RU155368U1 - Пост секционирования постоянного тока с емкостным накопителем энергии - Google Patents

Abstract

Устройство поста секционирования постоянного тока, содержащее емкостный накопитель электроэнергии, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено индуктивным дозатором энергии с двумя транзисторными ключами, обеспечивающими подзаряд малыми токами при отсутствии рекуперации на межподстанционной зоне, системой управления, определяющей параметры заряда при повышении напряжения на шинах поста выше номинального уровня при рекуперативном торможении и в диапазоне номинальных напряжений на шинах поста секционирования, при этом ток заряда является величиной, зависимой от напряжения на шинах поста секционирования.

Description

Полезная модель относится к системе тягового электроснабжения, а именно к системе тягового электроснабжения железнодорожного транспорта, в частности к посту секционирования контактной сети постоянного тока.

Целью полезной модели является повышение эффективности использования энергии рекуперативного торможения, сглаживание графика электрической нагрузки тяговых подстанций, а также повышение напряжения на шинах поста секционирования.

В настоящее время посты секционирования на полигонах постоянного тока реализуют две функции - повышение надежности электроснабжения контактной сети в аварийных режимах, а также снижение потерь электроэнергии за счет электрического соединения контактных подвесок смежных путей (на двухпутных и многопутных участках). На сегодняшний день накопители электрической энергии в системе тягового электроснабжения железнодорожного транспорта, в частности, на постах секционирования не нашли применения. Однако, как показывают результаты многочисленных исследований, применение накопителей электрической энергии на постах секционирования позволяет решать задачи снижения потерь электрической энергии и выравнивания графика электрической нагрузки.

Для реализации данных возможностей предложено устройство поста секционирования постоянного тока с накопителем электрической энергии емкостного типа.

Известно устройство - пост секционирования контактной сети, содержащий высоковольтное оборудование, аппаратуру управления, датчики тока, блок определения направления тока, блок уставок релейной защиты и исполнительный блок [1]. Данное устройство не содержит накопителя электрической энергии и не может реализовать указанные возможности по повышению эффективности применения рекуперативного торможения и выравниванию графика электрической нагрузки тяговых подстанций.

Наиболее близким к заявленному устройству является пост секционирования постоянного тока с емкостным накопителем энергии [2]. Подключение емкостного накопителя электроэнергии (ЕНЭ) на посту секционирования к шинам постоянного тока осуществляется с помощью коммутационной аппаратуры. Заряд и разряд ЕНЭ осуществляется за счет транзисторных ключей.

Недостатком указанного устройства поста секционирования является:

1) отсутствие возможности перехода в режим подзаряда ЕНЭ малыми токами в нормальном режиме;

2) отсутствие возможности регулирования тока заряда ЕНЭ в режиме заряда и подзаряда в зависимости от уровня напряжения на шинах поста секционирования.

Одним из преимуществ применения ЕНЭ на посту секционирования является возможность поддержания минимального уровня напряжения в середине межподстанционной зоны, где падение напряжения достигает максимальных значений.

Технический результат, достигаемый благодаря заявленному устройству, заключается в следующем:

1) реализация возможности снижения неравномерности тяговой нагрузки подстанций за счет отдачи накопленной в режиме рекуперативного торможения или нормальном режиме энергии;

2) реализация возможности заряда ЕНЭ малыми токами нагрузки в нормальном режиме;

3) реализация регулирования тока заряда в нормальном режиме в зависимости от уровня напряжения на шинах поста секционирования.

Заявленные результаты достигаются за счет того, что ЕНЭ дополнительно подзаряжается от контактной сети малыми токами во время отсутствия нагрузки на межподстанционной зоне. Ток подзаряда является регулируемой величиной и зависит от уровня напряжения на шинах поста секционирования.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1. К шинам поста секционирования 1 через быстродействующий выключатель и разъединитель 2 подключен ЕНЭ 5. Цепь подключения ЕНЭ включает в себя датчик тока 3, позволяющий измерять величину тока, а также IGBT-транзисторы 4, предназначенные для управления режимами работы ЕНЭ. Для измерения уровня напряжения на ЕНЭ подключен датчик напряжения 7, для измерения уровня напряжения в контактной сети - датчик напряжения 9. IGBT-транзисторы 10 и 13, а также емкостной дозатор энергии 11 и диод 12 осуществляют заряд ЕНЭ малыми токами в нормальном режиме. Управление всеми IGBT-транзисторами осуществляется с помощью системы управления 8 на основе измерений, получаемых от датчиков тока и напряжения. Реактор в цепи подключения обеспечивает сглаживание тока при изменении режимов работы ЕНЭ. Для обеспечения безопасной эксплуатации ЕНЭ при выводе в ремонт предусмотрен разрядный контур, состоящий из разрядного резистора и выключателя 6, позволяющий безопасно рассеять накопленную ЕНЭ энергию.

Работа ЕНЭ в режиме дополнительного подзаряда осуществляется с помощью системы управления СУ путем соответствующего переключения IGBT-транзисторов 10 и 13 и перевода ЕНЭ из режима ожидания в режим подзаряда. Режим работы ЕНЭ определяется СУ на основе измерений токов и напряжений с помощью соответствующих датчиков 3, 7 и 9. При изменении напряжения в контактной сети, не соответствующих режиму подзаряда, СУ переводит ЕНЭ в режим ожидания. Отдача накопленной энергии осуществляется при падении напряжения в контактной сети ниже минимального уровня, определяемого с помощью датчика напряжения 9, путем перевода ЕНЭ системой управления в режим разряда, до достижения остаточным напряжением ЕНЭ минимального уровня, недостаточного для последующего разряда. При достижении указанного значения напряжения, ЕНЭ с помощью системы управления, переводится в режим ожидания или режим подзаряда малыми токами. Реализация работы ЕНЭ на посту секционирования постоянного тока с подзарядом малыми токами по предложенной схеме позволяет достичь указанного технического результата.

Работу схемы в режиме подзаряда рассмотрим на примере реализации (фиг. 2). В режиме покоя ЕНЭ отключен от поста секционирования ключами IGBT1, IGBT2, IGBT3. При отсутствии нагрузки на межподстанционной зоне, а также рекуперативного торможения, ЕНЭ переходит из режима покоя в режим подзаряда путем регулируемого открытия СУ транзисторов IGBT3 и IGBT4. Во время открытия транзисторов IGBT3 и IGBT4 индуктивный дозатор энергии L запасает дозу энергии, а при закрытии транзисторов IGBT3 и IGBT4 сбрасывает ее через диод VD на ЕНЭ. При достижении полного заряда, определяемого по результатам измерений тока и напряжения с помощью датчиков ДТ и ДН соответственно, либо при изменении напряжения на шинах поста секционирования, СУ закрывает IGBT3 и процесс подзаряда ЕНЭ прекращается. На фиг. 3 и 4 представлены графики изменения токов и напряжений на смежных тяговых подстанциях и находящемся на зоне ЭПС в режиме разряда ЕНЭ и дальнейшего его подзаряда малыми токами, где 1 - зона подзаряда малыми токами ЕНЭ. Перевод ЕНЭ в ремонтный режим осуществляется при помощи коммутационного аппарата К6 и разрядного резистора R.

На фиг. 5-6 представлены график изменения тока и напряжения на накопителе при его разряде и последующем подзаряде малыми токами, где 1 - зона подзарядки малыми токами ЕНЭ.

На фиг. 7-8 представлены графики изменения тока и напряжения на ЕНЭ при подзарядке малыми токами.

Библиографический список

1. Пат. на изобретение 2139203 РФ. МПК B60M 1/00. Пост секционирования контактной сети / С.X. Дарчиев, В.Н. Пупынин, В.Л. Солдатов, A.А. Цернант. (РФ) - №97122070/28; Заявлено 29.12.1997; опубл. 10.10.1999.

2. Пат. на полезную модель 147814 РФ. МПК B60M 3/00, H02J 1/00. Пост секционирования постоянного тока с емкостным накопителем энергии / B.Л. Незевак, В.Т. Черемисин, А.П. Шатохин (РФ) - №2014112916/11; Заявлено 02.04.2014; опубл. 20.11.2014. Бюл. №32.

Claims (1)

1. Устройство поста секционирования постоянного тока, содержащее емкостный накопитель электроэнергии, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено индуктивным дозатором энергии с двумя транзисторными ключами, обеспечивающими подзаряд малыми токами при отсутствии рекуперации на межподстанционной зоне, системой управления, определяющей параметры заряда при повышении напряжения на шинах поста выше номинального уровня при рекуперативном торможении и в диапазоне номинальных напряжений на шинах поста секционирования, при этом ток заряда является величиной, зависимой от напряжения на шинах поста секционирования.

   

Images