УСТРОЙСТВО ПРОДОЛЬНОЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности, к устройствам автоматизации установок продольной емкостной компенсации систем 25 и 2×25 кВ тягового электроснабжения железных дорог.
Известно устройство продольной емкостной компенсации тяговой подстанции переменного тока (УПК) [1, рис.16, а], состоящее из двух секций, вторая из которых подключается через коммутационный аппарат при включении второго силового трансформатора. Как правило, УПК включают в отсасывающую линию тяговой подстанции [2].
Недостаток прототипа: включение (отключение) очередной секции происходит при шунтировании УПК путем дистанционного включения коммутационного аппарата.
При включении и отключении емкостного тока коммутационным аппаратом (например, выключателем) происходят броски тока и напряжения, и поэтому в настоящее время шунтирование УПК выполнено для исключения опасных токов и напряжений при работе конденсаторов. Кроме того, схема не контролирует режим по току УПК. Для переключения УПК требуется оперативный персонал. Таким образом, существующая схема УПК затрудняет ее автоматизацию.
Цель полезной модели - автоматизировать процесс регулирования параметров УПК путем надежного подключения (отключения) секции конденсаторной батареи в зависимости от режима работы системы тягового электроснабжения.
Указанный режим определяется двумя характеристиками: значением тока нагрузки тяговой подстанции, то есть током, протекающем по отсасывающей линии. В настоящее время принято включать УПК в отсасывающую линию тяговой подстанции, поэтому ток УПК равен току отсасывающей линии.
При увеличении тока сверх номинального для силового трансформатора или при включении второго силового трансформатора, когда уменьшается индуктивное сопротивление подстанции, необходимо подключить вторую секцию УПК. В результате номинальный ток УПК увеличится, а номинальное сопротивление УПК уменьшится и станет соответствовать сопротивлению подстанции.
Итак, при регулировании мощности УПК следует выполнить надежным процесс включения (отключения) УПК и выбрать параметры регулирования мощности УПК.
В соответствии с прототипом [1, рис.16, а] рассматривается устройство продольной емкостной компенсации тяговой подстанции переменного тока, содержащее два силовых трехфазных трансформатора, первичная обмотка которых через выключатели с блок - контактами соединена с шинами 110(220) кВ, а вторичная обмотка этих трансформаторов соединена с шинами 27,5 кВ контактной сети и отсасывающей линии, которая через трансформатор тока соединена с рельсами двумя параллельно соединенными цепями, состоящими из первой секции конденсаторной батареи и второй секции конденсаторной батареи с последовательно соединенным первым выключателем продольной емкостной компенсации с приводом, подключенным к оперативному напряжению 220 В через кнопки дистанционного включения и отключения, а между отсасывающей линией и рельсами подключены параллельно соединенные первичная обмотка трансформатора напряжения и второй выключатель продольной емкостной компенсации,
Для реализации цели полезной модели в устройство вводится тиристорный ключ с блоком включения-отключения, токовое реле трансформатора тока с замыкающим и размыкающим контактами, блок контроля перехода кривой напряжения через нуль, соединяющий вторичную обмотку трансформатора напряжения с блоком включения-отключения тиристорного ключа, блок автоматического управления тиристорным ключом и первым выключателем продольной емкостной компенсации с промежуточными реле автоматического включения и отключения и реле времени, причем в этом блоке промежуточное реле автоматического включения подключается к оперативному напряжению 220 В через замыкающий контакт реле тока, параллельному которому включена цепь из последовательно соединенных замыкающих блок-контактов выключателей первого и второго силовых трансформаторов, а промежуточное реле автоматического отключения подключено к оперативному напряжению через последовательно соединенные размыкающие контакты реле тока и параллельно включенные размыкающие блок-контакты выключателей первого и второго силового трансформаторов, ко входу блока включения-отключения тиристорного ключа на его включение и на включение первого выключателя продольной емкостной компенсации подключено оперативное напряжение через замыкающий контакт промежуточного реле автоматического включения, а через замыкающий контакт промежуточного реле автоматического отключения подключено оперативное напряжение к приводу первого выключателя продольной емкостной компенсации на его отключение и на катушку реле времени, при этом его замыкающим контактом подключено оперативное напряжение 220 В к входу блока включения-отключения тиристорного ключа на его отключение.
На рис.1 представлена схема устройства продольной емкостной компенсации (УПК) тяговой подстанции системы 25 кВ
1 - Шины 110(220) кВ тяговой подстанции.
2 и 3 - выключатели первого и второго силовых трехфазных трансформаторов.
4 и 5 - первый и второй силовые трехфазные трансформаторы.
6 - отсасывающая линия.
7- шины 27,5 кВ контактной сети.
8 - второй выключатель УПК.
9 - первая секция конденсаторной батареи.
10 - вторая секция конденсаторной батареи.
11 - первый выключатель УПК.
12 - трансформатор тока.
13 - реле тока.
14 - тиристорный ключ.
15 - блок включения-отключения тиристорного ключа.
16, 17 - замыкающий и размыкающий контакты реле тока.
18 и 19 - замыкающие блок-контакты выключателей первого и второго силовых трехфазных трансформаторов.
20 - рельсы.
21 и 22 - кнопки дистанционного включения и отключения первого выключателя УПК.
23 и 24 - размыкающие блок-контакты выключателей первого и второго силовых трехфазных трансформаторов.
25 и 26 - промежуточные реле автоматического включения и отключения тиристорного ключа и первого выключателя УПК.
27 и 28 - замыкающие контакты промежуточных реле 25 и 26 автоматического включения и отключения блока автоматического управления 29.
29 - блок автоматического управления тиристорным ключом и первым выключателем УПК.
30 - блок контроля перехода кривой напряжения через нуль.
31 - трансформатор напряжения.
32 - реле времени.
33 - замыкающий контакт реле времени 32.
Устройство работает следующим образом.
Исходное состояние УПК: первая секция 9 включена, вторая секция 10 - отключена. Силовой трехфазный трансформатор 4 включен (включен выключатель 2), силовой трехфазный трансформатор 5 отключен (отключен выключатель 3).
Рассмотрим процесс автоматического включения второй секции 10 конденсаторной батареи УПК.
При повышении тока в трансформаторе тока 12 отсасывающей линии 6 срабатывает реле тока 13, подключенное к трансформатору тока 12, и замыкающие контакты 16 реле тока 13 подают команду на включение промежуточного реле 25, замыкающий контакт 27 которого подает команду включения на вход блока 15 включения-отключения тиристорного ключа 14 и одновременно на включение первого выключателя 11. Блок автоматического управления 29 работает от оперативного напряжения 220 В переменного тока.
Блок 15 даст команду включения тиристорного ключа 14 только с разрешения блока 30 при прохождении кривой напряжения от трансформатора напряжения 31 через нуль. Тем самым происходит подключение второй секции 10 конденсаторной батареи к первой секции 9 без бросков тока и напряжения. Далее включается второй выключатель 11 УПК, шунтируя тиристорный ключ 14. Так как время включения второго выключателя 11 УПК на несколько порядков больше времени включения тиристорного ключа 14, то второй выключатель УПК будет всегда включаться после включения тиристорного ключа 14.
Блок 30 действует только на включение тиристорного ключа 14.
Аналогичный процесс включения второй секции 10 конденсаторной батареи произойдет при включении второго силового трехфазного трансформатора 5. В этом случае будут замкнуты замыкающие блок-контакты 18 и 19, которые подают команду на включение промежуточного реле автоматического включения 25.
При необходимости дистанционного включения секции 10 используют кнопку 21 дистанционного включения.
Процесс автоматического отключения второй секции 10 будет следующий при исходном состоянии УПК: первая и вторая секция включены, первый силовой трехфазный трансформатор 4 включен, а второй силовой трехфазный трансформатор 5 отключается (то есть отключается выключатель 3 и замыкается его размыкающий блок-контакт 24). Если нагрузка отсасывающей линии сравнительно небольшая, то размыкающий контакт 17 реле тока 13 остается в замкнутом состоянии и поэтому включается промежуточное реле автоматического отключения 26 и дает команду отключения на второй выключатель УПК 11 и одновременно срабатывает реле времени 32. Затем замыкающий контакт 33 реле времени подает оперативное напряжение на вход блока включения-отключения 15 тиристорного ключа 14 на его отключение. С учетом выдержки времени реле 32 тиристорный ключ 14 отключит емкостной ток после отключения второго выключателя 11 УПК. Отключение емкостного тока тиристорным ключом 14 будет происходить всегда в нуль тока, что и требуется для исключения бросков тока и напряжения
Аналогичный процесс отключения будет и при дистанционном отключении секции 10 кнопкой 22.
Технико-экономический эффект проявляется в том, что за счет автоматизации УПК улучшается режим напряжения в тяговой сети и надежность электроснабжения.
Литература
1. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983. - 183 с.
2. Герман Л.А. Эффективность продольной емкостной компенсации повышена. Локомотив №4 - 2009, с.43-44.