RU120054U1

RU120054U1 - DC SYSTEM OF ELECTRICITY OF DC RAILWAYS WITH ENERGY STORES

Info

Publication number: RU120054U1
Application number: RU2012117889/11U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Алексеев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта"
Priority date: 2012-05-02
Filing date: 2012-05-02
Publication date: 2012-09-10

Abstract

1. Система электроснабжения железных дорог постоянного тока, содержащая трехфазную внешнюю линию повышенного напряжения с подключенными к ней понижающими трансформаторами, выходы которых подключены к выпрямительным агрегатам, минус которых подключен к ходовому рельсу, а плюс - к контактному проводу, к которому через диод, ключ и закорачиваемый выключателем зарядно-разрядный резистор подключены накопители энергии, подключенная минусом к ходовому рельсу и которая на разряд подключается тиристором к контактному проводу. ! 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что накопители энергии выполнены в виде батареи. 1. The power supply system of DC railways, containing a three-phase external line of increased voltage with step-down transformers connected to it, the outputs of which are connected to rectifier units, the minus of which is connected to the running rail, and the plus to the contact wire, to which through a diode, a key and a charge-discharge resistor short-circuited by a switch, energy storage devices are connected, a minus is connected to the running rail and which is connected by a thyristor to the contact wire for discharge. ! 2. The system according to claim 1, characterized in that the energy storage units are made in the form of a battery.

Description

Полезная модель относится к электрификации железных дорог, в частности, к применению конденсаторных накопителей большой энергоемкости для повышения надежности, экономичности, пропускной, провозной и нагрузочной способности системы электроснабжения железных дорог постоянного тока.The utility model relates to the electrification of railways, in particular, to the use of large-capacity capacitor banks to increase the reliability, efficiency, throughput, transport and load capacity of the power supply system of direct current railways.

Известна система электроснабжения железных дорог постоянного тока, содержащая понижающий трансформатор, контактную сеть, ходовой рельс, преобразователь, трехфазную линию повышенного напряжения переменного тока, к которой подключены выводы вторичной обмотки понижающего трансформатора и входы преобразователя, выходы которого подключены к контактной сети и ходовому рельсу, а преобразователь содержит трансформатор, выводы первичной обмотки которого являются входами преобразователя, выводы вторичной обмотки подключены к входам управляемого выпрямителя, выходы которого являются выходами преобразователя, а выводы первичной обмотки понижающего трансформатора подключены к сети внешнего электроснабжения (патент РФ №38692, МПК: B60M 3/00, опубл. 10.07.2004 г.) - аналог.A known power supply system for direct current railways, comprising a step-down transformer, a contact network, a running rail, a converter, a three-phase line of increased AC voltage, to which are connected the leads of the secondary winding of a step-down transformer and the inputs of the converter, the outputs of which are connected to the contact network and the running rail, and the converter contains a transformer, the primary windings of which are the inputs of the converter, the secondary windings are connected to the control inputs a rectifier, the outputs of which are the outputs of the converter, and the conclusions of the primary winding of the step-down transformer are connected to an external power supply network (RF patent No. 38692, IPC: B60M 3/00, publ. 10.07.2004) - analogue.

Недостатком известного решения является использование дополнительного преобразователя, подключаемого к системе повышенного трехфазного напряжения, что требует больших капитальных затрат и снижает, надежность работы, провозную и пропускную способность железной дороги.A disadvantage of the known solution is the use of an additional converter connected to an increased three-phase voltage system, which requires large capital expenditures and reduces the reliability of operation, the carrying and carrying capacity of the railway.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение надежности, пропускной, провозной и нагрузочной способности системы электроснабжения линии железных дорог постоянного тока, при одновременном повышении экономичности.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to increase the reliability, throughput, transport and load capacity of the power supply system of the line of direct current railways, while increasing efficiency.

Указанный технический результат, достигается тем, что система электроснабжения железных дорог постоянного тока, содержит трехфазную внешнюю линию повышенного напряжения с подключенными к ней понижающими трансформаторами, выходы которых подключены к выпрямительным агрегатам, минус которых подключен к ходовому рельсу, а плюс - к контактному проводу, к которому подключены накопители энергии, например, в виде батареи, подключенной минусом к ходовому рельсу и которая на разряд подключается тиристором к контактному проводу. Система, характеризуется тем, что батарея накопительной энергии подключена к контактному проводу через диод, ключ и, закорачиваемый выключателем, зарядно-разрядный резистор.The specified technical result is achieved by the fact that the power supply system of direct current railways contains a three-phase external voltage line with step-down transformers connected to it, the outputs of which are connected to rectifier units, the minus of which is connected to the running rail, and the plus to the contact wire, to to which energy storage devices are connected, for example, in the form of a battery connected by a minus to the running rail and which is connected to the discharge by a thyristor to the contact wire. The system is characterized in that the storage energy battery is connected to the contact wire through a diode, a key, and a charge-discharge resistor shorted by a switch.

Как известно при значительном удалении от питающей тяговой подстанции, а при двустороннем питании в середине фидерной зоны, будет наблюдаться снижение питающего напряжения на нагрузке, т.е. на электроподвижном составе. Снижение этого напряжения связано с потерями в контактном проводе и ходовых рельсах, причем, чем более мощная нагрузка, тем больше потери напряжения. По этой причине затрудняется движение по старым линиям железных дорог тяжеловесных и скоростных поездов.As is known, at a considerable distance from the supply traction substation, and with bilateral power supply in the middle of the feeder zone, a decrease in the supply voltage at the load will be observed, i.e. on electric rolling stock. The decrease in this voltage is associated with losses in the contact wire and running rails, and the more powerful the load, the greater the voltage loss. For this reason, it is difficult to move heavy and high-speed trains along the old railway lines.

Одним из вариантов решения данной проблемы является использование конденсаторных накопителей большой энергоемкости (батарей накопительной энергии).One of the solutions to this problem is the use of large-capacity capacitor banks (storage energy batteries).

Заявляемое решение представлено на фиг.1, где изображена его общая схема.The inventive solution is presented in figure 1, which shows its General scheme.

Заявляемая система электроснабжения железных дорог постоянного тока, содержит тяговые подстанции 1 и 2, трехфазную внешнюю линию повышенного напряжения 3 с подключенными к ней понижающими трансформаторами 4 и 5, выходы которых подключены к выпрямительным агрегатам 6 и 7, минус которых подключен к ходовому рельсу 8, а плюс - к контактному проводу 9. К контактному проводу 9 подключена батарея накопительной энергии 10, подключенная минусом к ходовому рельсу 8. Батарея накопительной энергии 10 выполнена с возможностью подключения на разряд к контактному проводу 9 посредством тиристора 11. Батарея накопительной энергии 10 подключена к контактному проводу 9 через диод 15, ключ 12 и, закорачиваемый выключателем 13, зарядно-разрядный резистор 14.The inventive power supply system of direct current railways, contains traction substations 1 and 2, a three-phase external voltage line 3 with step-down transformers 4 and 5 connected to it, the outputs of which are connected to rectifier units 6 and 7, the minus of which is connected to the running rail 8, and plus - to the contact wire 9. A storage energy battery 10 is connected to the contact wire 9, connected by a minus to the running rail 8. The storage energy battery 10 is configured to be connected to discharge to the contact Nome wire 9 through the thyristor 11. The accumulative energy battery 10 is connected to the contact wire 9 through the diode 15, the key 12, and a shorting switch 13, charge-discharge resistor 14.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

При включении тяговых подстанций 1 и 2 и подачи напряжения к контактному проводу 9 (в контактную сеть), включают ключ 12, подключая зарядно-разрядный резистор (сопротивление) 14 и батарею накопительной энергии 10 к контактной сети через диод 11. Ранее батарея конденсаторов находилась в разреженном состоянии и была закорочена на зарядно-разрядный резистор (сопротивление) 14. При достижении зарядного напряжения Uc величины, достаточной для продолжения заряда накопителей без ограничивающего сопротивления зарядно-разрядный резистора 14, происходит его закорачивание выключателем (контактором) 13. В дальнейшем заряд батареи накопительной энергии происходит до максимального напряжения в контактной сети, при этом часть энергии возникающей при режимах рекуперации подвижного состава также поступает в накопители энергии. При движении подвижного состава по линии и нахождении его вблизи места наибольшего снижения напряжения Uk ниже установленных норм, происходит включение тиристора 11. В результате, напряжение в контактной сети возрастает и поддерживается до разряда батарей накопительной энергии до уровня напряжения контактной сети, при котором напряжение в накопителях будет ниже напряжения сети, или происходит отключение нагрузки 16, когда прекращается ток через тиристор 11 и он закрывается. Далее повторяется процесс заряда конденсаторных накопителей (батареи накопительной энергии). Для перевода системы в нерабочее состояние размыкают закорачиваемый выключатель 13, а ключ 12 замыкают на землю (ходовой рельс) и конденсаторные накопители разряжаются.When you turn on traction substations 1 and 2 and apply voltage to the contact wire 9 (into the contact network), turn on the key 12, connecting the charge-discharge resistor (resistance) 14 and the storage energy battery 10 to the contact network through the diode 11. Previously, the capacitor bank was in rarefied state and was shorted to a charge-discharge resistor (resistance) 14. When the charging voltage Uc reaches a value sufficient to continue charging the drives without limiting resistance, the charge-discharge resistor 14 occurs second shorting switch (contactor) 13. Hereinafter charge accumulating battery energy to a maximum voltage occurs in the contact system, wherein a portion of the energy arising during rolling regenerative modes also supplied to energy storage. When the rolling stock moves along the line and is located near the place where the voltage Uk drops the most, the thyristor 11 is turned on. As a result, the voltage in the contact network increases and is maintained until the batteries of storage energy are discharged to the voltage level of the contact network at which the voltage in the drives will be lower than the mains voltage, or load 16 is disconnected when the current through the thyristor 11 stops and it closes. Next, the process of charging capacitor banks (storage energy batteries) is repeated. To put the system into an idle state, the short-circuit breaker 13 is opened, and the key 12 is closed to the ground (running rail) and the capacitor banks are discharged.

Таких устройств на линии можно устанавливать несколько, что определяется параметрами линии и экономической целесообразностью.Several such devices can be installed on the line, which is determined by the parameters of the line and economic feasibility.

Необходимо отметить, что батарея накопительной энергии будет воспринимать и снижать все возникающие в сети перенапряжения, включая грозовые разряды, а дозаряд ее будет происходить при наличии номинального или повышенного напряжения в контактной сети, тем самым выравнивая потребление энергии из внешней энергосистемы и снижая уровни пиковых нагрузок.It should be noted that the storage energy battery will perceive and reduce all overvoltages arising in the network, including lightning discharges, and it will be recharged in the presence of a nominal or increased voltage in the contact network, thereby equalizing energy consumption from the external power system and reducing peak load levels.

Claims

1. The power supply system of direct current railways, comprising a three-phase external line of increased voltage with step-down transformers connected to it, the outputs of which are connected to rectifier units, the minus of which is connected to the running rail, and plus to the contact wire, to which through the diode, the key and a charge-discharge resistor shorted by a switch, energy storage devices are connected, connected by a minus to the running rail and which is connected by a thyristor to the contact wire.

2. The system according to claim 1, characterized in that the energy storage devices are made in the form of a battery.