СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

Полезная модель относится к системам электроснабжения городского электрического транспорта, в частности к тяговой сети постоянного тока электрифицированного транспорта и может быть использовано в тяговых сетях городского наземного транспорта.
В настоящее время на предприятиях горэлектротранспорта в России не используются мероприятия по снижению потерь. В отрасли бытует мнение, что поскольку на тяговых подстанциях к силовым трансформаторам присоединены мощные выпрямительные блоки постоянного тока, от которых питаются электродвигатели постоянного тока трамваев и троллейбусов, то реактивная мощность двигателями постоянного тока не потребляется.
В системах электроснабжения городского электрического транспорта вдоль линий размещаются тяговые подстанции, которые получают из сетей переменное напряжение и преобразуют его посредством выпрямительных блоков в постоянное напряжение для подачи в контактную сеть (см., например, книгу Загайнов И.А, Финкельштейн Б.С. «Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса» стр.10-11, 247-249, 253-254 М.: Транспорт, 1978 г. и книгу Ефремов И.С., и др. «Технические средства городского электрического транспорта» - М.: Высш. шк., 1985 стр. 135-137, 199-201, 207-208).
Наиболее близкой по технической сущности является система электроснабжения городского электрического транспорта, содержащая источник переменного напряжения, понижающую подстанцию, связанную посредством кабельных питающих линий с расположенными по маршруту электротранспорта тяговыми подстанциями, состоящими из выпрямительного блока и силового трансформатора, (см. книгу Ефремов И.С., и др. «Технические средства городского электрического транспорта» - М.: Высш. шк., 1985 стр. 135-137, 199-201, 207-208).
В известных системах электроснабжения нагрузка тяговой подстанции и питающей линии меняется непрерывно, и ее изменение носит случайный характер. Нагрузки отдельных фаз в процессе работы тяговых подстанций также меняются случайно, так как нагрузка тяговой подстанции складывается из большого числа нагрузок потребителей, которые меняются случайно.
Силовой трансформатор тяговой подстанции является потребителем реактивной мощности, которая в разных режимах может колебаться от 5 до 15%. Известные системы обеспечивают стабильность работы в случае какой-либо аварии на конкретной подстанции, так как другие участки линии остаются запитанными от соседних тяговых подстанций.
Общим недостатком известных систем электроснабжения городского электрического транспорта является значительные потери в системе электроснабжения городского электрического транспорта, обусловленные затратами энергии на создание электромагнитного поля силовых трансформаторов. Недостатком является также постоянная работа силовых трансформаторов тяговых подстанций независимо от загрузки их тяговым электротранспортом и времени суток, что вызывает дополнительные потери электроэнергии в тяговой сети и нерациональное ее использование.
Технический результат заключается в снижении потерь в системе электроснабжения городского электрического транспорта путем компенсации реактивной энергии на тяговых подстанциях системы, а также более рациональным использованием электроэнергии с повышением ее качества за счет увеличения Cos Fi на стороне 0,66 кВ.
Технический результат достигается тем, что в системе электроснабжения городского электрического транспорта, содержащей источник переменного напряжения, понижающую подстанцию, связанную посредством кабельных питающих линий с расположенными по маршруту электротранспорта тяговыми подстанциями, состоящими из выпрямительного блока и силового трансформатора, согласно полезной модели каждая тяговая подстанция снабжена установленным между выпрямительным блоком и силовым трансформатором устройством компенсации реактивной мощности, состоящим из двух трансформаторов тока, подключенных к входу суммирующего трансформатора тока, выход которого подсоединен к токовому входу контроллера управления системой компенсации реактивной мощности, выходы которого подключены к набору силовых конденсаторов, каждый из которых подключен посредством контактора к вводным шинам выпрямительного блока.
Технический результат обеспечивается принудительной компенсацией реактивной мощности сети набором силовых конденсаторов путем синхронизации подачи емкостной составляющей тока в сеть по всем фазам одновременно путем управляющего воздействия контроллера управления системой компенсации реактивной мощности, обеспечивающего контроль за правильным включением ступеней регулирования реактивной мощности и управление включением контакторов, подключающих набор силовых конденсаторов, присоединенных к общей силовой электросети тяговой подстанции.
На фиг. 1 изображена общая структурная схема системы электроснабжения городского электрического транспорта; на фиг. 2 представлена функциональная схема тяговой подстанции заявляемой системы.
Система электроснабжения городского электрического транспорта, содержит источник переменного напряжения 1, понижающую подстанцию 2, связанную посредством кабельных питающих линий 3 с расположенными по маршруту электротранспорта 4 тяговыми подстанциями 5 для последующей подачи постоянного тока в контактные провода электротранспорта 6. Тяговая подстанция 5 снабжена установленным между выпрямительным блоком 7 и силовым трансформатором 8 устройством компенсации реактивной мощности 9, состоящим из двух трансформаторов тока 10, 11, подключенных к входу суммирующего трансформатора тока 12, выход которого подсоединен к токовому входу контроллера управления системой компенсации реактивной мощности 13, выходы которого подключены к набору силовых конденсаторов 14, каждый из которых подключен посредством контактора 15 к вводным шинам выпрямительного блока 7.
Система электроснабжения городского электрического транспорта работает следующим образом.
В системе электроснабжения городского электрического транспорта электроэнергию переменного тока передают от понижающей подстанции 2 на расположенные на маршруте электротранспорта 4 тяговые подстанции 5 для преобразования в электроэнергию постоянного тока, которую по кабельным питающим линиям подают в контактные провода электротранспорта 6. Переменное напряжение, поступающее на тяговую подстанцию 5, передается от силового трансформатора 8 по двум силовым кабелям на выпрямительный блок 7, при этом на каждом кабеле установлены трансформаторы тока 10 и 11, выходные сигналы с которых подаются на вход суммирующего трансформатора тока 12, с выхода которого измеренный суммированный токовый сигнал подается на вход контроллера управления системой компенсации реактивной мощности 13 устройства компенсации реактивной мощности 9, с помощью которого сравнивается вектор тока и вектор напряжения.
При этом в случае, если вектор тока отстает по фазе на 90 градусов, то посредством контроллера управления системой компенсации реактивной мощности 13 подается команда на включение ступеней регулирования реактивной мощности путем включения катушек контакторов 15, коммутирующих непосредственно набор силовых конденсаторов 14, подключенных к вводным шинам выпрямительного блока 7.
В устройстве компенсации реактивной мощности 9 для измерения значения реактивного тока используется два трансформатора тока 10 и 11, подключенных к силовым кабелям, идущим от шип силового трансформатора 8 к выпрямительным блокам 7 таким образом, что токовый сигнал с выхода каждого трансформатора тока 10 и 11 поступает на вход суммирующего трансформатора тока 12, выходной сигнал с которого в свою очередь поступает на вход контроллера управления системой компенсации реактивной мощности 13, который определяет количество компенсируемой реактивной мощности и включает соответственно этому нужную по мощности ступень регулирования устройства компенсации реактивной мощности 9.
Предлагаемая система электроснабжения городского электрического транспорта позволяет снизить потери в системе электроснабжения посредством применения на тяговой подстанции устройства для компенсации реактивной мощности, которое обеспечивает в автоматическом режиме компенсацию реактивной мощности. Компенсации реактивной мощности состоит в разгрузке силовых трансформаторов тяговых подстанций, снижении потерь в силовых трансформаторах и отходящих кабелях, повышении качества питающего напряжения за счет устранения провалов и скачков напряжения, повышении статической устойчивости электросети, повышении Cos Fi до нормативного значения не ниже 0,95, экономии 2-3% электроэнергии, расходуемой на работу горэлектротранспорта.