Устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока Советский патент 1992 года по МПК B60M3/02 

Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам переменного тока, а именно к устройствам усиления электроснабжения.

Известны устройства для электоснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, представляющие собой тяговые трансформаторные подстанции, оборудованные трехфазными тяговыми трансформаторами, первичные обмотки которых соединены по схеме звезда и питаются от трехфазных высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), а вторичные обмотки, соединенные по схеме треугольник, присоединены к тяговой сети, представляющей однофазную нагрузку, К двум фазам каждого тягового трансформатора присоединяют два участка (два плеча) тяговой сети, а третья фаза соединена с тяговым рельсом. Из-за сравнительно больших токов нагрузок и, следовательно, большого падения напряжения в тяговой сети каждый участок тяговой сети имеет двухстороннее питание.

Однако из-за особенностей железнодорожных нагрузок участки (плечи) тяговой сети, присоединённые к различным фазам одного тягцвого Трансформатора, даже при равных по модулю токах плеч оказываются не в одинаковых условиях, так как одна рабочая фаза трансформатора является опережающей, а другая - отстающей одна относительно другой Даже при равенстве величин токов тяговых нагрузок и равенстве фазовых углов нагрузок углы сдвига между напряжениями и токами рабочих фаз неодинаковы. При тяговых нагрузках напряжение на отстающей фазе всегда меньше напряжения опережающей фазы, а напряжение опережающей фазы меньше напряжения третьей - ненагруженной фазы вторичной обмотки трансформатора. Только в режиме холостого хода (отсутствии тяговых нагрузок) эти напряжения одинаковы. Поэтому снижается пропускная и провозная способности железных дорог. Кроме того, из-за некоторого различия напряжений даже на одинаковых фазах соседних подстанций при двухстороннем питании участков тяговой сети, в тяговой сети протекают уравнительные токи, которые не зависят от тяговой нагрузки и вызывают дополнительные потери электроэнергии. Так как трехфазные тяговые трансформаторы с трехфазными РПН являются симметричными трансформаторами, они не позволяют производить однофазное регулирование вторичных напряжений без дополнительных однофазных автотрансформаторов или вольтодобавочных трансформаторов, включаемых в рассечку фидера, питающего тяговую нагрузку.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электроснабжения

электрифицированных железных дорог переменного тока, состоящее из трехфазного симметричного трансформатора и однофазного вольтодооавочного трансформатора, одна (первичная) обмотка которого подключена параллельно одной из фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а другая (вторичная) с регулируемым числом витков подключена общим концом к одной из рабочих фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а другим к контактной сети. Недостатком устройства является то, что оно позволяет производить регулировку однофазного напряжения только на какой-либо одной фазе вторичной обмотки

трехфазного трансформатора. Такой фазой является отстающая фаза трансформатора. Отстающая фаза трансформатора находится в самом неблагоприятном режиме из-за большого падения напряжения на этой фазе. Другая фаза трансформатора, питающая другой участок тяговой сети, является опережающей. На ней также происходит падение напряжения, но в меньшей степени. Третья фаза трансформатора остается ненагруженной, и на ней практически нет падения напряжения.

Цель изобретения - расширение зоны регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что

в цепь отсасывающего провода, соединяющего вторичную обмотку тягового трансформатора с рельсом, включена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора, а первичная его присоединяет ся параллельно любой из трех фаз вторичной обмотки тягового трансформатора. При такой схеме включения вольтодобавочного трансформатора напряжение на ОДНОЙ рабочей фазе тягового трансформатора повышается на величину вольтодобавочного напряжения, а на другой рабочей фазе - на половину величины вольтодобавочного напряжения.

Существенным-отличием предлагаемого устройства объекта является введение в цепь отсасывающего провода, соединенного с тяговым рельсом, вторичной обмотки вольтодобавочного однофазного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена параллельно одной из фаз, например, к отстающей фазе вторичной обмотки тягового трехфазного трансформатора, позволяет повысить напряжение одновременно на отстающей и опережающей фазах тягового трансформатора, прибавка напряжения на отстающей фаза больше, чем на опережающей фазе.

На фиг.1 приведена электрическая схема устройства для электроснабжения железных дорог переменного тока; на фиг.2 векторная диаграмма.

Устройство для электроснабжения железных переменного тока содержит трехфазный трансформатор 1, установленный на тяговых подстанциях, первичная обмотка его подключена к питающей сети 2, а вторичная обмотка соединена двумя фазами с одной и другой фидерными зонами 3 и 4, третья фаза подключена через вторичную обмотку однофазного трансформатора к тяговому рельсу 5,. Устройство содержит однофазный трансформатор 6, одна обмотка которого подключена параллёльно-одной из фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1, а другая, имеющая регулируемое число витков, соединена с третьей фазой вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1 и с тяговым рельсом 5. Фидерную зону 4 питает смежная подстанция 7. Нагрузка 8, например Электровоз, питается от контактной сети фидерной зоны 4. Эти фидерные зоны 3 и 4 электрически разделены нейтральной вставкой 9.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение одной рабочей фазы, например отстающей, вторичной обмотки Оас трехфазного трансформатора 1, питающее фидерную зону 4, увеличивается за счет напряжения вторичной обмотки Аи однофазного трансформатора, первичная обмотка которого в конкретной схеме присоединена параллельно отстающей фазе вторичной обмотки трехфазйого трансформатора. При тайкой схеме соединения вольтодобавка Аи вторичной обмотки однофазного трансформатора совпадает с напряжением Оас отстающей фазы трехфазного трансформатора, и общее напряжение, питающее фидерную зону 4, равно

Uac Udc+ Аи или

Uac Uac+ Аи.

На векторной диаграмме (фиг.2) показаны векторы напряжения Оас, питающего фидерную зону 4, и напряжения Оьс, питающего фидерную зону 3. Напряжение питания фидерной зоны 3 Оьс с учетом вольтодобавки А О состоит из двух напряжений: напряжения опережающей фазы тягового трансформатора Ubc и А U, совпадающего по фазе с Оас, поэтфму АО

или

А и .cos60° Ubc+ 0,5 А и.

Поэтому увеличение напряжения за счет вольтодобавки на отстающей фазе больше, чем на опережающей:

AUoTCT«2 AUonep.

Рассмотрено подключение первичной обмотки однофазного трансформатора к отстающей фазе вторичной обмотки

тре:кфазного тягового трансформатора (фазе ас). Первичная обмотка однофазного трансформатора может быть подключена к любой другой фазе вторичной обмотки трехфаз ного тягового трансформатора (фазе be

или фазе аЬ) при различной полярности включения (be или сЬ, аЬ или Ьа).

Предлагаемое устройство позволяет осуществить ограничение уравнительных токов и уменьшить потери электроэнергии в

тяговой сети, а также повысить провозную способность участков железных дорог благодаря увеличению технических скооостей движения поездов за счет увеличения напряжения на обеих рабочих фазах тяговых

трансформаторных подстанций.

Формула изоб ре тения Устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока, содержащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к питающей сети, вторичная обмотка соединена в треугольник и подсоединена двумя фазами к соседним фидерным зонам, и однофазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно одной из фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а вторичная обмотка выполнена с Ьегулируемым числом витков, отличающееся тем, что, с целью расширения зоны регулирования, вторичная обмотка однофазного трансформатора включена в рассечку отсасывающего провода, соединяющего опережающую фазу вторичной обмотки тягового трансформатора с тяговым рельсом.

Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам переменного тока, а конкретнее к устройствам усиления эле^:троснабжения. Цель изобретения - расширение зоны регулирования. Устройство состоит из трехфазного 1 и однофазного 6 трансформаторов, первичная обмотка последнего присоединена параллельно одной из фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а вторичная обмотка с регулируег мым числом витков включена в рассечку отсасывающего провода, соединяющего третью фазу вторичной обмотки трехфазного трансформатора с рельсом 5. Первая и вторая ее фазы присоединены к участкам контактной сети. При такой сХеме включения однофазного трансформатора напряжение его вторичной обмотки складывается с напряжениями двух рабочих фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора. 2 ил.Фиг.1feО CJ 00 Ji^

Фиг. 2