RU124980U1

RU124980U1 - HIGH VOLTAGE DC POWER SUPPLY SYSTEM SUBSTATION (12-24 kV)

Info

Publication number: RU124980U1
Application number: RU2012121448/07U
Authority: RU
Inventors: Иван Геннадьевич Калугин; Владимир Николаевич Пупынин
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-02-20

Abstract

1. Тяговая подстанция системы электроснабжения постоянного тока повышенного напряжения (12-24 кВ), состоящая из неуправляемого полупроводникового выпрямителя, выполненного по 12-пульсовой усеченной схеме (т.е. без катодной группы вентилей во втором мосту выпрямителя), трехполюсных тиристорных выключателей фидеров и запасного выключателя, главной «плюс»- и главной «минус»-шины выпрямленного напряжения, реактора сглаживающего устройства, обходной «плюс»-шины и обходных разъединителей, причем в качестве главной «плюс»-шины используется расщепленная трехфазная система сборных шин, которая через трехполюсный разъединитель присоединена к фазным шинам второго моста выпрямителя, причем к этой расщепленной «плюс»-шине через трехполюсные разъединители подключены управляемые трехполюсные тиристорные выключатели фидеров контактной сети, а также запасного выключателя, которые одновременно выполняют функции катодной группы второго моста выпрямителя, катоды вентилей каждого трехполюсного выключателя фидера, а также запасного выключателя, соединены электрически между собой и образуют плюсовые выводы соответственно фидеров постоянного тока и запасного выключателя, которые через обходные разъединители могут подключаться к обходной «плюс»-шине, отличающаяся тем, что параллельно управляемым вентилям каждого выключателя фидера и запасного выключателя через развязывающую трехфазную группу диодов подключена коммутирующая цепь, состоящая из индуктивности, ограничивающей скорость нарастания тока в цепи, трехфазной развязывающей группы диодов, последовательно с которой включены две параллельные цепочки, перва�1. Traction substation of the DC power supply system of increased voltage (12-24 kV), consisting of an uncontrolled semiconductor rectifier, made according to a 12-pulse truncated circuit (that is, without a cathode group of valves in the second rectifier bridge), three-pole thyristor feeders and a spare switch, the main "plus" - and the main "minus" busbar of the rectified voltage, the reactor of the smoothing device, the bypass "plus" busbar and the bypass disconnectors, and the races are used as the main "plus" bus An insulated three-phase busbar system, which is connected through a three-pole disconnector to the phase buses of the second rectifier bridge, and to this split “plus” bus, three-pole thyristor circuit breakers of the contact network, as well as a backup switch, which simultaneously perform the functions of the cathode group, are connected through three-pole disconnectors the second rectifier bridge, the valve cathodes of each three-pole feeder switch, as well as the spare switch, are electrically connected to each other and positive terminals are formed respectively of the DC feeders and the spare switch, which can be connected through the bypass disconnectors to the bypass "plus" bus, characterized in that a switching circuit consisting of inductance is connected through a decoupling three-phase group of diodes in parallel to the controlled valves of each feeder and spare switch , limiting the slew rate of the current in the circuit, of a three-phase decoupling group of diodes, in series with which two parallel chains are connected, the first

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к тяговым подстанциям постоянного тока, и может быть использована в системах электроснабжения железных дорог и другого электротранспорта и, прежде всего, в системах электроснабжения перспективных железных дорог постоянного тока повышенного напряжения (12-24 кВ).The utility model relates to electrical engineering, namely to direct current traction substations, and can be used in power supply systems of railways and other electric vehicles and, above all, in power supply systems of promising high-voltage direct current railways (12-24 kV).

Известна тяговая подстанция постоянного тока (авторское свидетельство RU №2115990 C1, кл. 6 H02J 1/00, B60M 3/00), состоящая из полупроводникового выпрямителя, трехполюсных тиристорных выключателей фидеров и запасного выключателя, оснащенных диодными разрядными устройствами, главной «плюс» и главной «минус»-шины выпрямленного напряжения, реактора сглаживающего устройства и обходных разъединителей.Known traction DC substation (copyright certificate RU No. 2115990 C1, class 6 H02J 1/00, B60M 3/00), consisting of a semiconductor rectifier, three-pole thyristor feeder switches and a spare switch equipped with diode discharge devices, the main plus and the main "minus" is the busbar of the rectified voltage, the reactor smoothing device and bypass disconnectors.

Она наиболее близка по технической сущности к заявляемому объекту и взята за прототип.It is closest in technical essence to the claimed object and is taken as a prototype.

Однако, как показали исследования, коммутационная способность трехполюсных тиристорных выключателей в прототипе ограничена, поэтому использование этой схемы на подстанциях постоянного тока повышенного напряжения не может быть рекомендовано.However, studies have shown that the switching ability of three-pole thyristor switches in the prototype is limited, so the use of this circuit in high-voltage DC substations cannot be recommended.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение надежности отключения токов короткого замыкания в контактной сети, существенное повышение ресурса выключателей фидеров постоянного тока при снижении их массогабаритных показателей, а также снижение массогабаритных показателей высоковольтных выпрямителей тяговой подстанции.The technical result of the claimed utility model is to ensure the reliability of disconnecting short circuit currents in the contact network, a significant increase in the service life of DC feeder circuit breakers while reducing their overall dimensions, as well as reducing the overall dimensions of high-voltage rectifiers of traction substation.

Существенное повышение ресурса выключателей фидеров объясняется тем, что отключение токов коротких замыканий выключателями фидеров заявляемой модели осуществляется бездуговым бесконтактным способом. Снижение массогабаритных показателей выключателей фидеров тяговой сети при повышенном выпрямленном напряжении (12-24 кВ) вытекает из того, что использование для этой цели последовательно соединенных традиционных электромагнитных дуговых выключателей приводит к пожароопасным негабаритным устройствам. Снижение же массогабаритных показателей высоковольтных выпрямителей объясняется тем, что они выполнены по оригинальной усеченной 12-пульсовой схеме с последовательным соединением мостов, а именно без катодной группы вентилей во втором мосту выпрямителя (схему см. на фиг.1).A significant increase in the resource of the feeder switches is explained by the fact that the disconnection of short-circuit currents by the feeder switches of the claimed model is carried out in an arcless contactless manner. The decrease in the overall dimensions of the traction network feeder circuit breakers at high rectified voltage (12-24 kV) follows from the fact that the use of traditionally connected electromagnetic arc circuit breakers for this purpose leads to fire hazardous oversized devices. The decrease in the overall dimensions of high-voltage rectifiers is explained by the fact that they are made according to the original truncated 12-pulse circuit with a series connection of the bridges, namely, without the cathode group of valves in the second rectifier bridge (for the circuit, see Fig. 1).

Заявляемая тяговая подстанция постоянного тока состоит из неуправляемого полупроводникового выпрямителя, выполненного по усеченной 12-пульсовой схеме, трехполюсных тиристорных выключателей фидеров и запасного выключателя с устройствами принудительной коммутации постоянного тока, главной «плюс» - и главной «минус»-шины выпрямленного напряжения, диодных разрядных устройств, сглаживающего устройства и обходных разъединителей фидеров и запасного выключателя. При этом в качестве главной «плюс»-шины используется расщепленная трехфазная система сборных шин, присоединенных через трехполюсный разъединитель к фазным шинам второго моста выпрямителя. К расщепленной трехфазной системе сборных шин «плюс» через трехполюсные разъединители подключены управляемые трехполюсные тиристорные выключатели фидеров контактной сети, а также запасного выключателя, выполняющие одновременно функции катодной группы и вентилей второго моста неуправляемого выпрямителя. Катоды вентилей каждого трехполюсного тиристорного выключателя фидера и запасного выключателя электрически соединены между собой и образуют соответственно плюсовые выводы фидеров постоянного тока и запасного выключателя.The inventive DC traction substation consists of an uncontrolled semiconductor rectifier made according to a truncated 12-pulse circuit, three-pole thyristor feeder switches and an emergency switch with DC forced switching devices, the main plus and minus mains of the rectified voltage bus, diode discharge devices, smoothing device and bypass disconnector feeders and spare switch. In this case, a split three-phase busbar system connected via a three-pole disconnector to the phase buses of the second rectifier bridge is used as the main "plus" bus. To a split three-phase busbar system “plus” through three-pole disconnectors are connected controlled three-pole thyristor switches of the feeders of the contact network, as well as a spare switch, which simultaneously perform the functions of the cathode group and valves of the second bridge of the uncontrolled rectifier. The cathodes of the valves of each three-pole thyristor switch of the feeder and the spare switch are electrically interconnected and form respectively the positive terminals of the DC feeders and the spare switch.

На фиг.1 показана принципиальная схема главных электрических соединений предлагаемой полезной модели.Figure 1 shows a schematic diagram of the main electrical connections of the proposed utility model.

Неуправляемый выпрямитель 1, выполненный по 12-пульсовой усеченной схеме, т.е. без катодной группы вентилей второго моста выпрямителя, получает питание от одного или группы преобразовательных трансформаторов (на схеме не показаны). Фазные шины второго моста выпрямителя разъединителем 2 отделены от расщепленной трехфазной «плюс»-шины 3, к которой через разъединители 4, 15, 19, 23 и 27 подключены управляемые трехфазные фидерные выключатели 5, 16, 20, 24 и запасного выключателя 28, выполняющие одновременно функции катодной группы второго моста выпрямителя. Катоды вентилей выключателей фидеров контактной сети 5, 16, 20, 24 соединены между собой электрически и образуют плюсовые выводы фидеров постоянного тока 36, 37, 38 и 39. Катоды вентилей запасного выключателя 19 также соединены между собой и образуют вывод 40, который через разъединитель 35 позволяет подключить запасной выключатель к обходной тине 41. Параллельно вентилям выключателей фидеров и запасного выключателя через развязывающие диоды 7 подключены устройства принудительной коммутации постоянного тока 6, 17, 21, 25 и 29, состоящие из ограничивающей индуктивности 8, конденсатора 9, управляемого вентиля 10 и ограничителя перенапряжений 11. К плюсовым выводам всех выключателей фидеров и запасного выключателя присоединены катоды вентилей 12 диодных разрядных устройств 14, 18, 22, 26 и 30, поглощающие резисторы 13 которых, присоединены к «минус-шине выпрямителя подстанции 42, к которой присоединен реактор сглаживающего устройства 43. К рельсовому фидеру 44 за реактором 43 подключаются индивидуальные фильтры сглаживающих устройств (на схеме не показаны).Uncontrolled rectifier 1, made according to a 12-pulse truncated circuit, i.e. without the cathode group of valves of the second rectifier bridge, it receives power from one or a group of converter transformers (not shown in the diagram). The phase buses of the second bridge rectifier disconnector 2 is separated from the split three-phase "plus" bus 3, to which through the disconnectors 4, 15, 19, 23 and 27 connected controlled three-phase feeder switches 5, 16, 20, 24 and emergency switch 28, performing simultaneously functions of the cathode group of the second rectifier bridge. The cathodes of the gate valves of the feeders of the contact network 5, 16, 20, 24 are electrically connected to each other and form the positive terminals of the DC feeders 36, 37, 38 and 39. The cathodes of the valves of the emergency switch 19 are also connected to each other and form the terminal 40, which through the disconnector 35 allows you to connect a spare switch to the bypass path 41. Parallel to the valves of the feeder switches and the spare switch through the decoupling diodes 7 are connected devices of forced switching DC 6, 17, 21, 25 and 29, consisting of a limiting the inductors 8, the capacitor 9, the controlled valve 10 and the surge suppressor 11. The cathodes of the valves 12 of the diode discharge devices 14, 18, 22, 26 and 30, the absorption resistors 13 of which are connected to the “minus- the rectifier bus of substation 42, to which the smoothing device reactor 43 is connected. To the rail feeder 44, individual filters of the smoothing devices (not shown) are connected to the rail feeder 44 behind the reactor 43.

Тяговая подстанция работает следующим образом. При нормальном режиме работы выпрямитель 1, разъединитель 2, все выключатели фидеров контактной сети 5, 16, 20 24, диодные разрядные устройства 14, 18, 22, 26 и обходной разъединитель 35 запасного выключателя включены. В то же время запасной выключатель 28, его разъединитель 27, а также обходные разъединители фидеров контактной сети 31, 32, 33, 34 отключены. Вентили устройств принудительной коммутации 10 всех фидеров закрыты, конденсаторы 9 заряжены от источников независимого питания (на чертеже не показаны) с полярностью, указанной на схеме.Traction substation operates as follows. In normal operation, the rectifier 1, disconnector 2, all the feeders of the contact network feeders 5, 16, 20 24, the diode discharge devices 14, 18, 22, 26 and the bypass disconnector 35 of the emergency switch are on. At the same time, the spare switch 28, its disconnector 27, as well as the bypass disconnectors of the feeders of the contact network 31, 32, 33, 34 are disconnected. The gates of the forced switching devices 10 of all feeders are closed, the capacitors 9 are charged from independent power sources (not shown in the drawing) with the polarity indicated in the diagram.

Отключение токов нагрузки или короткого замыкания любого фидера происходит путем снятия управляющих импульсов с управляемых вентилей его выключателя и, одновременно с этим, подачей отпирающего сигнала на управляемый вентиль устройства принудительной коммутации 10 этого фидера. После его открытия, через проводящие ток нагрузки или короткого замыкания управляемые вентили выключателя этого фидера начинают протекать встречные токи разряда конденсатора 9. В итоге, все управляемые вентили выключателя отключаемого фидера закрываются, и ток фидера сводится к нулю. При этом остальные фидеры тяговой подстанции продолжают работать в нормальном режиме.The disconnection of the load currents or short circuit of any feeder occurs by removing the control pulses from the controlled valves of its switch and, at the same time, by supplying an unlocking signal to the controlled valve of the forced switching device 10 of this feeder. After it is opened, counter currents of the discharge of the capacitor 9 start flowing through the load current or short circuit of the controlled valves of the circuit breaker of this feeder. As a result, all the controlled valves of the circuit breaker of the disconnected feeder are closed and the current of the feeder is reduced to zero. At the same time, the remaining feeders of the traction substation continue to operate in normal mode.

Благодаря наличию вентилей в схеме выключателя каждого фидера подстанции, исключается подпитка места короткого замыкания через неповрежденные фидеры как от смежных тяговых подстанций, так от электроподвижного состава, находящегося на участке. При повреждении тиристорного выключателя любого фидера благодаря наличию обходных разъединителей и обходной шины 41 он может быть заменен запасным выключателем 28.Due to the presence of gates in the circuit breaker circuit of each feeder of the substation, the short circuit through the intact feeders is excluded from both adjacent traction substations and from electric rolling stock located on the site. If the thyristor switch of any feeder is damaged due to the presence of bypass disconnectors and bypass bus 41, it can be replaced by a spare switch 28.

Claims

1. Traction substation of the DC power supply system of increased voltage (12-24 kV), consisting of an uncontrolled semiconductor rectifier, made according to a 12-pulse truncated circuit (that is, without a cathode group of valves in the second rectifier bridge), three-pole thyristor feeders and a spare switch, the main "plus" - and the main "minus" busbar of the rectified voltage, the reactor of the smoothing device, the bypass "plus" busbar and the bypass disconnectors, and the races are used as the main "plus" bus An insulated three-phase busbar system, which is connected through a three-pole disconnector to the phase buses of the second rectifier bridge, and to this split “plus” bus, three-pole thyristor circuit breakers of the contact network, as well as a backup switch, which simultaneously perform the functions of the cathode group, are connected through three-pole disconnectors the second rectifier bridge, the valve cathodes of each three-pole feeder switch, as well as the spare switch, are electrically connected to each other and positive terminals are formed respectively of DC feeders and a spare switch, which can be connected via bypass disconnectors to a bypass "plus" bus, characterized in that a switching circuit consisting of inductance is connected through a decoupling three-phase group of diodes in parallel to the controlled valves of each feeder and spare switch , limiting the slew rate of the current in the circuit, of a three-phase decoupling group of diodes, in series with which two parallel chains are connected, the first of which is formed by a capacitor chargeable from an independent voltage source, and a switching thyristor, and the second - overvoltage limiter.

2. Traction substation of the DC power supply system of high voltage (12-24 kV) according to claim 1, characterized in that the number of semiconductor rectifiers in the substation is more than one - two or three.