УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ЦЕПЕЙ ОПЕРАТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам питания собственных нужд постоянного тока тяговых подстанций, и может быть использовано в системах тягового электроснабжения электрических железных дорог и на трансформаторных подстанциях, оснащенных устройствами питания оперативного постоянного тока, а также на подстанциях метрополитена, трамвая, карьерного и промышленного электрического транспорта.
Известны устройства питания цепей оперативного постоянного тока /1, стр.103-107; 2, стр 243-246, рис.216/, предназначенные для обеспечения нормальной работы устройств автоматики, управления, защиты и сигнализации (АУЗС)/.
Наиболее близким аналогом полезной модели является устройство питания собственных нужд постоянного тока /1, стр.245, рис.216/. Оно и взято за прототип. Устройство состоит из аккумуляторной батареи, включающей в себя две части (основную часть аккумуляторов и концевые аккумуляторы), из которых основная часть через предохранители подключена к шинам «плюс» и «минус» 230 (110) В, а концевые аккумуляторы - к шине «плюс» 258 (148) В, при этом к «плюс» - шине 258 (148) В присоединены цепи включающих катушек приводов коммутационных аппаратов, а к шинам 230 (110) В - все остальные потребители оперативного постоянного тока, и, кроме того, к шинам основной части и концевых аккумуляторов присоединены индивидуальные управляемые подзарядно-зарядные преобразователи.
В нормальных условиях работы в соответствии с их назначением подзарядно-зарядные преобразователи питают все цепи, присоединенные к шинам, а также основную часть аккумуляторной батареи и концевые аккумуляторы, подзаряжая их. Однако данное устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что устройством не предусматривается контроль тока подзаряда аккумуляторной батареи и, кроме того, не контролируется наличная емкость батареи, а следовательно, неизвестно,
какой емкостью располагает аккумуляторная батарея в данный момент и каким током необходимо ее подзаряжать. Эти обстоятельства приводят к дополнительным вредным выделениям и сокращению срока службы аккумуляторной батареи. К отмеченному следует добавить, что в настоящее время на максимально возможное первичное напряжение тяговых и трансформаторных железнодорожных подстанций, равное 110 (220) кВ, промышленность больше не выпускает «тяжелые» баковые выключатели, поэтому токи включения новых выключателей существенно меньше токов включения «тяжелых» баковых выключателей, поэтому нет никакой необходимости в концевых аккумуляторах. Сказанное подтверждается положительным опытом применения компактных комплектно-блочных модульных тяговых подстанций, на которых не применяют «тяжелых» выключателей.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является существенное упрощение устройства питания оперативного тока тяговой подстанции и его эксплуатации, уменьшение вредных выделений и повышение надежности и долговечности работы аккумуляторной батареи за счет исключения концевых аккумуляторов и их шины, а также управляемого (тиристорного) подзарядно-зарядного преобразователя, подключенного к этим аккумуляторам, осуществление контроля и регулирования процессом подзарядки аккумуляторной батареи. Технический результат достигается за счет того, что устройство питания оперативного тока, состоящее из основной части аккумуляторной батареи, присоединенной к «плюс» и «минус» - шинам 230 (110) В, к которым присоединен также управляемый подзарядно-зарядный преобразователь и к которым присоединены цепи автоматики, управления, защиты, блокировки, аварийного питания и другие потребители, дополняется блоком непрерывного контроля и поддержания номинальной емкости аккумуляторной батареи (БНК), в который введены данные о внешних характеристиках аккумуляторной батареи, соответствующих различным емкостям батареи, датчиком тока, включенным между «плюсом» аккумуляторной батареи и «плюс» шиной 230 (110) В и датчиком напряжения, присоединенным к шинам 230 (110) В, при этом выходы датчиков тока и напряжения подключены к блоку непрерывного контроля, в котором при включении коммутационного аппарата производится оценка наличной емкости аккумуляторной батареи
и рассчитывается режим подзаряда (величина тока и время подзаряда), после чего с выхода БНК подается команда на вход управляемого подзаряднозарядного преобразователя, устанавливается расчетный ток подзаряда, который поддерживается в течение расчетного времени, после чего БНК возвращается в исходное состояние.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где показана принципиальная схема устройства питания оперативного постоянного тока тяговых подстанций с непрерывным контролем и поддержанием номинальной емкости аккумуляторной батареи. Устройство состоит из аккумуляторной батареи - 1; датчика тока - 2; предохранителей аккумуляторной батареи - 3; потребителей оперативного постоянного тока - 4; шин «плюс» и «минус» оперативного постоянного тока 230 В - 5; датчика напряжения шин 230 (110) В - 6; блока непрерывного контроля и поддержания номинальной емкости аккумуляторной батареи - 7; управляемого подзарядно-зарядного преобразователя - 8.
Предлагаемое устройство питания оперативного постоянного тока работает следующим образом. В режиме потребления длительной нагрузки управляемый подзарядно-зарядный преобразователь 8 берет на себя токи присоединений оперативного постоянного тока и ток подзаряда аккумуляторной батареи (АБ) 1, при этом ток от «плюс» - шины течет к плюсовому выводу АБ. В режиме кратковременной нагрузки (при включении коммутационных аппаратов) практически всю нагрузку берет на себя АБ, так как внешняя характеристика управляемого подзаряднозарядного преобразователя является крутопадающей по сравнению с внешней характеристикой АБ. В этом случае ток течет от положительного вывода АБ к плюсовой шине 230 (110) В. Датчик тока 2 фиксирует отдаваемый АБ ток и эту информацию передает в блок 7 непрерывного контроля и поддержания номинальной емкости АБ. В блоке 7 на основании имеющихся внешних характеристик АБ, соответствующих различным емкостям, оценивается действительная емкость АБ и вырабатывается режим подзаряда, а именно выбираются величины тока и времени подзаряда, после чего блок 7 через выводы 3 и 4 подает команды управляемому подзарядно-зарядному преобразователю на увеличение тока подзаряда, измеряемого датчиком тока 2, до тех пор, пока ток подзаряда не достигнет расчетной величины. После этого
производится подзарядка АБ в течение расчетного времени, затем схема возвращается в исходное состояние.
Источники информации
1. Справочник по электроснабжению железных дорог. Том 2. Под редакцией д-ра. техн. наук К.Г.Марквардта. - М.: Транспотр, 1981. 392 с.
2. Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции. - М.: Транспорт, 1986. 320 с.