СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к электрификации железных дорог, в частности, к применению конденсаторных накопителей большой энергоемкости для повышения надежности, экономичности, пропускной, провозной и нагрузочной способности системы электроснабжения железных дорог постоянного тока.
Известна система электроснабжения железных дорог постоянного тока, содержащая понижающий трансформатор, контактную сеть, ходовой рельс, преобразователь, трехфазную линию повышенного напряжения переменного тока, к которой подключены выводы вторичной обмотки понижающего трансформатора и входы преобразователя, выходы которого подключены к контактной сети и ходовому рельсу, а преобразователь содержит трансформатор, выводы первичной обмотки которого являются входами преобразователя, выводы вторичной обмотки подключены к входам управляемого выпрямителя, выходы которого являются выходами преобразователя, а выводы первичной обмотки понижающего трансформатора подключены к сети внешнего электроснабжения (патент РФ №38692, МПК: B60M 3/00, опубл. 10.07.2004 г.) - аналог.
Недостатком известного решения является использование дополнительного преобразователя, подключаемого к системе повышенного трехфазного напряжения, что требует больших капитальных затрат и снижает, надежность работы, провозную и пропускную способность железной дороги.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение надежности, пропускной, провозной и нагрузочной способности системы электроснабжения линии железных дорог постоянного тока, при одновременном повышении экономичности.
Указанный технический результат, достигается тем, что система электроснабжения железных дорог постоянного тока, содержит трехфазную внешнюю линию повышенного напряжения с подключенными к ней понижающими трансформаторами, выходы которых подключены к выпрямительным агрегатам, минус которых подключен к ходовому рельсу, а плюс - к контактному проводу, к которому подключены накопители энергии, например, в виде батареи, подключенной минусом к ходовому рельсу и которая на разряд подключается тиристором к контактному проводу. Система, характеризуется тем, что батарея накопительной энергии подключена к контактному проводу через диод, ключ и, закорачиваемый выключателем, зарядно-разрядный резистор.
Как известно при значительном удалении от питающей тяговой подстанции, а при двустороннем питании в середине фидерной зоны, будет наблюдаться снижение питающего напряжения на нагрузке, т.е. на электроподвижном составе. Снижение этого напряжения связано с потерями в контактном проводе и ходовых рельсах, причем, чем более мощная нагрузка, тем больше потери напряжения. По этой причине затрудняется движение по старым линиям железных дорог тяжеловесных и скоростных поездов.
Одним из вариантов решения данной проблемы является использование конденсаторных накопителей большой энергоемкости (батарей накопительной энергии).
Заявляемое решение представлено на фиг.1, где изображена его общая схема.
Заявляемая система электроснабжения железных дорог постоянного тока, содержит тяговые подстанции 1 и 2, трехфазную внешнюю линию повышенного напряжения 3 с подключенными к ней понижающими трансформаторами 4 и 5, выходы которых подключены к выпрямительным агрегатам 6 и 7, минус которых подключен к ходовому рельсу 8, а плюс - к контактному проводу 9. К контактному проводу 9 подключена батарея накопительной энергии 10, подключенная минусом к ходовому рельсу 8. Батарея накопительной энергии 10 выполнена с возможностью подключения на разряд к контактному проводу 9 посредством тиристора 11. Батарея накопительной энергии 10 подключена к контактному проводу 9 через диод 15, ключ 12 и, закорачиваемый выключателем 13, зарядно-разрядный резистор 14.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При включении тяговых подстанций 1 и 2 и подачи напряжения к контактному проводу 9 (в контактную сеть), включают ключ 12, подключая зарядно-разрядный резистор (сопротивление) 14 и батарею накопительной энергии 10 к контактной сети через диод 11. Ранее батарея конденсаторов находилась в разреженном состоянии и была закорочена на зарядно-разрядный резистор (сопротивление) 14. При достижении зарядного напряжения Uc величины, достаточной для продолжения заряда накопителей без ограничивающего сопротивления зарядно-разрядный резистора 14, происходит его закорачивание выключателем (контактором) 13. В дальнейшем заряд батареи накопительной энергии происходит до максимального напряжения в контактной сети, при этом часть энергии возникающей при режимах рекуперации подвижного состава также поступает в накопители энергии. При движении подвижного состава по линии и нахождении его вблизи места наибольшего снижения напряжения Uk ниже установленных норм, происходит включение тиристора 11. В результате, напряжение в контактной сети возрастает и поддерживается до разряда батарей накопительной энергии до уровня напряжения контактной сети, при котором напряжение в накопителях будет ниже напряжения сети, или происходит отключение нагрузки 16, когда прекращается ток через тиристор 11 и он закрывается. Далее повторяется процесс заряда конденсаторных накопителей (батареи накопительной энергии). Для перевода системы в нерабочее состояние размыкают закорачиваемый выключатель 13, а ключ 12 замыкают на землю (ходовой рельс) и конденсаторные накопители разряжаются.
Таких устройств на линии можно устанавливать несколько, что определяется параметрами линии и экономической целесообразностью.
Необходимо отметить, что батарея накопительной энергии будет воспринимать и снижать все возникающие в сети перенапряжения, включая грозовые разряды, а дозаряд ее будет происходить при наличии номинального или повышенного напряжения в контактной сети, тем самым выравнивая потребление энергии из внешней энергосистемы и снижая уровни пиковых нагрузок.