УСТРОЙСТВО ПОПЕРЕЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности, к устройствам поперечной емкостной компенсации (КУ) реактивной мощности в тяговой сети переменного тока систем 25 кВ и 2×25 кВ.
Известно, что при включении КУ в работу возникают значительные броски тока и напряжения. Существуют различные способы снижения бросков тока и напряжения в КУ при включении ее в работу [1]. Наиболее распространен способ демпфирования бросков тока и напряжения с помощью резистора [1, Рис.65,а].
Устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока, включенное между шиной 27,5 кВ и рельсом, содержит последовательно соединенные однофазную конденсаторную батарею, подключенную к шине 27,5 кВ через первый выключатель, реактор для ограничения резонансных явлений и первый демпфирующий резистор, зашунтированный вторым выключателем и подключенный к рельсу. В этой схеме достигается снижение бросков напряжения до 1,2 Uном (Uном - номинальное напряжение на конденсаторах) [3].
В качестве резистора R в описанной схеме используется бетэловский резистор, изготовляемый заводом фирмы ООО «БЕТЭЛ» (Россия). Резистор имеет параметры 80(+/-15%) Ом. При этом подбирается резистор минимального сопротивления
R=80-15×80/100=68 Ом.
Для повышения эффективности демпфирования предложено устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока 25 кВ [2], содержащее последовательно соединенные однофазную конденсаторную батарею, подключенную к питающей шине через первый выключатель, реактор и два последовательно соединенных демпфирующих резистора, зашунтированные каждый соответственно вторым и третьим выключателями.
Пуск КУ осуществляется включением первого выключателя с двумя последовательно соединенными демпфирующими резисторами, затем шунтируется один резистор вторым выключателем и далее шунтируется другой резистор третьим выключателем. Таким образом, если в [1] пуск КУ происходил через один демпфирующий резистор (R), то в [2] для повышения эффективности демпфирования (для уменьшения бросков тока и напряжения) резистор шунтируется в два этапа. Для этого резистор R делится пополам и включаются две половины резистора R сопротивлением по (R/2). В этой схеме броски напряжения снижаются до 1,1 Uном.
Исследования переходных режимов при включении КУ, проведенные авторами [3], подтвердили эффективность схемы из [2], при условии, что необходимо выполнить:
1) увеличить суммарное сопротивление демпфирующего резистора с 68 до 85…92 Ом.
2) шунтировать две половины резистора в два этапа.
Для реализации указанного устройства [2] необходимо изготовить новые резисторы сопротивлением R=40 Ом, т.е. необходимо менять конструкцию и номенклатуру существующих изделий, что по данным завода-изготовителя ООО «БЕТЭЛ» в настоящее время затруднительно. Однако этого можно не делать, если принять во внимание предлагаемую Полезную модель.
Цель Полезной модели: повысить эффективность демпфирования, оставляя без изменения номенклатуру применяемых демпфирующих резисторов, то есть использовать существующие демпфирующие резисторы.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принимаем схему из [1, рис.65,а].
Указанная цель достигается тем, в устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока, включенное между шиной 27,5 кВ и рельсом, содержащее последовательно соединенные однофазную конденсаторную батарею, подключенную к шине 27,5 кВ через первый выключатель, реактор для ограничения резонансных явлений и первый демпфирующий резистор, зашунтированный вторым выключателем, вводят цепь из последовательно соединенных второго демпфирующего резистора и третьего выключателя, которая подключается параллельно первому демпфирующему резистору. Сопротивление резистора R подбирается значением
80+80×15/100=92 Ом
Предлагаемое устройство поперечной емкостной компенсации показано на рисунке.
КУ подключено к шине 1 тяговой подстанции 27,5 кВ (или поста секционирования контактной сети) через первый выключатель 2 (обычно это вакуумный выключатель на 27,5 кВ) и к рельсу 9. Последовательно с конденсаторной батареей 3 включен реактор 4 для исключения резонансных явлений. Для снижения бросков тока и напряжения включены демпфирующие резисторы первый 5 (R=92 Ом) и второй 6 (принимается резистор с сопротивлением R=68 Ом). Третий выключатель 7 переключает резистор 6, а второй выключатель 8 шунтирует демпфирующие резисторы. Выключатели 7 и 8 - вакуумные на 10 кВ.
КУ работает следующим образом.
В исходном состоянии выключатели 2, 7 и 8 - отключены. Пуск КУ происходит включением выключателя 2 через резистор 5 (принимается R=92 Ом). Затем включается третий выключатель 7, тем самым общее сопротивление уменьшается примерно в два раза. (если принять резистор 6 сопротивлением в 68 Ом, то при включении выключателя 7 общее сопротивление двух параллельно включенных резисторов становится 38,7 Ом). На последнем этапе включается второй выключатель 8, тем самым выводит демпфирующие резисторы из схемы. Пуск КУ завершен.
Предлагаемое устройство позволяет снизить броски напряжения на конденсаторах по сравнению с прототипом до 1.1 Uном (где Uном - номинальное напряжение на конденсаторах) при этом используется существующая номенклатура резисторов 5 и 6.
Используемые источники
1. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983, - 183 с
2. Мамошин P.P., Забелова Л.Ф. Однофазная регулируемая установка поперечной компенсации для постов секционирования, электрифицированных на переменном токе / Повышение качества электрической энергии. Тезисы докладов 1У Всесоюзного совещания по качеству электрической энергии, 19-21 сентября 1978 г., г.Винница. Часть 4. Киев, 1978
3. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемая установка поперечной емкостной компенсации для тяговых сетей переменного тока. ЭЛЕКТРО, №6 - 2009, с.29-35.