Устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока и районных нетяговых потребителей Советский патент 1992 года по МПК H02J3/00 B60M3/00 

Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам переменного тока с тяговой сетью 2x25 кВ, а именно к устройствам электроснабжения.

Известны устройства для электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока с тяговой сетью 2x25 кВ и районных нетяговых потребителей, представляющие собой тяговые трансформаторные подстанции, оборудованные двумя однофазными трансформаторами, первичные и вторичные обмотки которых соединены по схеме открытого треугольника. Трансформаторы Скотта, Вудбриджа и аналогичные им пригодны для электроснабжения электрифицированных железных дорог, но не могут одновременно обеспечивать нетяговое электроснабжение трехфазным током. Трансформатор для железнодорожных нагрузок не обеспечивает питание тяговых сетей 2x25 кВ.

Наиболее близким к рассматриваемому является устройство для электроснабжения электрифицированных железных дорог пеОч

ременного тока, представляющее тяговый трансформатор, выполненный с обмоткой высшего напряжения, обмоткой районных потребителей, двумя основными тяговыми обмотками и двумя неполными тяговыми обмотками. При этом обмотки высшего напряжения и районных нагрузок соединены звездой, основные тяговые обмотки - треугольником, а неполные тяговые обмотки - в неполную звезду.

Недостатком известного устройства является большое количество его обмоток - трансформатор является шестиобмоточ- ным, из-за чего усложнена его конструкция и увеличена материалоемкость,

Цель изобретения - упрощение конструкции трансформатора и снижение его материалоемкости.

Сущность изобретения заключается в том, что трехфазный, трехобмоточный тяговый трансформатор, содержащий первичную симметричную обмотку и две несимметричные вторичные обмотки, каждая - с одной укороченной фазой. Все обмотки соединены по схеме звезда, при этом-вторичные обмотки соединены по схемам звезда-12 и звезда-6 и присоединены одна к другой укороченными фазами. От одной укороченной фазы вторичной обмотки сделан дополнительный отвод.

На фиг.1 приведена электрическая схема устройства для электроснабжения железных дорог переменного тока и районных нетяговых потребителей; на фиг.2 - векторные диаграммы-напряжений; на фиг.3 - конструктивная схема трансформатора.

Устройство содержит трансформатор 1, первичную обмотку 2, вторичные обмотки 3 и 4, питающую линию 5, секции б и 7 контактной сети, секции 8 и 9 питающих проводов, тяговый рельс 10. трехфазную районную нагрузку 11, смежную подстанцию 12, нейтральную вставку 13.

Устройство работает следующим образом.

Первичная обмотка 2 трансформатора 1 (фиг.1) является симметричной и присоединена к питающей трехфазной высоковольтной линии 5. Вторичные обмотки 3 и 4 являются несимметричными, так как имеют по одной укороченной фазе (вторые фазы выполнены с коэффициентом укорочения 0,594), соединены звездой с изолированной нейтралью и присоединены одна к другой вторыми укороченными фазами. Схемы сое- динекия вторичных обмоток представляют звезду-12 и звезду-6.

На векторной диаграмме напряжений (фиг.2) показаны напряжения контактной сети, питающих проводов и районной нагрузки. Фазные напряжения полных фаз вторичных обмоток выбраны равными 1)ф 20,2 кВ из условия стандартного напряжения районных нагрузок Кл ° 35 кВ

иФ Ц- 20,2 кВ.

Фазное напряжение укороченной фазы вто- ричных обмоток будет составлять

и ф 0,5941)ф - 0,594-20,2 «12 кВ.

Напряжения, питающие секции контактной сети, складываются из двух фазных напряжений. Для левого плеча 6 это напряжение

Uab Оа - Оь - 20,2 - 28, ISSe 21 38 кВ, а для правого плеча 7

исЬ 6с-иь 20,2е112ов-12е 120 28,185е)98022 кВ.

25

По модулю эти напряжения равны Uab Ucb «28,2кВ.

Аналогично рассчитываются напряжения секций питающих проводов для левого пле- ча8

Uxy 4Ja+Ub -20,2 + 12e J120 28,

и правого плеча 9

.еел,

UzV -Oc+Ub -20,2e|120+12e 120 28,185e: st5 KB,

которые имеют модули, также равные 28,2 кВ. Углы сдвига фаз между напряжениями левой секции контактной сети и левой секции питающего провода составляют

21°38 -(-158°22 )180°, аналогично для правых секций 9Ъ°22 -(-Ъ1038 )1800,

что соответствует условиям тягового элект- роснабжения 2x25 кВ. Модули напряжений, равные 28,2 кВ, мало отличаются от напряжений шин тяговых подстанций, равных 27,5 кВ (превышение составляет 2,5%, что ниже допустимого колебания напряжений в сети). При повышенных токовых нагрузках, вызванных увеличением весов поездов, напряжения на шинах тяговых подстанций увеличивают до 28-30 кВ и даже больше (при линейных напряжениях районных на- грузок. равных 38 кВ, напряжения на шинах

тяговых подстанций увеличатся до 30 кВ). При равенстве токов при указанном укорочении одной фазы трансформатор обладает симметрирующим эффектом. Питание районных потребителей трехфазным током осуществляется от двух полных фаз второй вторичной обмотки и отвода от 0,188 части витков катушки укороченной фазы первой вторичной обмотки. Напряжение между нейтральными точками двух вторичных обмоток устройства будет равно

Uyb 0,594Uo +0,59,411ф - 1,188 11ф,

поэтому для получения трех симметричных напряжений районного электроснабжения необходимо иметь для второй фазы полное фазное напряжение 11ф. Для этого служит отвод от указанной части витков катушки b

,188Lto-U tr 0,188Lto.

Общая заземленная точка 10 (тяговый рельс) двух вторичных обмоток трансформатора не вносит в схему электроснабжения никаких нежелательных явлений и не нарушает токораспределение между обмотками трансформатора и нагрузками, так как районные, ЛЭП-35 работают без заземленной нейтрали. Кроме того, провода ЛЭП-35 могут быть использованы в качестве усиливающих проводов тяговой сети, если ЛЭП-35 проложены параллельно железной дороге и находятся близко от них.

Предлагаемое устройство позволяет проводить электроснабжение железных дорог переменного тока со схемой тягового

электроснабжения 2x25 кВ и районных потребителей трехфазным током при напряжении 35 кВ от двух вторичных обмоток одного трехобмоточного трансформатора.

Формул а изобретения

Устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока и районных нетяговых потребителей, содержащее трехфазный трехобмоточный трансформатор,

первичная обмотка которого соединена по схеме звезда и присоединена к питающей трехфазной линии, две вторичные обмотки, также соединенные звездой, причем первая вторичная обмотка соединена по схеме

звезда-12, а вторая - по схеме звезда-б, обе вторичные обмотки присоединены друг к другу вторыми фазами, их общая точка присоединена к тяговому рельсу, первая фаза первой вторичной обмотки присоединена

к одной секции контактной сети, третья фаза - к другой секции контактной сети, первая фаза второй вторичной обмотки присоединена к одной секции питающих проводов, третья фазз - к другой секции

питающих проводов, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции трансформатора и снижения его материалоемкости, вторые фазы обеих вторичных обмоток выполнены укороченными с

коэффициентом укорочения 0,594 и с допол- нительным отводом от 0,188 части витков второй фазы первой вторичной обмотки, при этом трехфазная районная (нетяговая) нагрузка присоединена к первой и третьей

фазам втирой вторичной обмотки и к дополнительному отводу от второй фазы первой вторичной обмотки.

Использование: на электрофицированных Б ЬГЩИ... 53ЬОК & ® JS4..i..- железных дорогах, а конкретно в устройствах электроснабжения переменного тока с тяговой сетью 2x25 кВ. Цель - упрощение конструкции трансформатора и снижение его материалоемкости. Устройство состоит из трехфазного трехобмоточного трансформатора. Первичная обмотка соединена звездой и присоединена к питающей сети, обе вторичные обмотки также соединены звездой по схемам звезда-12 и звезда-б, присоединены одна к другой вторыми фазами, имеющими уменьшенное число витков с коэффициентом 0,594, при этом от второй фазы первой вторичной обмотки сделан дополнительный отвод с коэффициентом 0,188, общая точка вторичных обмоток присоединена к рельсу. Две секции контактной сети присоединены к первой и третьей фазам первой вторичной обмотки, две секции питающих проводов - к первой и третьей фазам второй вторичной обмотки. Трехфазная районная нетяговая нагрузка присоединена к первой и третьей фазам второй вторичной обмотки и к дополнительному отводу от второй фазы первой вторичной обмотки. 3 ил. (Л С VI со vi О

ча

1

1

П

41с I- ,

1

г кп

ФИГ. 2