ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к тяговому электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности, к фильтрокомпенсирующим установкам для компенсации реактивной мощности и снижения гармоник напряжения в тяговых сетях переменного тока.
В настоящее время в тяговых сетях в установках поперечной емкостной компенсации и фильтрокомпенсирующих установках для ограничения перенапряжений при коммутации применяются схемы с пусковыми резисторами [1, 2, 3]. В таких схемах пусковой резистор шунтируется высоковольтным вакуумным выключателем. Известны также схемы фильтрокомпенсирующих установок [1, 2, 3] с применением демпфирующих резистивных цепей, для подключения которых также используется высоковольтный вакуумный выключатель.
Принимаем за прототип полезную модель [4]: фильтрокомпенсирующая установка в системе тягового электроснабжения переменного тока подключенными между шиной 27,5 кВ и рельсом, в которой последовательно соединены однофазный выключатель с блок-контактами, конденсаторная батарея, реактор и демпфирующий резистор, ограничивающий броски тока и напряжения при включении и отключении установки. Кроме того, в прототип к полезной модели добавим цепь с демпфирующим резистором, подключенным к точке нулевого потенциала конденсаторной батареи относительно рельса [5].
Недостаток прототипа. При введении ФКУ в штатный режим в процессе ее включения шунтируют пусковой резистор секции выключателем 10 кВ. Также для введения в работу демпфирущей цепи используется выключатель 10 кВ. Так как отечественная промышленность серийно изготавливает трехфазные выключатели [6], то применяют два трехфазных выключателя - один для шунтирования пускового резистора, другой - для подключения демпфирующего резистора. Поэтому логично вместо двух выключателей использовать один.
Цель полезной модели: упрощение схемы ФКУ за счет уменьшения числа трехфазных выключателей. Предлагается вместо двух трехфазных выключателей в схеме использовать один трехфазный выключатель, не изменяя технологии работы схемы, причем использовать только два полюса трехфазного выключателя.
Для этого введен двухполюсный выключатель, первый вывод первого полюса которого подключен ко второму выводу цепи из последовательно соединенных конденсатора и демпфирующего резистора, а первый вывод второго полюса подключен к точке соединения реактора и пускового резистора, вторые выводы первого и второго полюсов соединены и подключены к рельсу, и блок управления с кнопками включения «Вкл» и отключения «Откл» ФКУ, причем:
- в цепь включения однофазного выключателя включена цепь из последовательно соединенных первого замыкающего контакта кнопки включения «Вкл» ФКУ и первого размыкающего блок-контакта трехфазного выключателя;
- в цепь отключения однофазного выключателя включена цепь из последовательно соединенных первого замыкающего контакта кнопки отключения «Откл» ФКУ и второго размыкающего блок-контакта трехфазного выключателя;
- в цепь отключения трехфазного выключателя включена цепь из параллельно включенных второго замыкающего контакта кнопки включения «Вкл» ФКУ и второго замыкающего контакта кнопки отключения «Откл» ФКУ;
- в цепь включения трехфазного выключателя включена цепь из замыкающего блок-контакта однофазного выключателя.
В качестве выключателя с двумя полюсами целесообразно использовать трехфазный выключатель.
Схема фильтрокомпенсирующей установки представлена на рисунке, на котором обозначены:
1 - шина 27,5 кВ.
2 - рельсы.
3 - КУ.
4 - однофазный выключатель.
5, 6 - конденсаторные батареи.
7 - конденсаторная батарея демпфирующего устройства ФКУ.
8 - реактор.
9 - демпфирующий резистор ФКУ.
10 - пусковой резистор ФКУ.
11 - трехфазный выключатель.
12 - блок управления ФКУ.
13, 14 - первый и второй замыкающие контакты кнопки «Откл» отключения ФКУ.
15, 16 - первый и второй замыкающие контакты кнопки «Вкл» включения ФКУ.
17, 18 - размыкающие блок-контакты трехфазного выключателя.
19 - замыкающий блок-контакт однофазного выключателя.
Все выключатели выполняются вакуумными. Все блок-контакты выключателей выполнены с задержкой на срабатывание (со временем около ОД сек).
Полезная модель работает следующим образом. Исходное положение - ФКУ отключена (однофазный выключатель 4 отключен).
При подаче команды включения «Вкл» ФКУ происходят переключения выключателей блоком управления 12 в следующей последовательности:
- Отключается трехфазный выключатель 11 по цепи со вторым замыкающим контактом 16 кнопки «Вкл» ФКУ. Тем самым пусковой резистор 10 вводится в силовую цепь ФКУ.
- Включается однофазный выключатель 4 по цепи с последовательно соединенными первым замыкающим контактом 15 кнопки «Вкл» ФКУ и первым замыкающим блок-контактом 18 трехфазного выключателя 11.
- Включается трехфазный выключатель 11 по цепи с замыкающим блок-контактом 19 однофазного выключателя 4.
При подаче команды отключения «Откл» ФКУ происходят переключения выключателей блоком управления 12 КУ в следующей последовательности:
- Отключается трехфазный выключатель 11 по цепи со вторым замыкающим контактом 14 кнопки «Откл» ФКУ. Тем самым пусковой резистор 10 вводится в силовую цепь ФКУ.
- Отключается однофазный выключатель 4 по цепи из последовательно соединенных первого замыкающего контакта 13 кнопки «Откл» ФКУ и второго размыкающего блок-контакта 17 трехфазного выключателя 11.
Особенностью рассматриваемой ФКУ является возможность широкого применения как самостоятельно (при резонансной настройке на частоту 150 Гц), так и в составе многосекционных ФКУ (при этом каждую секцию, представляющую собой рассматриваемую ФКУ, необходимо настраивать на необходимые частоты (150 Гц, 250 Гц, 350 Гц, и т.д.)).
Технико-экономический эффект определяется упрощением конструкции КУ за счет уменьшения числа выключателей для шунтирования пускового и подключения демпфирующего резисторов - применением одного трехфазного выключателя вместо двух.
Источники информации
1. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1983. - 183 с
2. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог: монография. - М. МИИТ, 2012. - 211 с.
3. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемая установка поперечной емкостной компенсации для тяговых сетей переменного тока. Электро, №6 - 2009, с. 29-36.
4. Полезная модель №103330 Установка поперечной емкостной компенсации в системе тягового электроснабжения переменного тока (авторы Герман Л.А., Серебряков А.С., Кващук В.А). Заявка №2010144666 от 01.11.2010. Опубл. 10.04.2011
5. Герман Л.А., Серебряков А.С., Гончаренко В.П., Мизинцев В.А. Эффективность фильтрокомпенсирующих устройств в тяговой сети переменного тока. Вестник ВНИИЖТ, №5 - 2013.
6. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО РЖД, филиал «ПКБ по электрификации железных дорог» - М.: «Трансиздат», 2004 г. - 384 с