[04-2019] Регулируемая симметрирующая установка тяговой подстанции переменного тока

[Admin]

Регулируемая симметрирующая установка тяговой подстанции переменного тока

Л.А. ГЕРМАН, д-р техн.наук и др.

В последнее время обострилась ситуация с устранением несимме-трии напряжений, вызываемой однофазными тяговыми нагрузками на участках переменного тока. Это неблагоприятное явление известно давно. Чтобы его устранить на тяговых подстанциях переменного тока, применяют установки поперечной емкостной компенсации однофазного исполнения путем их несимметричного включения в каждую фазу. На выбор фазы влияет отношения средних токов плеч питания. В зависимости от того, как они обеспечиваются, возможны три варианта схем включения однофазных установок (рис. 1).

Вариант включения на тяговой подстанции однофазной регулируемой установки поперечной емкостной компенсации в плечо питания с «отстающей» фазой (см. рис. 1,а) приводит к наибольшему эффекту симметрирования тока при одинаковых нагрузках в плечах питания. Если нагрузка плеча питания с «опережающей» фазой значительно превосходит нагрузку плеча с «отстающей» фазой, то однофазные установки требуется включать в «отстающую» и «опережающую» фазы (см. рис. 1,6). В противном случае, когда нагрузка плеча с «опережающей» фазой меньше нагрузки соседнего плеча питания, установки следует включать в «отстающую» и «свободную» фазы (см. рис. 1 ,в).

Таким образом, пофазно регулируемые установки позволяют снизить несимметрию практически до нуля при любых соотношениях токов плеч питания, если одна установка компенсации постоянно включена параллельно тяговой обмотке трансформатора, питающей плечо с «отстающей» фазой, а другая, в зависимости от соотношения токов, переключается между двумя другими тяговыми обмотками, непосредственно соединенными с «опережающей» фазой. К сожалению, в технической литературе отсутствуют сведения о конкретных схемных решениях и технологии эффективного снижения несимме-трии на тяговой подстанции.

Группа специалистов предложила применять регулируемую симметрирующую установку, выравнивающую напряжения фаз трехфазного трансформатора. Для ее формирования использовали регулируемые однофазные фильтрокомпенсирующие установки (ФКУ) — переключаемое устройство и статический компенсатор реактивной мощности (рис. 2).

Чтобы снизить несимметрию при любых соотношениях токов плеч питания, в регулируемую симметрирующую установку включили две ФКУ. ФКУ1 включили параллельно тяговой обмотке понижающего трансформатора, питающей плечо с «отстающей» фазой А. Один полюс ФКУ2 подсоединили к «отстающей» фазе В тяговой обмотки, а второй через коммутирующие выключатели — к фазам А и С тяговой обмотки трехфазного трансформатора. При этом измерительные трансформаторы тока ТА и напряжения TV в схеме симметрирующей установки тяговой подстанции введены в каждую фазу тяговой обмотки трансформатора и в каждое плечо питания контактной сети.

Вторичные обмотки измерительных трансформаторов подключены к интеллектуальному терминалу А1, измеряющему электрические параметры контактной сети. В свою очередь, терминал подключен к входам схем сравнения расчетного блока — первой СС1 и второй СС2. Расчетный блок содержит также два логических элемента «Запрет», элемент «ИЛИ—НЕ» и три исполнительных элемента.

тем включения первого коммутирующего выключателя Q1 (коммутирующий выключатель Q2 отключен).

Когда п < бр, ФКУ следует подключить к «свободной» фазе, включив второй коммутирующий выключатель Q2 (коммутирующий выключатель Q1 отключен). Если бр < п < а-p, то следует отключить оба коммутирующих выключателя Q1 и Q2 (ФКУ1 в плече питания с «отстающей» фазой остается включенной). Опыт эксплуатации свидетельствует, что в расчетах целесообразно принять следующие ко-эффициенты:а — от 1,1 до 1,6 — от 0,8 до 0,9.

В результате создается следующий алгоритм работы предлагаемой симметрирующей установки тяговой подстанции переменного тока. В исходном состоянии токи нагрузки плеч питания, замеряемые интеллектуальным терминалом А1, имеют значения, не обеспечивающие выполнение условий указанных неравенств для срабатывания соответствующей схемы сравнения (СС1 или СС2) расчетного блока, а коммутирующие выключатели Q1 и Q2 отключены.

При выполнении условия п > а-p, определяемого схемой сравнения СС1, на ее выходе появляется сигнал логической единицы, который подается на вход первого элемента DD1 («Запрет»). Если на выходе схемы сравнения СС2 отсутствует сигнал (присутствует логический сигнал ноль), то элемент DD1 открывается. На его выходе появляется сигнал логической единицы, который приходит на исполнительный элемент ИЭ1 и включает выключатель Q1.

Как и в предыдущем случае, выполнение условия п < б-р обеспечит появление на входе второго элемента DD2 («Запрет») сигнала логической единицы с выхода схемы сравнения СС2. При логическом

нуле на выходе схемы сравнения СС1 элемент DD2 открывается, и на исполнительный элемент ИЭ2 с его выхода подается сигнал логической единицы. В данном случае включается выключатель Q2.

При выполнении условия б-р < п < а-p (или, что то же, невыполнении предыдущих двух неравенств) схемы сравнения СС1 и СС2 находятся в несработанном состоянии. Это обеспечивает на их выходе присутствие логического сигнала ноль, что, в свою очередь, приводит к появлению сигнала логической единицы на выходе элемента DD3 (ИЛИ-HE), который проходит на исполнительный элемент ИЭЗ и отключает выключатели Q1 nQ2.

Таким образом, рассмотренный алгоритм работы предлагаемой симметрирующей установки позволяет переключать ФКУ2 в зависимости от соотношения токов в плечах при незначительном числе логических элементов.

В зависимости от режима работы тяговых подстанций можно упростить алгоритм работы ФКУ. На стыковой тяговой подстанции ФКУ постоянно включены на две фазы. Поэтому нет необходимости в коммутирующих выключателях Q1 и Q2. Подобная ситуация — на подстанциях крупных железнодорожных узлов, где на одной фазе, питающей станцию, постоянно большая нагрузка. На этой подстанции нагрузка одной фазы всегда превосходит нагрузку другой фазы плеч питания. Здесь так же нет потребности в выключателях Q1 и Q2.

Итак, предлагаемая симметрирующая установка тяговой подстанции позволит улучшить показатели качества электроэнергии в системе электроснабжения переменного тока путем симметрирования токов и напряжений.