[06-2012] Комплект электрооборудования для рекуперативного торможения ВЛ10 и ВЛ11 (КЭРТ)

[Admin]

Комплект электрооборудования для рекуперативного торможения ВЛ10 и ВЛ11 (КЭРТ)

В предыдущем номере журнала были опубликованы материалы сетевой школы, прошедшей в Челябинске, по вопросу повышения энергетической эффективности рекуперативного торможения. На ней была представлена новая разработка, позволяющая значительно повысить эффективность рекуперации на серийных электровозах постоянного тока. Представляем ее вашему вниманию.

Стоимость энергоресурсов с каждым годом неуклонно возрастает. Поэтому назрела необходимость изыскания неиспользованных резервов экономии электроэнергии на эксплуатируемом парке электровозов.

В настоящее время в локомотивных депо и на электровозоремонтных заводах проводятся работы по восстановлению работоспособности схем рекуперации на электровозах постоянного тока наиболее массовых серий — ВЛ10 и ВЛ11, на которых независимое возбуждение тяговых двигателей в режиме рекуперативного торможения осуществляется электромашинными преобразователями НБ436. Однако применение данного оборудования имеет существенные недостатки. В частности, схема требует значительного времени для вхождения в режим рекуперации (около 20 с), а сами преобразователи нередко расхищаются, так как содержат большое количество цветного металла. В связи с этим возник вопрос о целесообразности замены электромашинных преобразователей статическими.

Применение статических преобразователей обладает следующими преимуществами:

► повышение эффективности рекуперативного торможения из-за уменьшения времени входа в режим. Оно достигается как за счет уменьшения времени запуска статического преобразователя (2 — 3 с против 15 — 20 с у электромашинного), так и при реализации схемы подключения к контактной сети с помощью установленных диодов вместо реле рекуперации. Диоды Д25 и Д26, введенные в цепь параллельно силовым контактам контакторов К1 и К10 (рис. 1), обеспечивают подачу тормозного тока в контактную сеть, когда ЭДС на ТЭД превысит напряжение контактной сети;

► отсутствие коллекторного электромашинного преобразователя;

► автоматический контроль и выполнение ограничений по режимам работы ТЭД;

► автоматическое диагностирование системы.

Департаментом технической политики ОАО «РЖД» была

поставлена задача руководителям ряда научных организаций по созданию комплекта электрооборудования для рекуперативного торможения на базе статического преобразователя (КЭРТ).

При его создании были применены следующие принципы:

► минимальное количество дополнительной аппаратуры на электровозе;

минимальная стоимость устанавливаемой аппаратуры;

► максимальное использование штатных узлов электровоза и уже выпускаемых промышленностью блоков аппаратуры;

максимальная универсальность системы, т.е. возможность установки ее на электровозы ВЛ10 и ВЛ11 вне зависимости от их модификации и укомплектования другими системами.

В разработке комплекта КЭРТ принимали участие ОАО «НПО Автоматика» (разработчик и изготовитель преобразователя собственных нужд для электровоза), ПКБ ЦТ и ОАО «ВНИИЖТ». Схемные и конструктивные решения были предложены основным разработчиком электровоза 2ЭС6, канд. техн. наук

Н.Н. Андросовым и главным конструктором проекта ПКБ ЦТ, разработчиком большого количества модификаций подвижного состава А.А. Дедовым.

Упрощенная структурная схема аппаратуры КЭРТ представлена на рис. 2. Блок задания режима рекуперативного торможения 1 формирует сигналы, содержащие информацию о виде соединения ТЭД (С, СП, П) и позиции реостатного торможения. Данная информация определяется положением рукояток контроллера машиниста, который имеет незначительные доработки по сравнению с контроллером серийного электровоза ВЛ11.

Последовательность действий машиниста по управлению электровозом в режиме рекуперативного торможения изложена в приведенной ниже «Памятке машиниста по использованию системы КЭРТ».

Команды от блока задания передаются в систему управления 2, которая с учетом значений параметров, измеряемых датчиками силовой схемы 3, определяет режим работы статического преобразователя 4. Используемый статический преобразователь является модификацией подобного блока электровоза 2ЭС6.

Статический преобразователь, используя напряжение контактной сети номиналом 3 кВ, формирует ток расчетной величины для независимого питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей силовой схемы 5.

Обмотки возбуждения подключаются к статическому преобразователю узлом подключения 6, управляемым системой управления 2.

При включении машинистом режима рекуперативного торможения система управления 2 формирует управляющий сигнал для узла подключения 6, который разбирает схему последовательного возбуждения ТЭД и подключает статический преобразователь 4 к обмоткам возбуждения ТЭД для их независимого питания.

Узел защиты 7, анализируя сигналы от датчиков силовой схемы 3, выявляет и прекращает неконтролируемое возрастание тока рекуперации. Примененный узел защиты работает эффективнее и примерно в три раза быстрее, чем узел аналогичного назначения на серийном электровозе ВЛ11.

В состав оборудования КЭРТ входит блок индикации 8, представленный на рис. 3, который выдает машинисту сигнал о готовности электровоза к рекуперации. Данный сигнал появляется при условии, когда силовая схема электровоза находится в состоянии, соответствующем режиму рекуперации, и статический преобразователь исправен. Кроме того, блок индикации информирует машиниста о наличии следующих ограничений по параметрам рекуперации:

♦ ограничение по максимальному току якоря (Iя > 550 А);

♦ ограничение по максимальному току возбуждения (Iв > 600 А);

♦ ограничение по максимальному ослаблению поля (IЯ/IВ > 4 для С- и СП-соединений и Iя/Iв > 2,3 для П-соединения);

♦ ограничение по максимальному напряжению контактной сети (UKC > 3800 В);

♦ ограничение по максимальной тормозной силе (превышение тормозной силой значения 500 кН).

Ограничение по тормозной силе может возникнуть при наличии более двух секций в сцепе.

Регистратор параметров 9 производит непрерывную регистрацию важнейших параметров работы силовой схемы электровоза.

Счетчик электроэнергии 10 подсчитывает общий расход электроэнергии и возврат электроэнергии в контактную сеть в режиме рекуперации.

Блок передачи информации 11 передает параметры работы силовой схемы на общий сервер системы СВЛТР для возможности дистанционного контроля работы электровоза.

Обмен информацией между блоками комплекта КЭРТ ведется по линии связи стандарта RS-485.

Опытный комплект оборудования КЭРТ в процессе проведения заводского капитального ремонта был установлен на электровоз ВЛ11 -453. Проведены приемочные испытания данного электровоза и в настоящее время проводятся его эксплуатационные испытания на участке Екатеринбург — Войнов-ка Свердловской дороги. Во время подконтрольной эксплуатации электровоза ВЛ11-453 на указанном участке было реализовано до 25 % энергии рекуперации в процентах от расхода электроэнергии на тягу. В среднем по результатам эксплуатации эта цифра составляет около 10 %. Аналогичные показатели возврата электроэнергии наличествуют у электровозов 2ЭС6 при их эксплуатации на том же участке.

В помощь машинисту разработана памятка по использованию системы КЭРТ, текст которой приводится ниже.

При приемке электровоза убедиться во включенном состоянии автоматических выключателей В23 и В24.

1. Включение рекуперации:

1.1. включить высокую скорость вентиляторов;

1.2. включить кнопку «Возбудители»;

1.3. выбрать соединение тяговых двигателей соответственно скорости движения:

56 — 100 км/ч — П-соединение;

26 — 60 км/ч — СП-соединениие;

13 — 28 км/ч — С-соединение;

1.4. установить тормозную рукоятку в положение «02». Должен появиться сигнал «Готовность» на блоке индикации КЭРТ;

1.5. установить рукоятку главного контроллера в положение «1»;

1.6. перевести тормозную рукоятку в положение «1». Должно произойти увеличение тока возбуждения (1В) до 50 А, а затем дальнейшее повышение 1вдо появления тока якоря (1Я) 100 А. Далее на первой позиции происходит поддержание 1Я 100 А до истощения торможения;

1.7. перевести тормозную рукоятку на следующие позиции для увеличения тормозного усилия. При переводе тормозной рукоятки на несколько позиций сразу набор тока происходит последовательно, с интервалом около 1,5 с на позицию. В этом случае пороги ограничений достигаются быстрее;

1.8. уменьшение позиции тормозной рукоятки снижает тормозное усилие.

2. Ограничения:

система контролирует достижение ограничений по пяти различным параметрам, которые отображаются на блоке индикации КЭРТ. При достижении любого из ограничений приостанавливается набор тока возбуждения, даже если заданная позиция не достигнута. Для дальнейшего увеличения 1В необходимо уменьшить позицию ниже той, при которой было достигнуто ограничение (до выключения индикации ограничения), затем повторить набор;

2.1. ограничение по напряжению контактной сети «UKC» возникает при UKC > 3800 В. При UKC > 4000 В происходит автоматический сброс тока возбуждения до нуля;

2.2. ограничение по току возбуждения «Ток возбуждения» возникает при 1В > 600 А. Ограничение может быть достигнуто на первой позиции (п. 1.6) после набора тока возбуждения 50 А, что свидетельствует о несоответствии соединения ТЭД скорости движения (см. п. 1.3);

2.3. ограничение по току якоря «Ток якоря» возникает при IЯ > 550 А;

2.4. ограничение по соотношению токов «Ослабление поля» возникает при превышении отношения IЯ/ IВ > 4 для С- и СП-соединений и /я//в >2,3 для П-соединения;

2.5 ограничение по силе торможения «Сила торможения» возникает при превышении тормозной силой значения 500 кН (значение тормозной силы определяется расчетным путем).

3. Выход из рекуперации:

3.1. перевести рукоятку тормозного переключателя в положение «1»;

3.2. перевести главный контроллер в положение «0»;

3.3. перевести тормозную рукоятку в положение «02»;

3.4. после снижения тока возбуждения до малых величин (менее 100 А), перевести тормозную рукоятку в положение «О». На нулевой позиции возможен переход на другие соединения ТЭД или в режим тяги.

4. Система защиты:

при появлении аварийных режимов и срабатывании защитных устройств электровоза (БК, ДР, БВ) система КЭРТ отключает токи возбуждения ТЭД, индикатор «Готовность» на блоке индикации КЭРТ гаснет.

Вход в режим рекуперации после срабатывания защит возможен только после выключения режима рекуперации. В случае отказа системы КЭРТ сигнал «Готовность» не появится и рекуперация не возможна.

Канд. техн. наук Н.Б. НИКИФОРОВА, ведущий научный сотрудник отделения ТПС ОАО ВНИИЖТ»,
П.Ю. ЛЕВАШОВ, главный конструктор отделения ТПС ОАО «ВНИИЖТ»

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin