равной частоте основной гармоники посредством однофазных автономных инверторов и подаче его на фазы контактной сети. 2 ил.

Способ симметрирования нагрузки тягового трансформатора, включающий распределение нагрузки отстающей и опережающей фаз контактной сети на две фазы трансформатора, отличающийся тем, что нагрузку распределяют дополнительно на третью фазу трансформатора, при этом нагрузку на все три фазы распределяют равномерно, трехфазное напряжение, снимаемое с трансформатора, выпрямляют и преобразуют с помощью двух автономных однофазных инверторов в синусоидальное напряжение с частотой, равной частоте основной гармоники сети, и подают указанное напряжение в фазы контактной сети.