УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НЕТЯГОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Полезная модель относится к области электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог и может быть использовано для улучшения качества электроэнергии при электроснабжении устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) от высоковольтных линий продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ), расположенных на опорах контактной сети, а также для повышения электробезопасности при обслуживании электроустановок нетяговых потребителей железнодорожного транспорта.
Известны системы для электроснабжения устройств железнодорожной автоматики и телемеханики и прочих нетяговых потребителей железнодорожного транспорта от высоковольтных линий, расположенных на опорах контактной сети. На участках с электротягой переменного тока наиболее распространена трёхфазная система «два провода - рельс» (ДПР), состоящая из двух проводов фаз «А» и «В» подключённых к шина с напряжением 27,5 кВ тяговой подстанции. Третьей фазой «С» в системе ДПР является рельсовая сеть. Модернизированным вариантом этой системы является система предложенная в патенте на полезную модель № 42484 отличающаяся тем, что третий провод (фаза «С») также проложен по опорам контактной сети.
На некоторых участках для электроснабжения нетяговых потребителей и резервного питания ЖАТ применяются трёхфазные системы с изолированной нейтралью с напряжением 6(10) или 35 кВ.
Недостатком ДПР является то, что система с большими токами замыкания на землю. В точке замыкания на землю или рельсовую сеть
возникает потенциал достигающий 3,5 кВ, попадающий в устройства ЖАТ, в систему нулевых проводников низковольтной сети и на заземляющие устройствах имеющих металлическую связь с рельсами. Следствием протекания по рельсовой сети как по естественному заземлителю больших сверхтоков и возникающих перенапряжений является порча аппаратуры у низковольтных потребителей сети ДПР и снижение условий электробезопасности при работах на железнодорожных путях и в устройствах ЖАТ.
Практически все комплектные трансформаторные подстанции (КТП), предназначенные для резервного питания устройств ЖАТ имеют выравнивающие контуры заземляющих устройств, соединённые с рельсовой сетью. Наличие большого числа этих выравнивающих контуров с ненормируемым сопротивлением току растекания создаёт дополнительную поперечную асимметрию в электрических сигнальных рельсовых цепях. Это снижает надёжность функционирования ЖАТ и безопасность движения поездов.
Другим недостатком системы ДПР является её продольная и поперечная несимметрия. Следствие этого то она является источником сильного электромагнитного излучения, а от электромагнитного излучения тяговой сети переменного тока в неё самой появляется несимметрия напряжений.
В системе предложенной в патенте №42484 несимметрия напряжений, вызываемая электромагнитным влиянием тяговой сети уменьшена, поскольку все три фазных проводника расположены на опорах контактной сети. Однако она остаётся системой с большими токами замыкания на землю и с неудовлетворительными условиями по электробезопасности.
В трёхфазных трёхпроводных сетях с изолированной нейтралью с напряжением 6(10) кВ на фидерных зонах длиной 40... 60 км отсутствует
возможность передачи достаточной мощности при допустимых отклонениях напряжения. На участках с электротягой переменного тока в проводниках воздушных линий электроснабжения ЖАТ уровень индуктированного из контактной сети напряжения оказывается соизмерим с фазным напряжением этих линий. Это создаёт большое число ложных срабатываний защит от однофазного замыкания на землю.
Недостатком ВЛ расположенных на опорах контактной сети с рабочим напряжением 35 кВ в условиях железнодорожного транспорта является необходимость усиления класса изоляции линии, применения в подвесных гирляндах дополнительных изоляторов. Это удорожает строительство этих ВЛ и создаёт затруднения при эксплуатации в условиях стесненных габаритов железнодорожных линий.
Другим недостатков ВЛ с напряжением 35 кВ является большая распределённая емкостная мощность. При малой активной нагрузке потребителей распределённой вдоль ВЛ, и наличии большого числа находящихся в режиме холостого хода включённых трансформаторов резервного питания ЖАТ, наличие значительной емкостной мощности создаёт условия для возникновения резонансных явлений и аварийных режимов.
Целью настоящего предложения является создание устройства для электроснабжения нетяговых потребителей и устройств ЖАТ железных дорог, которое позволит использовать уже имеющееся оборудование трёхфазной системы ДПР на напряжение 27,5 кВ, уменьшить ток однофазного замыкания на землю, в режиме малой нагрузки потребителей уменьшить вероятность возникновения резонансных явлений, обеспечить передачу на всю длину фидерной зоны достаточной для железнодорожных нетяговых потребителей мощности при допустимых отклонениях напряжения, и при этом избавиться от обязательного присоединения к рельсовой сети выравнивающих контуров КТП.
Сущность предлагаемого устройства поясняется прилагаемым рисунком (см. фиг. 1), на котором изображена схема предлагаемого устройства.
На тяговой подстанции переменного тока тяговый трансформатор 1 имеет две вторичные трёхфазные обмотки, тяговую и районную. Фаза «А» 2 и фаза «В» 3 тяговой обмотки с напряжением 27,5 кВ подключены к фидерам контактной сети и двум проводникам системы ДПР 5. Фаза «С» подключена к рельсовой сети. К шинам районной обмотки подключаются фидера 7 прочих нетяговых потребителей подстанции.
В данной полезной модели предлагается к районной обмотке тягового трансформатора подключить первичную обмотку силового трёхфазного трансформатора 8, а от вторичной обмотки с напряжением 27,5 кВ, запитать трёхфазную трёхпроводную высоковольтную линию продольного электроснабжения 9, работающую в режиме с изолированной нейтралью и расположенную на опорах контактной сети, получаемую путём дополнения двух проводников ДПР третьим изолированным от земли проводником, при этом на КТП, имеющих все высоковольтные выводы первичной обмотки на напряжение 27,5 кВ, фаза «С» отключается от рельсовой сети и подключается в третьему проводнику ВЛ ПЭ.