СПОСОБ ПЕРЕТОКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЯГОВОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОГО ТРАНСПОРТА ЧЕРЕЗ КОММУНАЛЬНУЮ СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
METHOD OF ELECTRICAL ENERGY TRANSFER IN DIRECT-CURRENT ELECTRIC-TRACTION NETWORK OF URBAN ELECTRIFIED TRANSPORT THROUGH MUNICIPAL ALTERNATING-CURRENT NETWORK

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам городского электроснабжения, и может быть использовано в объединенных сетях коммунального хозяйства и городского электрифицированного транспорта.
Известен способ регулирования напряжения на высокой стороне городской трансформаторной подстанции путем переключения отпаек механическим переключателем. Этот способ применим только при отключенной подстанции. Такой способ изменения напряжения получил название «переключение без возбуждения» (ПБВ). (см. Сергеенков Б.Н. и др. Электрические машины: Трансформаторы: Учеб. пособие для электромех. спец. вузов. / Б.Н.Сергеенков, В.М.Киселев, Н.А.Акимова; Под ред. И.П.Копылова. М.: Высш. шк., 1989, с.280).
Этот способ применяется крайне редко, может быть раз в несколько лет, в случае, если существенно изменилась мощность потребителей в микрорайоне или изменилась схема электроснабжения. Его применяют для выравнивания напряжения у потребителей, однако, но он не применим для стабилизации напряжения.
Наиболее близким к предлагаемому является способ перераспределения энергии за счет объединения электрических сетей при помощи инверторов и вольтодобавочных трансформаторов (Патент РФ на полезную модель №108236 от 02.02.2011 г., H02J 5/00, / В.С.Климаш, Ю.М.Иньков, Д.В.Пименов (Россия)). Этот способ позволяет передавать энергию как из тяговой сети в коммунальную, так и наоборот. Направление передачи зависит от уровня напряжения на входе коммунальной подстанции и не зависит от нагрузки и величины потребляемой мощности в тяговой сети. Так, например, в процессе стабилизации напряжения на входе коммунальных трансформаторных подстанций и у потребителей, при понижении напряжения в коммунальной сети установленное на трансформаторной подстанции вольтодобавочное устройство работает в режиме вольтоприбавления, потребляя энергию из тяговой сети, а когда напряжение наоборот повышенное, то работает в режиме вольтовычитания, отдавая энергию в тяговую сеть (см. Климаш B.C. Вольтодобавочные устройства для компенсации отклонений напряжения и реактивной энергии с амплитудным, импульсным и фазовым регулированием: Монография.- Владивосток: Дальнаука, 2002, с.53).
Недостатком этого способа является то, что при таком перераспределении энергии между сетями улучшение качества напряжения будет только у коммунальных потребителей.
Задачей предложенного способа является улучшение качества напряжения как в коммунальной, так и в тяговой сети за счет перевода вольтодобавочных устройств на участках пониженного напряжения в тяговой сети в режим потребления энергии из коммунальной сети, и в режим передачи энергии в коммунальную сеть на участках повышенного напряжения тяговой сети. При этом по мере удаления от участков с повышенным напряжением в тяговой сети к участкам с пониженным напряжением в тяговой сети равномерно уменьшается потребление энергии из тяговой сети с последующим равномерным увеличением передачи энергии из коммунальной сети в тяговую сеть.
Поставленная задача решается за счет того, что при перераспределении электрической энергии между коммунальной сетью переменного тока и тяговой сетью постоянного тока городского электрифицированного транспорта, объединенных через вольтодобавочные трансформаторы с вторичными обмотками, подключенными через инверторы к тяговой сети и с первичными обмотками, включенными в цепь первичных обмоток соответствующих главных трансформаторов коммунальных трансформаторных подстанций, которые выполнены с отпайками и механическим переключателем этих отпаек для изменения коэффициента трансформации, причем с учетом снижения напряжения в конце тяговой сети его значение в начале, подключенном к выходу тяговой подстанции, устанавливается повышенным, введено изменение коэффициента трансформации главного трансформатора коммунальной трансформаторной подстанции, расположенной и подключенной в начале тяговой сети, устанавливается переключателем отпаек на повышенное значение, а коэффициент трансформации главного трансформатора коммунальной трансформаторной подстанции, расположенной и подключенной в конце тяговой сети, устанавливается переключателем отпаек на пониженное значение, при этом участки подключения к тяговой сети остальных коммунальных трансформаторных подстанций выбираются с учетом шага изменения коэффициента трансформации и числа подключаемых коммунальных трансформаторных подстанций, а коэффициенты трансформации этих коммунальных трансформаторных подстанций уменьшаются относительно номинального значения от повышенного до пониженного по мере удаления от начала к концу тяговой сети.
В результате решения поставленной задачи будет улучшено качество напряжения питания как коммунальных потребителей, так и городского электрифицированного транспорта.
Сущность заявленного способа поясняется нижеприведенным описанием и прилагаемым к нему чертежом, где показана схема энергоснабжения с вольтодобавочными устройствами и механическими переключателями отпаек, при помощи которых реализуется данный способ.
На чертеже введены следующие обозначения: тяговая подстанция (1), секция контактной сети (2), транспортные средства (3, 4), коммунальные трансформаторные подстанции (5, 6, 7), вольтодобавочные устройства (8, 9, 10) с вольтодобавочным трансформатором (11), инвертором напряжения (12), индуктивно-емкостным фильтром (13); главные трансформаторы трансформаторных подстанций (14, 15, 16) с механическими переключателями отпаек, потребители коммунальной сети (17, 18, 19).
Способ осуществляют следующим образом. На коммунальных трансформаторных подстанциях, расположенных вблизи от тяговой подстанции, с помощью механического переключателя отпаек устанавливают максимальный коэффициент трансформации, при котором напряжение в коммунальной сети будет понижено и вольтодобавочное устройство будет работать в режиме вольтоприбавления, потребляя энергию из тяговой сети, дополнительно загружая ее и снижая в ней напряжение. Одновременно вольтодобавочные устройства, работая в режиме стабилизатора напряжения потребителей, повышают напряжение на входе и выходе коммунальных трансформаторных подстанций. На удаленных от тяговой подстанции коммунальных трансформаторных подстанциях коэффициент трансформации главных трансформаторов устанавливают на минимальное значение, при котором напряжение в коммунальной сети будет повышенным, и вольтодобавочное устройство, стабилизируя напряжение, будет работать в режиме вольтовычета, при этом отдавая энергию из коммунальной сети в тяговую сеть.
В зависимости от длины линии коэффициенты трансформации равномерно изменяют, причем от начала до середины их уменьшают относительно номинального значения, а от середины к концу увеличивают.
Предлагаемый способ, как более совершенный, предназначается для использования в объединенной системе энергоснабжения коммунальных и тяговых сетей городского электрифицированного транспорта без значительных капитальных вложений.