Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Другими словами причины можно классифицировать, как основные варианты неудовлетворительного согласования электроснабжения, а именно систем внешнего и тягового электроснабжения. Выявление наличия неудовлетворительного согласования, возможно при выполнении анализа схем внешнего и тягового электроснабжения участка железной дороги переменного тока.

Первым вариантом такого согласования является типовая схема подключения тяговых подстанций к линии электропередач приведённая на рисунке 1.

Большая часть потерь от уравнительных токов связана с режимом работы питающей линии, а также зависит от согласования регуляторов питающего напряжения (РПН) соседних подстанций. Величина небаланса напряжений на шинах 27,5 кВ влияет на величину и фазу уравнительного тока.

Определение уравнительного тока долгое время считалось проблемным, поэтому использовались такие методы как проведение векторного анализа токов фидера на тяговой подстанции (ТП), сравнение токов смежных путей на двухпутных участках с использованием схем параллельного питания подвесок, а также с помощью гармонического анализа тока фидера.

Рисунок 1 – Схема подключения тяговых подстанций к линии

электропередач

Протекающая по линии электропередач мощность транзита вызывает в тяговой сети протекание уравнительного тока, его направление такое же как и у мощности транзита. Чем выше транзит электрической энергии, тем значительней перетоки по контактной сети.

Вторым вариантом рассмотрим установку на одной из тяговых подстанций, например на ТП-2, трансформатора пониженной мощности с повышенными электрическими потерями на рисунке 2.

На некоторых дистанциях электроснабжения имеется несовпадение по величине напряжений холостого хода смежных подстанций за счёт выбора неверного положения РПН.

Рисунок 2 – Схема электроснабжения с трансформатором пониженной

мощности и повышенным входным сопротивлением

Тяговая подстанция ТП-2 в данном случае, имеет загрузку значительно ниже соседних, точка токораздела будет смещена ближе к тяговой подстанции с повышенным входным сопротивлением. А это приводит к значительному повышению технологических потерь и уравнительных токов в межподстанционной зоне.

Третий вариант – это применение на ТП-2 двойной трансформации: 220 на 110 кВ – автотрансформатор(или трансформатор) и 110 на 27,5 – тяговый трансформатор. Рисунок 3. В данном случае питание межподстанционных зон происходит в основном от ТП-1 и ТП-3, а ТП-2 принимает нагрузку только вблизи от неё. Также наблюдаются повышенные технологические потери электрической энергии и повышенные уравнительные токи в межподстанционных зонах.

Рисунок 3 – Схема электроснабжения с подстанцией, имеющей двойную

трансформацию

Четвёртый вариант – при установке на ТП-2 тягового автотрансформатора. Рисунок 4. Это приводит к отсутствию регулирования напряжения на сторонах 220 и 27,5 кВ ТП-2. При постоянном применении происходит расхождение уровня напряжений на тяговых подстанциях, питающих межподстанционную зону. В данном случае особенно неудовлетворительный режим наблюдается при высокой районной нагрузке ТП-2, которая частично получает питание от смежных подстанций через контактную сеть, что увеличивет уравнительный ток.

Тяговые подстанции в более менее одинаковых условиях по тяговой нагрузки, и при равномерном профиле пути, должны иметь приблизительно равный расход электрической энергии. Явный признак наличия значительных уравнительных токов это заметная разность активной и реактивной электрической энергии.

Рисунок 4 – Схема электроснабжения с автотрансформатором

Пятый вариант – питание смежными тяговыми подстанциями от ЛЭП различного класса напряжения, к примеру, ТП-1 от ЛЭП 110 кВ, а ТП-2 от ЛЭП 220 кВ. Рисунок 5. Межподстанционная зона ТП-1 - ТП-2 будет получать питание в основном от ТП-2, а точка токораздела смещается к ТП-1. Это приводит к повышенным технологическим потерям электрической энергии и уравнительному току.

Кроме непосредственных потерь электроэнергии, наличие уравнительного тока в тяговой сети может приводить к перегрузкам устройств тягового электроснабжения, перегреву контактной сети, нарушениям в работе релейной защиты, поэтому необходима разработка методики измерения уравнительного тока, для обнаружения, измерения, анализа и дальнейших организационно-технических мероприятий по устранению или снижению уравнительного тока в тяговой сети.

Рисунок 5 – Питание тяговых подстанций от ЛЭП различного класса напряжения

Шестой вариант – получение питания группой тяговых подстанций, например ТП-1 и ТП-3 от энергосистемы класса напряжения 220 кВ (110 кВ), а ТП-2 от районной подстанции напряженем 110 кВ (220 кВ). Рисунок 6. Это приводит к тому, что от тяговой подстанции с более высоким классом напряжения к тяговой подстанции с классом напряжения ниже, протекает уравнительный ток с повышенным значением, а также к смещению точки токораздела к тяговой подстанции долее низкого класса напряжения и увеличению технологических потерь. Подобные явления происходят в межподстанционных зонах, которые получают питание от тяговых подстанций различных энергосистем. Известно также, что уравнительный ток протекая по тяговой сети, суммируется с тяговой нагрузкой, можно сказать складывается с ней.

Рисунок 6 – Питание одной из подстанций от районной подстанции

напряжением 110 кВ (220 кВ)

Седьмой вариант – получение на ТП-2 мощной нагрузки от районной обмотки тягового трансформатора. Рисунок 7. Основная мощность на районную нагрузку поступает с линий электропередач (ЛЭП), через сетевую обмотку тягового трансформатора, но часть этой мощности районная нарузка получает от соседних тяговых подстанций через тяговые сети и тяговую обмотку трансформатора. В результате снова смещаются точки токоразделов к тяговой подстанции с мощной районной нагрузкой, появлюятся уравнительные токи в тяговой сети, увеличиваются технологические потери электрической энергии и происходит значительный возврат электрической энергии из данной сети на этой подстанции.

Известно, что уравнительный ток непрерывно изменяется по абсолютному значению и фазе, так как зависит от множества случайных факторов, присущих режимам работы систем внешнего и тягового электроснабжения, учесть которые практически невозможно, поэтому на практике чаще уравнительный ток определяют посредством измерений.

Рисунок 7 – Схема питания одной из подстанций мощной районной

нагрузки

Восьмой вариант – помимо тягового потребителя в системе внешнего электроснабжения использовать значительную промышленную нагрузку. (Рисунок 8.) В данном случае заметное влияние на распределение электротяговой нагрузки между тяговыми подстанциями оказывает изменение мощности нетягового потребителя, вследствие её перераспределения по плечам питания. С увеличением мощности нетягового потребителя, уравнительные токи в межподстанционных зонах возрастают. Происходит это за счёт изменения фазовых соотношений соседних подстанций.

Большая часть потерь от уравнительных токов связана с режимом работы питающей линии, а также зависит от согласования РПН соседних подстанций. Величина небаланса напряжений на шинах 27,5 кВ влияет на величину и фазу уравнительного тока.

Рисунок 8 – Схема питания нетягового потребителя значительной

мощности от ЛЭП тяговой нагрузки

Девятый вариант – завышение или знажение положения РПН вследствие наличия участка со сложным профилем пути на одной из тяговых подстанций. (Рисунок 9.) На ТП-2 модуль напряжения на шинах 27,5 кВ значительно ниже, чем на ТП-1 и ТП-3. Появляются уравнительные токи, а точка токораздела смещается ближе к ТП-2, из за чего неравномерно загружаются смежные тяговые подстанции и увеличиваются технологические потери электрической энергии.

Вышеперечисленные случаи приводят к появлению значительных значений уравнительных токов в тяговой сети переменного тока электрифицированных участков железной дороги с двусторонним питанием. А это в свою очередь ведёт к высоким технологическим потерям электроэнергии.

Выявление таких межподстанционных зон можно произвести с помощью сравнения расхода электроэнергии тяговыми подстанциями на питание самих зон. Анализ расхода электроэнергии на тягу поездов и районную нагрузку производиться на основе показаний счетчиков установленных на вводах и отходящих фидерах подстанций. Контрольное время замеров один месяц.

Рисунок 9 – Схема участка с различным уровнем напряжения на шинах

тяговых подстанций

Зная, что при отсутствии в тяговой сети уравнительных токов tg φ составляет 0,7…0,8, по данным расхода можно судить о отклонении этой величины в большие или меньшие значения.

Исключением могут послужить ситуации при которых от тяговой подстанции питается локомотивное депо или крупная станция. В этом случае будет повышенное значение коэффициента реактивной мощности. А при включении компенсирующих устройств возникает пониженное значение tg φ.

Тяговые подстанции в более менее одинаковых условиях по тяговой нагрузки, и при равномерном профиле пути, должны иметь приблизительно равный расход электрической энергии. Явный признак наличия значительных уравнительных токов это заметная разность активной и реактивной электрической энергии.

А вот выявление непосредственно зон с неудовлетворительным соглосованием, может быть выполнено при помощи анализа возврата активной электрической энергии.

Существенный возврат активной электрэнергии по вводам 27,5 кВ, также говорит о наличии уравнительных токов в тяговой сети.

Всё усугубляется тем, что на тяговых подстанциях с 3-х фазными трансформаторами ТДТНЖ по схеме (звезда/треугольник), падение напряжения в трансформаторе зависит от тока нагрузки смежного плеча питания.

На некоторых дистанциях электроснабжения имеется несовпадение по величине напряжений холостого хода смежных подстанций за счёт выбора неверного положения РПН.

Определение уравнительного тока долгое время считалось проблемным, поэтому использовались такие методы как проведение векторного анализа токов фидера на ТП, сравнение токов смежных путей на двухпутных участках с использованием схем параллельного питания подвесок, а также с помощью гармонического анализа тока фидера.

Также уравнительный ток и сопутствующие ему дестабилизирующие факторы обладают следующими свойствами. Чем больше величина разности напряжений между смежными подстанциями, тем больше значение уравнительного тока. При равенстве уровней напряжения по модулю уравнительный ток является активным. Будучи наложенным на ток нагрузки, он увеличивает коэффициент мощности одной из подстанций и снижает другой.

Главным негативным фактором следует назвать дополнительные потери электроэнергии в тяговой сети, в некоторых случаях достигающие 400-700 тыс. кВтч за год. Также наличие уравнительного тока в тяговой сети может привести к перегрузке устройств тягового электроснабжения, перегреву контактной сети, нарушению в работе релейной защиты. Поэтому необходимы организационно-технические мероприятия по измерению, а в дальнейшем по устранению или снижению уравнительного тока в тяговой сети [1].

2 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ИЗМЕРЕНИЯ УРАВНИТЕЛЬНОГО ТОКА

2.1 Методы и приборная база для измерения уравнительного тока

2.1.1 Способ измерения транзитной составляющей уравнительного тока, основанный на контроле соотношения токов фидеров контактной сети

Способ может применяться лишь на двухпутных участках при разделенном питании путей. На рисунке представленна схема электроснабжения межподстанционной зоны тяговой сети двухпутного участка, для расчета данным способом.

Рисунок 10 – Схема электроснабжения межподстанционной зоны: 1,2 – понижающие трансформаторы; 3,4 – сборные шины; 5-8 – фидера контактной сети 9 – нечётного пути, 10 – четного пути, 11 – рельсовая цепь; 12 – тяговая нагрузка

При отсутствии тяговой нагрузки токи нечётного и чётного путей являются уравнительными и распределяются обратно пропорционально сопротивлению участков тяговой сети этих путей.

где – – сопротивления фидерных линий, Ом; , – сопротивления контактной сети нечётного и чётного путей соответственно, Ом.

Если в межподстанционной зоне появляется нагрузка соотношение (2.1) нарушается. К примеру, при расположении нагрузки у смежной подстанции принимает вид

По мере движения нагрузки к подстанции, на которой фиксируют токи, отношение (2.3) будет существенно отличаться от выражения (2.2).

Контроль наличия нагрузки на межподстанционной зоне может быть получено с помощью измерительно-вычислительного комплекса (ИВК) «Омск‑М». Он устанавливается на тяговой подстанции, на вход через измерительные трансформаторы подаются токи фидеров тяговой сети и напряжения плеч питания. Затем с помощью программы статистической обработки данных «VIZART» в общей системе координат строятся графики действующих значений измеренных токов фидеров контактной сети и их отношений. По соответствию отношений токов фидеров выражению (2.1) определяются интервалы времени отсутствия тяговой нагрузки и наличия в тяговой сети уравнительного тока. Строится зависимость уравнительного тока от времени периодов отсутствия тяговой нагрузки и вычисляется среднеквадратичное значение уравнительного тока.

2.1.2 Способ измерения транзитной составляющей уравнительного тока, основанный на контроле гармонического состава тока плеча подстанции

Данный способ строится на определении отсутствия нагрузки в тяговой сети по относительному содержанию третьей гармоники в токе фидера 27,5 кВ подстанции. Так как уравнительные токи при отсутствии тяговой нагрузки на межподстанционной зоне (МПЗ) возникают в результате неравенства напряжений на шинах смежных тяговых подстанций, а для высших гармоник напряжения индуктивное сопротивление тяговой сети пропорционально порядку гармоники, то в первом приближении уравнительный ток можно считать синусоидальным. По результатам приведенным в литературе, коэффициент третьей гармоники уравнительного тока при отсутствии тяговой нагрузки в МПЗ не превышает 3,8 %, а для обычных условий наиболее характерным являются осциллограммы тока, коэффициент искажения для которых близок к единице.

Характеристики

Список файлов ВКР