ВКР Мелештян К.В (1214895), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Проблема качества электроэнергии по уровню несимметрии напряжения для однофазных потребителей оборачивается проблемой качества электроэнергии по уровню напряжения: уровень напряжения может быть как повышенный, так и пониженный. В первом случае возникнет проблема быстрого выхода из строя источников освещения, а также существует опасность поломок электрооборудования. Во втором случае будут проблемы с запуском в работу оборудования, проблемы с зажиганием энергосберегающих ламп и недостаточный световой поток от них. Вместе с тем, несимметрия напряжений вызывает дополнительные коммерческие и технические потери электроэнергии.

Однофазные устройства, запитанные от фаз, с большим (отличающимся от номинала) напряжением в результате его несимметрии, подвергаются риску выхода из строя или существенным сокращением своего срока службы.

Для достижения поставленной цели будут решены следующие задачи: произведен анализ современных способов электропитания воздушной линии сигнализации, централизации и блокировки; выполнены и проанализированы экспериментальные замеры показателей качества электрической энергии в воздушной линии сигнализации, централизации и блокировки при различных способах ее подключения к источникам питания.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ ТЯГОВЫХ НАГРУЗОК НА РАБОТУ ВЛ СЦБ

1.1 Обзор существующих в ОАО «РЖД» способов питания ВЛ СЦБ

В настоящее время согласно [1] электроснабжение устройств СЦБ осуществляется от распределительных устройств (РУ) тяговых, трансформаторных подстанций или пунктов питания двумя воздушными (или кабельными) линиями. Одна из этих высоковольтных линий осуществляет основное питание устройств ВЛ СЦБ, вторая – резервное. На участках постоянного тока линией резервного питания является линия продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ), а на участках переменного тока такой линией является линия два провода – рельс (ВЛ ДПР).

Таким образом, устройства СЦБ питаются от одной из двух указанных линий, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Принцип электроснабжения устройств СЦБ в ОАО «РЖД»

Как следует из рисунка 1, все линии, перечисленные выше, являются трехфазными высоковольтными линиями 6 (10), 35 кВ с изолированной нейтралью.

В настоящее время согласно [1] в ОАО «РЖД» предъявляются следующие требования к организации питания устройств СЦБ, а именно:

1. перерыв питания устройств СЦБ, вызванный кратковременным отключением линии, допускается на время не более 1,3 с, в течение которого происходит отключение фидера СЦБ от защиты и автоматическое повторное включение (АПВ) или автоматическое включение резерва (АВР);

2. на всех пунктах питания фидера ВЛ СЦБ и ВЛ ПЭ выполняются раздельными для каждого плеча питания;

3. пункты питания ВЛ СЦБ и ВЛ ПЭ должны быть сфазированы и допускать параллельную работу на период включения линии под нагрузку, а также иметь одинаковое чередование фаз для каждого плеча питания.

Поскольку объектом исследования является высоковольтная линия ВЛ СЦБ, то далее будем рассматривать только ее варианты подключения к источникам питания, а аналогичные вопросы для резервных ВЛ ДПР и ВЛ ПЭ опускаем.

Согласно [2] в настоящее время ВЛ СЦБ можно присоединять к пункту питания одним из следующих способов, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 – Способы присоединения ВЛ СЦБ к пунктам питания

Как следует из рисунка 2 в настоящее время существует три способа присоединения ВЛ СЦБ к пунктам питания:

1. При первом варианте подключения (рис. 2, а) напряжение питающего пункта для устройств СЦБ 220 В повышается до 10 кВ при помощи повышающего трансформатора 0,22/10 кВ и далее передается в линию ВЛ СЦБ 10 кВ. На электрифицированных по системе переменного тока 25 кВ частотой 50 Гц участках питание по этому способу осуществляется от трансформатора собственных нужд тяговой подстанции 27,5/0,22 кВ.

2. Для второго варианта, как показано на рис. 2, б, на питающем пункте используют имеющееся напряжение 10 кВ, причем ВЛ СЦБ подключают через изолирующие трансформаторы (ИТ) напряжением 10/10 кВ.

3. Для третьего варианта, как показано на рис. 2, в, к питающему пункту, который имеет номинальные напряжение 6 кВ, подключается ВЛ СЦБ, которая имеет номинальное напряжение 10 кВ. Для такого варианта ВЛ СЦБ подключают к шинам источника питания 6 кВ через два последовательно соединенных трансформатора: одного понижающего 6/0,4 кВ и другого повышающего 0,4/10 кВ. Такую схему чаще всего применяют при подключении ВЛ СЦБ к трансформаторной подстанции при отсутствии электрификации жд.

Питающие пункты, в которых величина напряжения для питания ВЛ СЦБ не изменяется, называют распределительными (см. рис. 2, б), а пункты питания, для которых это напряжение повышается или понижается, называют трансформаторными (см. рис. 2, в).

Таким образом, согласно [1], высоковольтная линия ВЛ СЦБ может получать питание следующими способами:

1. от трансформаторов собственных нужд тяговых или других подстанций, со стороны низкого напряжения электростанций через повышающие мачтовые подстанции открытого типа или повышающие подстанции закрытого типа;

2. от распределительных устройств электростанций, тяговых подстанций различного назначения напряжением 10 кВ.

В соответствии с типовым проектом на тяговых подстанциях питание от двух фидеров ВЛ СЦБ частотой 50 Гц осуществляется от специального трансформатора сигнализации, централизации и блокировки (ТСЦБ), который представляет собой трансформатор, напряжением 0,22/6(10) кВ, показанный на рисунке 3 [2].

Рисунок 3 – Схемы присоединения ВЛ СЦБ к повышающим

трансформаторам

Если используется схема подключения фидеров ВЛ СЦБ, приведенная на рис. 3, а, то короткие замыкания и различныепросадки напряжения, возникающие на одном фидере ВЛ СЦБ, негативно влияют на нормальную работу смежного фидера ВЛ СЦБ этой же подстанции. Чтобы избежать этого влияния, необходимо на подстанции включить только один фидер ВЛ СЦБ, в следствие чего ухудшится селективная сигнализация однофазного замыкания на землю.

Более совершенной является схема с двумя трансформаторами, применяемая на Западно-Сибирской дороге, приведенная на рис. 3, б. Так как здесь исключена присутствовавшая ранее на рис. 3, а, электрическая связь через общий трансформатор ТСЦБ, то даже при двух включенных фидерах ВЛ СЦБ легко выполнить селективную сигнализацию однофазного замыкания на землю, что является преимуществом данной схемы перед первым вариантом. Кроме того, при таком решении улучшается селективность действия максимальных токовых защит фидеров, питающих устройства СЦБ.

На действующих участках железных дорог при переводе питания рельсовых цепей с 75 на 25 Гц схему пункта питания изменяют на схему, показанную на рис 3, в. В этом случае питание ВЛ СЦБ 50 Гц осуществляется отдельными трансформаторами ТСЦБ, подсоединенными к шинам 220 В через контакторы типа KTB-32. Фидеры ВЛ СЦБ также защищаются контакторами. Опыт эксплуатации этой схемы на российских железных дорогах показал ее высокую надежность [3]. Поэтому, в настоящее время при питании фидеров ВЛ СЦБ через отдельные трансформаторы вместо выключателей применяют контакторы [1,3].

На электрифицированных участках каждая сигнальная точка автоблокировки должна обеспечиваться основным и резервным питанием через отдельные линейные трансформаторы с установкой реле автоматического переключения питания релейного шкафа с одного трансформатора на другой. Для резервного питания сигнальных точек на электрифицированных участках постоянного тока используется ЛЭП продольного энергоснабжения напряжением 10 кВ на опорах контактной сети или иногда на самостоятельных опорах, подключенные к тяговым подстанциям. Аналогичная схема резервного питания выполняется для электрифицированных участков переменного тока с рельсовыми цепями 25 Гц, где наряду с ЛЭП (линией электропередач) продольного энергоснабжения используется система ДПР 27,5 кВ.

Резервные однофазные трансформаторы ОМ (масляные) или более новые ОЛ (литая изоляция), подключенные к ЛЭП продольного энергоснабжения, монтируются на специальных опорах вблизи линии. Резервное питание от системы ДПР 27,5 кВ сигнальные точки получают через комплектные однофазные трансформаторные подстанции с трансформатором ЗНОМ (однофазный заземляемый масляный трансформатор напряжения). Также с помощью КТП (комплектной трансформаторной подстанции) осуществляется резервное питание от ЛЭП продольного электроснабжения 35 кВ.

В целях увеличения надежности электроснабжения целесообразно, чтобы одна тяговая подстанция питала консольно ВЛ СЦБ, а смежная тяговая подстанция – ВЛ ПЭ (или ВЛ ДПР) на этой же фидерной зоне. Тогда при аварийном отключении подстанции, питающей ВЛ СЦБ, напряжение сохранится на ВЛ ПЭ (или ВЛ ДПР), от которой получает резервное питание сигнальные точки. Схема автоматического переключения питания с основной на резервную линию представлена на рис. 4 [3].

Рисунок 4 – Схема автоматического

переключения на резервную линию:

РВН – разрядник вентильный

низковольтный, РШ – разъединитель

шинный, Пр – предохранитель,

А – катушка реле, ПХ – прямой провод,

ОХ – обратный провод

Как следует из рис. 3, в случае отключения ВЛ СЦБ – линии основного питания устройств СЦБ, произойдет автоматическое переключение на резервную линию (ВЛ ДПР), обесточится катушка реле А и через нормально закрытые контакты реле А напряжение от трансформатора резервной линии поступит к устройствам СЦБ [3]. Такое решение позволяет быстро восстановить работу устройств СЦБ с минимальными затратами на время переключения.

Таким образом, произведя анализ существующих в ОАО «РЖД» способов питания ВЛ СЦБ, можем сформулировать следующие выводы:

1. существуют 3 основных типа подключения ВЛ СЦБ к питающим пунктам;

2. целесообразным является питание ВЛ СЦБ от одной тяговой подстанции, а ВЛ ПЭ (или ВЛ ДПР) от другой, смежной тяговой подстанции на этой же фидерной зоне;

3. наилучшими характеристиками с точки зрения надежности электроснабжения обладает схема подключения ВЛ СЦБ к питающим пунктам отдельными трансформаторами ТСЦБ, присоединенными к шинам 220 В пунктов питания через контакторы (рис. 3, в).

Далее перейдем к рассмотрению проблемы негативного влияния тяговой нагрузки на качество электрической энергии.

1.2 Аспекты проблемы влияния тяговой нагрузки на качество электрической энергии

В соответствии с [4] устройства ВЛ СЦБ относятся к потребителям 1 категории, нарушение электроснабжения которых может привести к значительному ущербу и опасности для жизни людей. Низкое качество электроэнергии для таких потребителей может в отдельных случаях стать причиной выхода из строя элементов электроснабжения и системы в целом. Таким образом, к КЭ линий, питающих устройства СЦБ, предъявляются повышенные требования.

В настоящее время согласно ГОСТ 32144-2013 [5], существует одиннадцать основных ПКЭ. Несоответствие этих показателей требованиям норм наносит ущерб за счет преждевременного выхода электрооборудования из строя, нарушений работы систем автоматики и т.п.

Тяговая нагрузка электрифицированных железных дорог переменного тока, оказывает негативное влияние на следующие показатели качества электрической энергии, как показано на рисунке 5 [6].

Рисунок 5 – Аспекты негативного влияния тяговой нагрузки на качество электрической энергии

Согласно заданию на ВКР, в первую очередь необходимо рассмотреть негативное влияние тяговой нагрузки на несимметрию напряжений в ВЛ СЦБ.

Как известно из [7], трехфазная система напряжений считается симметричной, если напряжения на всех фазах одинаковы по величине и по фазе. Причиной несимметрии напряжений, как правило, является неравномерное распределение нагрузки по фазам, создаваемое однофазными нагрузками. Также причиной может стать неполнофазная работа линии или других элементов сети, либо различные параметры линий в разных фазах.

В соответствии с [5] показателями КЭ, относящимися к несимметрии напряжений в трехфазных системах, являются коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности . Значения коэффициента несимметрии по обратной последовательности, усредненные в интервале времени 10 минут, не должны превышать 2% в течении 95% времени и 4% в течении 100% времени интервала в одну неделю.

Расчет коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности, в соответствии с [8], ведут по формуле:

, (1.1)

где – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В; – действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты, В.

Характеристики

Список файлов ВКР