Установка ступенчатая поперечной емкостной компенсации
STEPWISE TRANSVERSE CAPACITIVE COMPENSATION DEVICE

Изобретение относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности к управлению ступенчатой установкой поперечной емкостной компенсации (КУ) в тяговой сети для снижения потерь мощности.
Регулируемые установки поперечной емкостной компенсации (включая ступенчатые установки) рассмотрены в [1], [2]. Известна установка поперечной емкостной компенсации (КУ) с шунтированием реактора пусковым резистором [1, рис. 3.26]. В этом случае максимальные броски напряжения на конденсаторах КУ не превосходят 10%. Кроме того, известна схема с форсировкой режима КУ при снижении напряжения на ее шинах [1, рис. 4.11, 4.12]. Однако недостатком этих схем форсировки КУ является то, что пусковой резистор включен последовательно с реактором, а не параллельно, что повышает броски напряжения при коммутации КУ [1].
Цель изобретения: повысить эффективность ступенчатого регулирования мощности КУ с включением пускового резистора параллельно реактору и с возможностью форсировать режим КУ с наименьшими перенапряжениями при коммутации.
Принимаем за прототип схему [1, рис. 3.26,а]: установка поперечной емкостной компенсации, включенная между шинами 27,5 кВ и рельсом и содержащая последовательно соединенные первый выключатель на напряжение 27,5 кВ, первую секцию конденсаторной батареи, пусковой резистор и второй выключатель на 10 кВ, а также фильтровый реактор и третий выключатель на 10 кВ.
Для реализации цели изобретения введена цепочка из второй секции конденсаторной батареи с последовательно соединенным третьим выключателем на 10 кВ, которая зашунтирована четвертым выключателем, причем один вывод четвертого выключателя соединен с точкой соединения первой секции конденсаторной батареи с пусковым резистором, а второй вывод четвертого выключателя соединен с первым выводом фильтрового реактора, второй вывод которого соединен с рельсом.
Главное в изобретении
1. Пусковой резистор включается параллельно реактору при коммутации КУ, т.е. при включении (отключении) КУ.
2. При отключении второй секции конденсаторной батареи третий выключатель ее отключает, а не шунтирует.
3. Схема построена так, чтобы перенапряжения при коммутации КУ с помощью вакуумных выключателей не превышали допустимых норм на конденсаторы.
Предлагаемая схема КУ представлена на рис. 1, в которой приняты следующие обозначения:
1. Шины 27,5 кВ.
2. Рельсы.
3. Первый выключатель.
4. Первая секция конденсаторной батареи КУ.
5. Вторая секция конденсаторной батареи КУ.
6. Четвертый выключатель.
7. Третий выключатель.
8. Фильтровый реактор.
9. Пусковой резистор.
10. Второй выключатель.
Схема КУ работает следующим образом:
A. Последовательность включения КУ с первой (4) и второй (5) секциями (исходная позиция - выключатели 3, 6, 7, 10 - отключены).
1. Включить выключатель 7.
2. Включить выключатель 10.
3. Включить выключатель 3.
4. Отключить выключатель 10.
Б. Отключить вторую секцию 5 после включения КУ по п. А.
1. Включить выключатель 10.
2. Отключить выключатель 7.
3. Включить выключатель 6.
4. Отключить выключатель 10.
B. Подключить вторую секцию 5 после выполнения операций по п. Б.
1. Включить выключатель 10.
2. Отключить выключатель 6.
3. Включить выключатель 7.
4. Отключить выключатель 10.
Г. Отключить КУ. Исходная позиция по п. В (включены выключатели 3, 7, отключены выключатели 10 и 6).
1. Включить выключатель 10.
2. Отключить выключатель 3.
3. Отключить выключатель 7.
Все проверочные расчеты и запись осциллограмм по определению коммутационных перенапряжений на оборудовании выполнены для следующих параметров конденсаторов первой и второй секций конденсаторной батареи, реактора и пускового резистора. Принимаем, что в схеме все выключатели несинхронизированные. В качестве пускового резистора применен бетэловый резистор, сопротивление 80 Ом [1]. Применены конденсаторы КЭК-2-1,05-60. В первой секции 4 конденсаторной батареи 32 последовательно включенных рядов конденсаторов, всего 96 конденсаторов. Во второй секции 5-12 последовательно включенных конденсаторов, всего 36 конденсаторов. Включен фильтровый реактор 8 ФРОМ-3200/ 35 [2], использована отпайка на 107 мГн. Длительность коммутационных переключений (т.е. отключение-включение КУ и переключение второй секции 5) не превышает 0,5 сек.
При снятии напряжения на шинах 27.5 кВ при любой причине следует отключить КУ. Рассмотрим все варианты коммутационных процессов в КУ с точки зрения перенапряжений.
1) Включение КУ по п. А происходит при параллельном соединении пускового резистора с реактором и в соответствии с [1, рис. 3.31,а] и с учетом влияния тяговой нагрузки [1, рис. 4.16] перенапряжения не будут превосходить допустимых 10% [1]. Осциллограмма [1, рис. 3.32] подтверждает спокойный без перенапряжений процесс включения КУ.
2) Аналогично без перенапряжений происходит процесс включения второй секции 5 в п. Б (для подключения пускового резистора 9), так как в этом случае резистор 80 Ом шунтирует цепочку реактора 8 с последовательно соединенной второй секцией 5 конденсаторной батареи.
3) В п. В отключение второй секции 5 вакуумным выключателем 7 происходит надежно при включенном пусковом резисторе 9 выключателем 10.
4) И наконец, в п. Г вакуумный выключатель 3 надежно без перенапряжений отключает КУ.
Таким образом, предлагаемое схемное решение обеспечивает переключения КУ без перенапряжений.
Литература
1. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог. М.: Учебно-методический центр образования на железнодорожном транспорте, 2015. - 316 с.
2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983, 183 с.