УСТРОЙСТВО МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ В ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности, к устройствам поперечной емкостной компенсации (КУ) в тяговой сети переменного тока систем 25 и 2×25 кВ железных дорог.
Известно устройство двухступенчатой однофазной поперечной емкостной компенсации (КУ) в тяговой сети переменного тока 25 кВ [1, рис7], состоящей из двух секций мощностью Q1 и Q2.
Принимаем за прототип схему из [1, рис.7], но без устройства форсировки (то-есть, без выключателей 4 в рассматриваемой схеме прототипа).
Устройство многоступенчатой поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока, содержащее две секции, первая секция содержит первый выключатель, первый вывод которого подключен к шине 27,5 кВ, а второй вывод подключен к первому выводу первой конденсаторной батареи, второй вывод первой конденсаторной батареи подключен к первому выводу первого реактора, второй вывод которого подключен к рельсу, причем параллельно первому выключателю включена первая демпфирующая цепь из последовательно соединенных второго выключателя и первого резистора, вторая секция содержит третий выключатель, первый вывод которого подключен к шине 27,5 кВ, а второй вывод подключен к первому выводу второй конденсаторной батареи, второй вывод второй конденсаторной батареи подключен к первому выводу второго реактора, причем параллельно третьему выключателю включена вторая демпфирующая цепь из последовательно соединенных четвертого выключателя и второго резистора.
Если в КУ две секции, то можно сформировать три ступени мощности КУ: например, Q1=3 Мвар (первая ступень), Q2=4 Мвар (вторая ступень), тогда третья ступень Q1+Q2=7 Мвар.
Недостаток прототипа - ограниченное число ступеней, приводящее к ограниченному регулированию мощности КУ.
Более того, известно затруднение [2] формировать ступени КУ с малой мощностью в связи с ограниченной номенклатурой реакторов КУ.
Цель полезной модели - повышение эффективности устройства за счет увеличения числа ступеней мощности КУ без увеличения числа секций.
Для достижения указанной цели необходимо для получения дополнительной ступени минимальной мощности КУ соединить две секции КУ последовательно..
Указанное реализовано в Полезной модели следующим образом. В прототип введен переключатель, обеспечивающий переключение секций в режимы последовательного и параллельного соединения.
Другими словами, в указанное устройство многоступенчатой поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока введен переключатель с замыкающим и размыкающим контактами, имеющими общий вывод, подключенный ко второму выводу второго реактора, причем второй вывод размыкающего контакта переключателя подключен ко первому выводу первой конденсаторной батареи, а второй вывод замыкающего контакта переключателя подключен к рельсу.
В результате из двух секций КУ можно сформировать четыре ступени мощности КУ.
Схема полезной модели представлена на рисунке.
1 и 2 - 1-ая и 2-ая секции КУ;
3 - шины 27,5 кВ;
4 - рельс.
1-ая секция содержит:
5 - первый выключатель;
6 - второй выключатель первой демпфирующей цепи;
7 - первый резистор;
8 - первая конденсаторная батарея;
9- первый реактор.
2-ая секция содержит:
10 - третий выключатель;
11 - четвертый выключатель второй демпфирующей цепи;
12 - второй резистор;
13 - вторая конденсаторная батарея;
14 - второй реактор;
15 - переключатель с размыкающим (16) и замыкающим (17) контактами.
Переключатель 15 работает в безтоковую паузу, то-есть переключается при отсутствии тока.
Схема работает следующим образом. Покажем последовательное формирование четырех ступеней мощности КУ.
Исходная схема: КУ отключена, то-есть выключатели 5, 6, 10, 11 - отключены. Пусть мощность первой и второй секций Q1=3 Мвар и Q2=4 Мвар.
Первая ступень мощности. Переключатель 15 замыкает размыкающий контакт 16, включают выключатели 11, а затем 10, после чего отключают выключатель 11. Таким образом, в работе находится ступень с наименьшей мощностью, так как секции 1 и 2 включены последовательно.
Мощность первой ступени Qст1=(Q1·Q2)/Q1+Q2)=1,7 Мвар
Вторая ступень мощности. Исходная схема - включена первая ступень.
Включается выключатель 11, а затем отключаются выключатели 10 и 11. Таким образом включена 1-ая секция, мощность второй ступени - Qст2=3 Мвар.
Третья ступень мощности. Исходная схема - включена вторая ступень.
Переключателем 15 замыкаем замыкающий контакт 17 и включаем последовательно выключатели 11 и 10. Затем отключаем выключатель 11. Тем самым подключили вторую секцию КУ.
Далее включаем выключатель 6 и затем последовательно отключаем выключатели 5 и 6. Таким образом отключаем секцию 1 и в работе остается секция 2. Мощность третьей ступени - Qст3=4 Мвар.
Четвертая ступень мощности. Исходная схема - включена третья ступень.
Включаем последовательно выключатели 5 и 6, и затем отключаем выключатель 6. Таким образом в работе находятся две секции КУ, мощность четвертой секции Qст4=7 Мвар.
Как видно, при всех переключениях участвуют демпфирующие цепи, поэтому процесс переключений происходит при допустимых бросках тока и напряжения [2].
Технико-экономический эффект проявляется в том, что при введении четвертой ступени мощности КУ будет большее соответствие мощности КУ мощности изменяющейся тяговой нагрузке. Это приведет к дополнительному снижению потерь электроэнергии и улучшению режима напряжения в контактной сети.
Литература
1. Герман Л.А., Серебряков А.С., Дулепов Д.Е. Переключаемая установка поперечной емкостной компенсации в тяговых сетях переменного тока. Электро №3, 2011, с 35-39.
2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983 - 183 с.