УСТАНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к тяговому электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности, к компенсации реактивной мощности в тяговых сетях переменного тока с помощью установок поперечной емкостной компенсации (КУ).
При включении-отключении КУ происходят нежелательные броски тока и напряжения на время переходного периода, что приводит к повышенному износу конденсаторов. Для их ограничения в цепь КУ включают пусковые резисторы [1, 2, 3, 4], которые значительно снижают броски тока и напряжения.
В полезной модели рассматривается двухступенчатая КУ с двумя секциями и отключаемой при регулировании мощности КУ второй секцией. Первая ступень мощности КУ работает при включении первой секции. Вторая ступень мощности КУ работает при включении первой и второй секций.
Принимаем за прототип полезную модель [4]: Установка поперечной емкостной компенсации 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 с блок-контактами, конденсаторная батарея, реактор и пусковой резистор, ограничивающий броски тока и напряжения при включении и отключении секции.
Недостаток прототипа. При введении КУ в штатный режим в процессе ее включения шунтируют пусковые резисторы в первой и второй секциях, причем каждый резистор шунтируется индивидуальным выключателем 10 кВ. Так как отечественная промышленность серийно изготавливает трехфазные выключатели [5], то применяют два трехфазных выключателя. Известно [3, 4], что в двухступенчатой КУ при коммутации (включении-отключении) второй секции необходимо одновременно оперировать сразу двумя шунтирующими выключателями пусковых резисторов. Поэтому логично вместо двух шунтирующих выключателей использовать один.
Цель полезной модели: упрощение схемы двухступенчатой КУ за счет уменьшения числа трехфазных выключателей. Предлагается вместо двух трехфазных выключателей в схеме использовать один трехфазный выключатель, не изменяя технологии работы схемы.
Для этого введены трехфазный выключатель с блок-контактами, у которого первый вывод одной фазы подключен к точке соединения реактора с пусковым резистором первой секции, а первый вывод второй фазы подключен к точке соединения реактора с пусковым резистором второй секции, вторые выводы первой и второй фаз соединены с рельсом, и блок управления с кнопками включения «Вкл» и отключения «Откл» второй секции, причем:
- в цепь отключения трехфазного выключателя включена цепь из параллельно включенных первого замыкающего контакта кнопки включения «Вкл» второй секции и первого замыкающего контакта кнопки отключения «Откл» второй секции;
- в цепь включения трехфазного выключателя включена цепь из параллельно включенных замыкающего блок-контакта однофазного выключателя второй секции и последовательно включенных второго замыкающего блок-контакта однофазного выключателя первой секции и размыкающего блок-контакта однофазного выключателя второй секции;
- в цепь включения однофазного выключателя второй секции включена цепь из последовательно соединенных второго замыкающего контакта кнопки включения «Вкл» второй секции, первого замыкающего блок-контакта однофазного выключателя первой секции и первого размыкающего блок-контакта трехфазного выключателя;
- в цепь отключения однофазного выключателя второй секции включена цепь из последовательно соединенных второго замыкающего контакта кнопки отключения «Откл» второй секции и второго размыкающего блок-контакта трехфазного выключателя.
Установка поперечной емкостной компенсации представлена на рисунке, на котором обозначены:
1 - шина 27,5 кВ.
2 - рельсы.
3, 4 - первая и вторая секции КУ.
5, 6 - однофазные выключатели первой и второй секций КУ.
7, 8 - конденсаторные батареи первой и второй секций КУ.
9, 10 - реакторы первой и второй секций КУ.
11, 12 - пусковые резисторы первой и второй секций КУ.
13 - трехфазный выключатель.
14 - блок управления второй секцией КУ.
15, 16 - первый и второй замыкающие контакты кнопки «Вкл» включения второй секции КУ.
17, 18 - первый и второй замыкающие контакты кнопки «Откл» отключения второй секции КУ.
19, 20 - первый и второй замыкающие блок-контакты однофазного выключателя первой секции КУ.
21, 22 - первый и второй размыкающие блок-контакты трехфазного выключателя.
23 - замыкающий блок-контакт однофазного выключателя второй секции КУ.
24 - размыкающий блок-контакт однофазного выключателя второй секции КУ.
Все выключатели выполняются вакуумными. Все блок-контакты выключателей выполнены с задержкой на срабатывание (со временем около 0,1 сек). В полезной модели принимаем: первая секция постоянно включена, а для регулирования мощности КУ предназначена вторая секция, которая в зависимости от режима включается или отключается.
Полезная модель работает следующим образом. Исходное положение ступеней КУ: первая секция 3 включена (однофазный выключатель 5 и трехфазный выключатель 13 включены), вторая секция 4 отключена (однофазный выключатель 6 отключен).
При подаче команды включения «Вкл» второй секции КУ происходят переключения выключателей блоком управления 14 в следующей последовательности:
- Отключается трехфазный выключатель 13 по цепи с первым замыкающим контактом 15 кнопки «Вкл» второй секции 4 КУ. Тем самым пусковой резистор 11 вводится в силовую цепь первой секции 3 КУ, а пусковой резистор 12 - в силовую цепь второй секции 4 КУ.
- Включается трехфазный выключатель 6 второй секции 4 КУ по цепи с последовательно соединенными вторым замыкающим контактом 16 кнопки «Вкл» второй секции 4 КУ, первым замыкающим блок-контактом 19 однофазного выключателя 5 первой секции 3 КУ и первым размыкающим блок-контактом 21 трехфазного выключателя 13.
- Включается трехфазный выключатель 13 по цепи с замыкающим блок-контактом 23 однофазного выключателя 6 второй секции 4 КУ.
При подаче команды отключения «Откл» второй секции 4 КУ происходят переключения выключателей блоком управления 14 второй секции 4 КУ в следующей последовательности:
- Отключается трехфазный выключатель 13 по цепи с первым замыкающим контактом 17 кнопки «Откл» второй секции 4 КУ. Тем самым пусковой резистор 11 вводится в силовую цепь первой секции 3 КУ, а пусковой резистор 12 - в силовую цепь второй секции 4 КУ.
- Отключается однофазный выключатель 6 второй секции 4 КУ по цепи из последовательно соединенных второго замыкающего контакта 18 кнопки «Откл» второй секции 4 КУ и второго размыкающего блок-контакта 22 трехфазного выключателя 13.
- Включается трехфазный выключатель 13 по цепи из последовательно соединенных второго замыкающего контакта 20 однофазного выключателя 5 первой секции 3 КУ и размыкающего блок-контакта 24 однофазного выключателя 6 второй секции 4 КУ.
Технико-экономический эффект определяется упрощением конструкции КУ за счет уменьшения числа выключателей для шунтирования пусковых резисторов - применением одного трехфазного выключателя вместо двух.
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. Полезная модель №103330 Установка поперечной емкостной компенсации в системе тягового электроснабжения переменного тока (авторы Герман Л.А., Серебряков А.С., Кващук В.А). Заявка №2010144666 от 01.11.2010. Опубл. 10.04.2011
5. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО РЖД, филиал «ПКБ по электрификации железных дорог» - М.: «Трансиздат», 2004 г. - 384 с