PL171549B1 - Układ zasilania sieci trakcji elektrycznej prądu stałego - Google Patents

Abstract

1. Układ zasilania sieci trakcji elektrycznej prądu stałego, składający się z szeregu podstacji trakcyjnych zasilanych liniami energetycznymi prądu przemiennego i wyposażonych w co najmniej dwa niezależne zespoły transformatorowo - prostownikowe zasilające sieć trakcyjną, przy czym między sąsiadującymi ze sobą podstacjami trakcyjnymi, w przybliżeniu w połowie odległości między nimi jest zainstalowana kabina sekcyjna. znamienny tym. że kabina sekcyjna (5) jest połączona z wyjściem jednego zespołu transformatorowo - prostownikowego (7) jednej z sąsiednich podstacji trakcyjnych (2), który w obwód minusowy ma włączony tyrystorowy zespół dodawczy (15), połączony ze źródłem zasilania poprzez transformator (16) oraz z blokiem sterującym (18) włączonym w wyjściowy obwód prądowy (19) zespołu transformatorowo - prostownikowego (7).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ zasilania sicci trakcji elektrycznej prądu stałego.

Źródłem energii elektrycznej dlapojazdów trakcji elektrycznej prądu stałego jest podstacja trakcyjna, przetwarzająca energię elektryczną pobieraną z sieci energetycznej wysokiego napięcia prądu przemiennego najczęściej o napięciu 15 kV, na energię elektryczną prądu stałego o napięciu 3 kV, powszechnie stosowanym w kolejnictwie. Dla przyjętych dotychczas szybkości do 140 km/h na liniach zelektryfikowanych i lokomotyw o mocy 2 MW, podstacje trakcyjne są rozmieszczone w odległościach około 25 km. Każda podstacja trakcyjna jest zasilana z dwóch niezależnych linii energetycznych wysokiego napięcia i jest wyposażona zwykle w dwa zespoły transformatorowo - prostownikowe zasilające prądem stałym poprzez kable sieć trakcyjna. W' połowie odległości między podstacjami trakcyjnymi są zainstalowane kabiny sekcyjne spinające poprzecznie i wzdłużnie sieć trakcyjną. Taki układ zasilania pracuje poprawnie gdy moc lokomotyw elektrycznych nie przekracza 2 MW, a dopuszczalne spadki napięcia w sieci trakcyjnej ze względu na pracę urządzeń elektrycznych taboru nie powodują większego obniżenia napięcia na lokomotywie niż 2400 V. Stałą tendencją w kolejnictwie jest zwiększenie prędkości przewozów zarówno pasażerskich jak i towarowych. Zwiększenie prędkości do 160 km/h i więcej oraz zwiększenie gęstości ruchu powoduje wzrost mocy lokomotyw elektrycznych przekraczający 4 MW. Lokomotywy elektryczne na wyższe prędkości są wyposażone w tyrystorowe układy napędowe i silniki trójfazowe. Wymaga to utrzymywania sztywnego napięcia sieci trakcyjnej niezaleznie od jej obciążenia.

Celem wynalazku jest opracowanie układu zasilania sieci trakcyjnej, zapewniającego utrzymywanie sztywnego napięcia, zarówno w sieciach trakcyjnych istniejących jak i nowo projektowanych.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że kabina sekcyjna jest połączona z wyjściem jednego zespołu transformatorowo - prostownikowego jednej z sąsiednich podstacji trakcyjnych, który w obwód minusowy ma włączony tyrystorowy zespół dodawczy, połączony

171 549 ze źródłem zasilania poprzez transformator oraz z blokiem sterującym włączonym w wyjściowy obwód prądowy zespołu transformatorowo - prostownikowego.

W alternatywnym rozwiązaniu istota wynalazku polega na tym, że kabina sekcyjna jesi połączona z wyjściem jednego zespołu transformatorowo - prostownikowego jednej z sąsiednich podstacji trakcyjnych, który w obwód minusowy ma włączony tyrystorowy zespół dodawczy, połączony ze źródłem zasilania poprzez transformator oraz z blokiem sterującym przyłączonym równolegle do wyjścia zasilania kabiny sekcyjnej.

Układy według wynalazków zapewniają samoczynną regulację i utrzymywanie zadanej wartości napięcia w sieci trakcyjnej przy stosunkowo niskich nakładach na ich realizację.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia schematycznie fragment sieci trakcyjnej, fig. 2 - schemat elementarnego odcinka sieci trakcyjnej z układem zasilającym, a fig. 3 - schemat elementarnego odcinka sieci trakcyjnej z alternatywnym układem zasilającym.

Układ zasilania w przykładzie wykonania według fig. 1 i 2 zasila sieć trakcyjna prądem stałym o napięciu 3 kV. Składa się on z dwutorowej sieci trakcyjnej 1 i szeregu podstacji trakcyjnych 2 rozmieszczonych średnio co 25 km wzdłuż linii kolejowej. Podstacje trakcyjne 2 są zasilane z dwóch niezależnych linii energetycznych wysokiego napięcia 3 i 4 prądu przemiennego o napięciu 15 kV dla zapewnienia ciągłości zasilania. Między podstacjami trakcyjnymi 2 w przybliżeniu w połowie odległości między nimi znajdują się kabiny sekcyjne 5 spinające wzdłużnie i poprzecznie sieć trakcyjną 1. Każda podstacja trakcyjna 2 posiada dwa niezalezne zespoły transformatorowo - prostownikowe 6 i 7, zasilane z linii energetycznych 3 i 4 poprzez szyny zasilające 8, stanowiące źródło zasilania całej podstacji trakcyjnej 2. Jeden zespół transformatorowo - prostownikowy 6 poprzez dzieloną szynę plusową 9, pierwszą szynę minusową 10 oraz kable zasilające 11, zasila sieć trakcyjną 1. Natomiast drugi zespół transformatorowo - prostownikowy 7 zasila sieć trakcyjną 1 poprzez drugą część dzielonej szyny plusowej 9, kabel zasilający 12 i kabinę sekcyjną 5. Do wyjścia minusowego zespołu transformatorowo prostownikowego 7 poprzez wyłącznik 13 i druga szynę minusową 14 jest dołączony tyrystorowy zespół dodawczy 15 o regulowanym napięciu od 0 do 500 V prądu stałego, połączony poprzez transformator 16 z szyna zasilającą 8. Ponadto jest on połączony z pierwszą szyną minusową 10.

Przy takim połączeniu zespołu transformatorowo - prostownikowego 7 z tyrystorowym zespołem dodawczym 15 następuje sumowanie ich napięć. Ponadto druga szyna minusowa 14 jest połączona z pierwszą szyną minusową 10 poprzez wyłącznik 17, przy czym wyłączniki 13 i 14 są sprzężone tak, że kiedy jeden jest włączony to drugi jest wyłączony. Pozwala to na odłączanie tyrystorowego zespołu dodawczego 15 w przypadku jego uszkodzenia, i zasilanie kabiny sekcyjnej 5 tylko przez zespół transformatorowo - prostownikowy 7 bez napięcia dodawczego. Tyrystorowy zespół dodawczy 15 jest ponadto połączony z blokiem sterującym 18, który jest włączony w wyjściowy obwód prądowy 19 zespołu transformatorowo - prostownikowego 7. Jego zadaniem jest sterowanie regulacją napięcia dodawczego tyrystorowego zespołu dodawczego 15 w zależności od zmian obciążenia w wyjściowym obwodzie prądowym odwzorowujących zmiany napięcia zasilającego sieć trakcyjną 1 w kabinie sekcyjnej 5, przy jednoczesnym skompensowaniu spadku napięcia na kablu zasilającym 12, tak by napięcie zasilające w kabinie sekcyjnej 5 nie spadło poniżej wartości zadanej. Wykorzystanie istniejących kabin sekcyjnych 5 jako punktów zasilających, które tym samym pełnią rolę podstacji trakcyjnych, zmniejsza o połowę odległości między punktami zasilającymi sieć trakcyjną 1.

Alternatywne rozwiązanie układu zasilania w przykładzie według fig. 3 ma blok sterujący włączony równolegle do wyjścia zasilania kabiny sekcyjnej 5, czyli włączony między wyjściowy obwód prądowy 19 a pierwszą szynę minusową 10. Blok sterujący 20 steruje tyrystorowym zespołem dodawczym 15 w zależności od zmian napięcia na wyjściu zespołu transformatorowo - prostownikowego 7 wynikających ze zmian obciążenia prądowego, przy jednoczesnej kompensacji spadku napięcia na kablu zasilającym 12 Pozostałe zespoły i elementy układu zasilania sieci trakcyjnej 1 pracują analogicznie jak w przykładzie wykonania według fig. 2.

171 549

171 549

171 549

	11	©				k
F		©		/
		_3_/

Fi g.1

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ zasilania sieci trakcji elektrycznej prądu stałego, składający się z szeregu podstacji trakcyjnych zasilanych liniami energetycznymi prądu przemiennego i wyposażonych w co najmniej dwa niezależne zespoły transformalorowo - prostownikowe zasilające sieć trakcyjną, przy czym między sąsiadującymi ze sobą podstacjami trakcyjnymi, w przybliżeniu w połowie odległości między nimi jest zainstalowana kabina sekcyjna, znamienny tym, że kabina sekcyjna (5) jest połączona z wyjściem jednego zespołu transformatorowo - prostownikowego (7) jednej z sąsiednich podstacji trakcyjnych (2), który w obwód minusowy ma włączony tyrystorowy zespół dodawczy (15), połączony ze źródłem zasilania poprzez transformator (16) oraz z blokiem sterującym (18) włączonym w wyjściowy obwód prądowy (19) zespołu transformatorowo prostownikowego (7).
2. 2. Układ zasilania sieci trakcji elektrycznej prądu stałego, składający się z szeregu podstacji trakcyjnych zasilanych liniami energetycznymi prądu przemiennego i wyposażonych w co najmniej dwa niezależne zespoły transformatorowo - prostownikowe zasilające sieć trakcyjną, przy czym między sąsiadującymi ze sobą podstacjami trakcyjnymi, w przybliżeniu w połowie odległości między nimi jest zainstalowana kabina sekcyjna, znamienny tym, że kabina sekcyjna (5) jest połączona z wyjściem jednego zespołu transformatorowo - prostownikowego (7) jednej z sąsiednich podstacji trakcyjnych (2), który w obwód minusowy ma włączony tyrystorowy zespół dodawczy (15), połączony ze źródłem zasilania poprzez transformator (16) oraz z blokiem sterującym (20) przyłączonym równolegle do wyjścia zasilania kabiny sekcyjnej (5).