СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ПИТАНИЕМ
AC POWER SUPPLY SYSTEM WITH DISTRIBUTED POWER SUPPLY

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в системах электроснабжения транспортных комплексов, в частности, в системе тягового электроснабжения переменного тока с распределенным питанием железнодорожного транспорта, для решения задач по повышению пропускной и провозной способности и энергетической эффективности.
Целью изобретения является повышение пропускной способности и энергетической эффективности участка железной дороги за счет стабилизации напряжения в контактной сети, выравнивания графика тяговой нагрузки, повышения эффективности процессов применения рекуперативного торможения электроподвижного состава в системе тягового электроснабжения с распределенным питанием.
Предлагаемая система позволяет стабилизировать напряжение в контактной сети в нормальном и вынужденном режимах работы и выравнивать график тяговой нагрузки за счет оснащения линейных устройств в границах межподстанционной зоны системами накопления электроэнергии.
Известны системы тягового электроснабжения железных дорог, предназначенные для электроснабжения электроподвижного состава номинальным напряжением 25 кВ. К указанным системам относятся системы тягового электроснабжения переменного тока 25 или 2×25 кВ, а также системы с распределенным питанием и активными линейными устройствами.
Известно устройство - система тягового электроснабжения железных дорог, содержащее тяговые подстанции с питающими фидерами, соединенными с контактной сетью, блоки силовой коммутации для узлового соединения контактной сети, датчики тока и напряжения, систему управления выключателями [1]. Недостатком данной системы тягового электроснабжения является отсутствие возможности стабилизации напряжения на шинах линейных устройств контактной сети на основе распределенного питания и выравнивания графика тяговой нагрузки.
Известно устройство - система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащая тяговые подстанции, выполненные в виде силовых трансформаторов с регулированием напряжения и распределительных устройств, линии электропередачи, рельсовые цепи, секции контактной подвески, устройства компенсации реактивной мощности [2]. Недостатком данной системы тягового электроснабжения является отсутствие возможности стабилизации напряжения на шинах линейных устройств контактной сети на основе распределенного питания и выравнивания графика тяговой нагрузки.
Известно устройство - система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока, содержащая тяговые подстанции, распределительные устройства, секции контактной сети, пост секционирования, рельсовые цепи, где шины поста секционирования разделены на две секции и снабжены дополнительным сопротивлением, а шинный выключатель выполнен трехполюсным [3]. Недостатком данной системы тягового электроснабжения является отсутствие возможности стабилизации напряжения на шинах линейных устройств контактной сети на основе распределенного питания и выравнивания графика тяговой нагрузки.
Известно устройство - система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ, содержащая систему внешнего и районного электроснабжения, тяговые подстанции, распределительные устройства, каналы связи, контактную и рельсовую сеть, пост секционирования, датчики времени, тока и напряжения [4]. Недостатком данной системы тягового электроснабжения является отсутствие возможности стабилизации напряжения на шинах линейных устройств контактной сети на основе распределенного питания и выравнивания графика тяговой нагрузки.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство - система распределенного электроснабжения переменного тока железной дороги с трехфазными симметрирующими и однофазными трансформаторами, содержащая тяговые опорные и дополнительные подстанции, дополнительную линию питания [5]. Недостатком данной системы тягового электроснабжения является отсутствие возможности стабилизации напряжения на шинах линейных устройств контактной сети и выравнивания графика тяговой нагрузки за счет подключения к дополнительным подстанциям и линейным устройствам контактной сети систем накопления электроэнергии.
Предлагаемая система тягового электроснабжения переменного тока с распределенным питанием позволяет выполнить стабилизацию напряжения не только на шинах дополнительных тяговых подстанций, но и других линейных устройствах контактной сети или в произвольной точке контактной сети в границах межподстанционной зоны.
Технический результат обеспечивается за счет присоединения систем накопления электроэнергии к шинам переменного тока дополнительных тяговых подстанций и линейных устройств или к контактной сети напряжением 25 кВ в границах межподстанционной зоны и управления режимами их работы.
Заявленное устройство (фиг. 1) содержит тяговые подстанции 1, соединенными с контактной 4 и рельсовой 5 сетью. Между тяговыми подстанциями 1 подключена дополнительная линия электропередач 2, от которой подключены однофазные трансформаторы 3 дополнительных тяговых подстанций 6 с шинами 7, подключенными к контактной сети 4. Кроме дополнительных тяговых подстанций питание и секционирование контактной сети обеспечивается с помощью линейных устройств 6, шины которых также подключены к контактной сети 4.
Для стабилизации напряжения и выравнивания графика тяговой нагрузки к шинам переменного тока 7 дополнительных тяговых подстанций и линейных устройств подключаются накопители электроэнергии 11. Подключение накопителей электроэнергии выполняется с помощью двунаправленных преобразователей постоянно-переменного напряжения 10, подключенных со стороны переменного тока к дополнительному однофазному силовому трансформатору 9, который с одной стороны подключен к рельсовой сети 5, а с другой - через высоковольтный выключатель 8 - подключен к шинам переменного тока 7 дополнительных тяговых подстанций или линейных устройств.
Образованная накопителем электроэнергии 11, двунаправленным преобразователем 10, однофазным трансформатором 9 и высоковольтным выключателем 8 система выполняется в модульном исполнении, что позволяет за счет использования блоков заводской готовности снизить затраты, связанные с монтажом и присоединением системы к контактной сети в границах межподстанционной зоны.
Использование указанной системы тягового электроснабжения переменного тока с распределенным питанием позволяет повысить эффект стабилизации напряжения в контактной сети, выполнить выравнивание графика тяговой нагрузки, снизить мощность однофазных трансформаторов дополнительных подстанций, снизить требуемую площадь территории, занимаемую системами накопления, за счет применения модульной конструкции.
Библиографический список
1. Пат. RU (19) 2425764 (11) С1 (13). Система тягового электроснабжения железных дорог / Розенберг Е.Н., Розенберг И.Н., Кузнецов А.В. и др. Заявка 2010128138/11,08.07.2010; опубл. 10.08.2011.
2. Пат. RU (19) 2427484 (11) С1 (13). Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока / Григорьев Н.П., Крикун А.А. Заявка 2010119621/11, 17.05.2010; опубл. 27.08.2011. Бюл. №24.
3. Пат. RU (19) 2464183 (11) С1 (13). Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока / Григорьев Н.П., Крикун А.А. Заявка 2011108199/11, 02.03.2011; опубл. 20.10.2012. Бюл. №29.
4. Пат. RU (19) 2659671 (11) С2 (13). Система тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ / Григорьев Н.П., Парфианович А.П., Игнатенко И.В. и др. Заявка 2016150010, 19.12.2016; опубл. 03.07.2018. Бюл. №19.
5. Пат. RU (19) 2258994 (11) С2 (13). Система распределенного электроснабжения переменного тока железной дороги с трехфазными симметрирующими и однофазными трансформаторами / Мамошин P.P., Василянский А.М. Заявка 2001134229/09, 20.12.2001; опубл. 20.08.2005. Бюл. №23.