ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к тяговому электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности, к фильтрокомпенсирующим установкам для компенсации реактивной мощности и снижения гармоник напряжения в тяговых сетях переменного тока
Известны [1, 2, 3, 4] фильтрокомпенсирующие установки в системе тягового электроснабжения переменного тока с двумя параллельно соединенными первой и второй секциями, подключенными между шиной 27,5 кВ и рельсом, в каждой из которых последовательно соединены однофазный выключатель, конденсаторная батарея и реактор, подключенный к рельсу, при этом конденсаторная батарея секции, настроенной на 150 Гц, разделена на два блока так, что между ними образована точка с нулевым потенциалом относительно рельса на основной частоте 50 Гц, и между этой точкой и рельсом подключена цепь из последовательно соединенных конденсатора и демпфирующего резистора.
Недостаток таких схем: сравнительно большие потери активной энергии в демпфирующей цепи, подключенной к секции, настроенной на 150 Гц.
В предлагаемой полезной модели принимаем за прототип схему двухступенчатой фильтрокомпенсирующей установки (ФКУ) [4]: Фильтрокомпенсирующая установка системы тягового электроснабжения переменного тока с двумя параллельно соединенными секциями, включенными между шиной 27,5 кВ и рельсом, первая из них настроена на резонансную частоту 150 Гц, а вторая - на частоту 250 Гц, и в каждой секции последовательно соединены выключатель, конденсаторная батарея и реактор, подключенный к рельсу.
Цель полезной модели: уменьшение величины потерь активной мощности в демпфирующей цепи.
Для реализации цели вторая секция, настроенная на резонансную частоту 250 Гц, делится на два блока так, что между ними образована точка с нулевым потенциалом относительно рельса на основной частоте 50 Гц и введена цепь из последовательно соединенного конденсатора и демпфирующего резистора, подключенная между точкой с нулевым потенциалом второй секции и рельсом.
Сравнение схем по предлагаемой полезной модели и по прототипу выполнено на математической модели и результаты представлены в табл. . Токи гармоник взяты с действующих двухсекционных установок поперечной емкостной компенсации системы тягового электроснабжения переменного тока. Как видно, потери мощности в предлагаемой модели значительно меньше (19,43 кВт), чем в прототипе (95,84 кВт). Кроме того, повышается надежность работы демпфирующего резистора за счет уменьшения его нагрева.
Таблица 1.
Потери активной мощности в демпфирующей цепи
f, Гц
Ток гармоник.
Прототип
Предлагаемая модель
I, А
Ток в демпфирующей цепи
Потери активной мощности в демпфирующей цепи
Ток в демпфирующей цепи
Потери активной мощности в демпирующей цепи
I<sub>Д</sub>, А
Pд, кВт
I<sub>Д</sub>, А
Pд, кВт
50
182
0
0
0
0
150
51
30,5
93,35
1,6
0,27
250
20
1
00,09
10,9
11,87
350
9
4,9
2,40
8,5
7,29
Потери в демпфирующей цепи, кВт
95,84
19,43
Установка поперечной емкостной компенсации представлена на рисунке, на котором обозначены:
1 - шина 27,5 кВ.
2 - рельсы.
3, 4 - первая и вторая секции ФКУ.
5, 6 - однофазные выключатели первой и второй секций ФКУ.
7, 8 - конденсаторные батареи первой и второй секций ФКУ.
9, 10 - реакторы первой и второй секций ФКУ.
11 - конденсатор демпфирующей цепи.
12 - резистор демпфирующей цепи.
В полезной модели принимаем, что при включении второй секции ФКУ с демпфирующей цепью обязательно предварительное включение первой секции ФКУ [1].
Как показывают расчеты, частотные характеристики ФКУ при частоте большей 450 Гц одинаковые независимо, куда включена демпфирующая цепь: в секцию 150 Гц или в секцию 250 Гц. С другой стороны, выгодно включать демпфирующую цепь в секцию 250 Гц в связи с меньшими потерями мощности Последнее объясняется тем, что через демпфирующий резистор протекает меньшее значение тока (см. табл. 1). Итак, путем переключения демпфирующей цепи от секции, настроенной на 150 Гц (как в прототипе), к секции, настроенной на 250 Гц, удалось значительно (в 95,84/19,43≈5 раз) снизить потери мощности в демпфирующем резисторе.
Технико-экономический эффект определяется уменьшением величины потерь активной мощности, вызванных токами, протекающими в демпфирующем резисторе и, следовательно, повышением надежности его работы, за счет подключения демпфирующей цепи к секции 250 Гц, а не к секции 150 Гц, как указано в прототипе.
Источники информации
1. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог.- М.: Транспорт, 1983. - 183 с.
2. Герман Л.А., Серебряков А.С.Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог: монография/ Монография - М. МИИТ, 2012. - 211 с.
3. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемая установка поперечной емкостной компенсации для тяговых сетей переменного тока. Электро, №6 - 2009, с. 29-36
4. Ермоленко Д.В. Повышение электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения с тиристорным электроподвижным составом. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ВНИИЖТ, 1991. - 22 с.