RU2063344C1

RU2063344C1 - Power supply device for ac traction circuit

Info

Publication number: RU2063344C1
Application number: RU93002212A
Authority: RU
Inventors: Р.А. Ахмеджанов; Б.Е. Похабов; В.И. Беляев; В.К. Едренин
Original assignee: Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1996-07-10

Abstract

FIELD: railway transport; electrification of railways for combined supply of traction and nontraction consumers. SUBSTANCE: device has 2 x 25 kV power supply system with three-winding traction single-phase transformers 6,7 and 8, two connectors and switch on secondary side of transformer 8 to form voltage triangle to supply three-phase consumer supply lines of substations. Other secondary windings of traction transformers 6 and 7 in both arms of substation or reverse transformer are shunted through their double-pole disconnecting switches by capacitor banks and are connected into triangle through single-pole disconnecting switch. EFFECT: enhanced reliability of operation. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрификации железных дорог на переменном токе по системе 2х25 кВ для совместного питания тяговых и нетяговых потребителей. The invention relates to the electrification of railways with alternating current through a 2x25 kV system for the joint supply of traction and non-traction consumers.

Известно устройство (1 рис.1.15, с.24) для электроснабжения тяговой сети напряжением 2х25 кВ, представляющее собой типовое распределительное устройство 55 кВ для питания тяговых плеч и трехфазных потребителей в линиях двойной провод-рельс (ДПР) и собственных нужд (СН) тяговых подстанций. Оно содержит на тяговой подстанции (ТП): две секции шин высокого напряжения, связанные через трехполюсные разъединители перемычкой, основные и резервный однофазные трехобмоточные трансформаторы. Первичные обмотки основных трансформаторов через двухполюсные выключатели подключены к питающей сети высокого напряжения по схеме открытого треугольника. Первичная обмотка резервного трансформатора связана с питающей сетью через три двухполюсных разъединителя с возможностью его подключения к любой паре шин высокого напряжения. A device is known (1 fig. 1.15, p.24) for power supply of a traction network with a voltage of 2x25 kV, which is a typical 55 kV switchgear for powering traction arms and three-phase consumers in double wire-rail (DPR) and auxiliary needs (SN) traction substations. It contains at a traction substation (TP): two sections of high voltage buses connected through a three-pole disconnector by a jumper, the main and backup single-phase three-winding transformers. The primary windings of the main transformers through bipolar switches are connected to the high voltage mains according to an open triangle circuit. The primary winding of the backup transformer is connected to the mains through three bipolar disconnectors with the possibility of connecting it to any pair of high voltage buses.

Первые вторичные обмотки основных трансформаторов присоединены через двухполюсные выключатели к соответствующим фидерным зонам тяговой сети и далее через шины вторичного напряжения к фидерам ДПР и СН. Вторые вторичные обмотки подключены к районным потребителям через свои сборные шины. Шины вторичного напряжения секционированы с помощью четырех двухполюсных разъединений. Вторичные обмотки резервного трансформатора связаны (1, рис.1.15, 0.24) через свои сборные шины и двухполюсные выключатели с двумя секциями вторичного напряжения. The first secondary windings of the main transformers are connected via bipolar switches to the corresponding feeder zones of the traction network and then through the secondary voltage buses to the feeders DPR and SN. The second secondary windings are connected to district consumers through their busbars. The secondary voltage busbars are partitioned by four bipolar disconnections. The secondary windings of the backup transformer are connected (1, Fig. 1.15, 0.24) through their busbars and two-pole switches with two sections of the secondary voltage.

Трехфазная система ДПР и СН 27,5 кВ образована путем подключения их фидеров к разнофазным выводам основных трансформаторов и заземленным общим точкам полуобмоток, т. е. к плечам тяговой сети. Следовательно, трехфазные потребителя, питающиеся от линий ДПР и СН, не могут получать электроэнергию должного по ГОСТ 13109-87 качества, особенно по показателям несимметрии и несинусоидальности. Кроме того, так как по фидерам ДПР и СН треугольник питающих напряжений остается открытым, то токи нулевой последовательности на основной частоте и частотах высших гармонических составляющих, кратные трем, воздают значительные потери электроэнергии в трехфазных потребителях. The three-phase system of DPR and SN 27.5 kV is formed by connecting their feeders to the different-phase terminals of the main transformers and to the grounded common points of the semi-windings, i.e., to the shoulders of the traction network. Therefore, three-phase consumers, powered by the DPR and SN lines, cannot receive electricity of proper quality in accordance with GOST 13109-87, especially in terms of asymmetry and non-sinusoidality. In addition, since the supply voltage triangle remains open for feeders DPR and CH, zero-sequence currents at the fundamental frequency and frequencies of higher harmonic components, multiples of three, cause significant losses of electricity in three-phase consumers.

Близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока (2). Оно содержит первую и вторую секции шин высокого напряжения с перемычкой, включенной между ними через первый и второй трехполюсные разъединители соответственно, первый, второй и резервный однофазные трехобмоточные трансформаторы, двухфазные шины вторичного напряжения, состоящие из первой и второй независимых секций, шины которых подключены к контактным и к питающим проводам смежных фидерных зон ТП. К разнофазным выводам этих секций присоединены фидера ДПР и СН. Первичные обмотки первого и второго трансформаторов подключены через первый и второй двухполюсные выключатели к первой и второй секциям шин высокого напряжения соответственно по схеме открытого треугольника. Первичная обмотка резервного трансформатора подключена через третий двухполюсный выключатель и первый, второй, и третий двухполюсные разъединители к каждой паре фаз упомянутой выше перемычки. Close in technical essence to the proposed is a device for power supply of electrified railways of alternating current (2). It contains the first and second sections of high voltage buses with a jumper connected between them through the first and second three-pole disconnectors, respectively, the first, second and redundant single-phase three-winding transformers, two-phase secondary voltage buses, consisting of the first and second independent sections, the buses of which are connected to the contact and to the supply wires of adjacent feeder zones of TP. The feeders of the DPR and CH are connected to the different-phase outputs of these sections. The primary windings of the first and second transformers are connected through the first and second bipolar switches to the first and second sections of the high voltage buses, respectively, according to the open triangle circuit. The primary winding of the backup transformer is connected through a third bipolar switch and a first, second, and third bipolar disconnector to each phase pair of the above jumpers.

Вторичные обмотки первого, второго и резервного трансформаторов выполнены в виде полуобмоток. Полуобмотки в первых двух соединены последовательно, и точки их соединения подключены к контуру заземления тяговой подстанции и рельсам (КЗП). Свободные выводы этих полуобмоток через четвертый и пятый двухполюсные выключатели соответственно подключены к шинам первой и второй секциям двухфазных шин вторичного напряжения. Начало первой и конец второй полуобмоток резервного трансформатора подсоединены к сборным шинам последнего, конец первой и начало второй полуобмоток подключены раздельно через четвертый двухполюсный разъединитель к сборным шинам резервного трансформатора и через пятый двухполюсный разъединитель к К3П. Первый и вторая секции двухфазных шин вторичного напряжения через шестой и седьмой двухполюсные выключатели соединены со сборными шинами резервного трансформатора, последнего подключены через восьмой двухполюсный выключатель, а фидера ДПР и СН непосредственно к шинам вторичного напряжения разных фаз и разных секций. Из этого следует, что фазирование мест подключены лидеров ДПР и СН сборным шинам резервного трансформатора соответствует присоединению первичной обмотки последнего к недостающей фазе на высокой стороне. Secondary windings of the first, second and backup transformers are made in the form of semi-windings. The semi-windings in the first two are connected in series, and their connection points are connected to the ground loop of the traction substation and rails (KZP). The free terminals of these half-windings through the fourth and fifth bipolar switches are respectively connected to the buses of the first and second sections of the two-phase secondary voltage buses. The beginning of the first and the end of the second half windings of the backup transformer are connected to the busbars of the latter, the end of the first and the beginning of the second half windings are connected separately through the fourth bipolar disconnector to the busbars of the backup transformer and through the fifth bipolar disconnector to K3P. The first and second sections of two-phase secondary voltage buses are connected through the sixth and seventh bipolar circuit breakers to the busbars of the backup transformer, the last are connected through the eighth bipolar circuit breaker, and the feeder DPR and MV directly to the secondary voltage buses of different phases and different sections. From this it follows that the phasing of the places connected by the leaders of the DPR and MV to the busbars of the backup transformer corresponds to the connection of the primary winding of the latter to the missing phase on the high side.

Таким образом, типовая система электроснабжения напряжением 2х25 кВ (1, рис. 1.15 с.24 устройство-аналог) путем дополнения одним выключателем и двумя разъединителями и введением дополнительных связей на вторичной стороне резервного трансформатора сформирован полный треугольник напряжений для питания трехфазных потребителей в линиях ДПР и СН ТП. Этим достигается повышение качества электроэнергии на зажимах нетяговых потребителей и снижение потерь от токов нулевой последовательности на основной частоте и частотах, кратных трем. Thus, a typical power supply system with a voltage of 2x25 kV (1, Fig. 1.15 p.24 analog device) by adding one switch and two disconnectors and introducing additional connections on the secondary side of the backup transformer formed a complete voltage triangle to power three-phase consumers in the lines of the DPR and CH TP. This achieves an increase in the quality of electricity at the terminals of non-traction consumers and a decrease in losses from zero sequence currents at the fundamental frequency and frequencies that are multiples of three.

Однако устройство-прототип (2) не обеспечивает улучшение качества электроэнергии в питающей высоковольтной сети. Симметрирующий эффект, демпфирование гармонии, снятие возможных перенапряжений достигается только в линиях ДПР и СН. В то же время тяговая нагрузка в значительной степени влияет на режим питающей сети, особенно в маломощных энергосистемах. Так, например, экспериментальные исследования, проведенные авторами на участке Мсинты-Чу Алма-Атинской железной дороги, показали, что коэффициент корреляции между токами нагрузок основных трансформаторов, с одной стороны и коэффициентами несинусоидальности и обратной последовательности, с другой стороны, составил 0,62-0,87 и 0,42-0,85 соответственно. При этом значения коэффициента несинусоидальности соответственно 17,5% и 20,4% а обратной последовательности достигают 8,3% на шинах 220 кВ и 10% на шинах 27,5 кВ. Видно, что источником несимметрии и высших гармоник в питающей сети 220 кВ является тяговая нагрузка. В спектре напряжений 220 кВ доминирует третья гармоника, значит пятая, седьмая, девятая и одиннадцатая гармоники. However, the prototype device (2) does not provide an improvement in the quality of electric power in the supply high-voltage network. Symmetric effect, damping harmony, removal of possible overvoltages is achieved only in the lines of the DPR and SN. At the same time, the traction load significantly affects the mode of the mains, especially in low-power systems. For example, experimental studies conducted by the authors on the Msinty-Chu section of the Alma-Ata railway showed that the correlation coefficient between the load currents of the main transformers, on the one hand, and the non-sinusoidality and reverse sequence coefficients, on the other hand, was 0.62- 0.87 and 0.42-0.85, respectively. Moreover, the values of the non-sinusoidality coefficient are 17.5% and 20.4%, respectively, and the reverse sequence reaches 8.3% on 220 kV buses and 10% on 27.5 kV buses. It can be seen that the source of asymmetry and higher harmonics in the 220 kV supply network is the traction load. The third harmonic dominates in the voltage spectrum of 220 kV, which means the fifth, seventh, ninth and eleventh harmonics.

Повышение качества электрической энергии в питающей сети можно достичь путем построения фильтросимметрирующего средства за счет использования второй вторичной обмотки каждого из трех трансформаторов на ТП. Improving the quality of electric energy in the supply network can be achieved by constructing a filter-balancing means through the use of a second secondary winding of each of the three transformers on the transformer substation.

Суть предложения состоит в том, что устройство для электроснабжения тяговой сети переменного тока, содержащее первую и вторую секции трехфазных шин высокого напряжения с перемычкой, включенной между ними через первый и второй трехполюсные разъединители соответственно, первый, второй и резервный однофазные трехобмоточные трансформаторы, первые вторичные обмотки которых выполнены в виде полуобмоток, причем первичные обмотки первого и второго однофазных трехобмоточных трансформаторов подключены через первый и второй двухполюсные выключатели и первой и второй секциям шин высокого напряжения соответственно по схеме открытого треугольника, первичная обмотка резервного однофазного трехобмоточного трансформатора подключена через третий двухполюсный выключатель и первый, второй и третий двухполюсные разъединители к каждой паре шин перемычки с базированием мест подключения первого и второго двухполюсных разъединителей соответственно с первым и вторым двухполюсными выключателями, вторичные полуобмотки первого и второго однофазных трехобмоточных трансформаторов соединены последовательно, точки их соединения подключены к контуру заземления тяговой подстанции и рельсов, свободы подключены через четвертый и пятый двухполюсные выключатели и первой и второй секциям двухфазных шин вторичного напряжения соответственно, первая и вторая секции двухфазных шин вторичного напряжения через шестой и седьмой двухполюсные выключатели и сборные шины резервного однофазного трехобмоточного трансформатора связаны с вторичными полуобмотками полследнего, начало первой и конец второй полуобмоток упомянутого резервного трансформатора подсоединены и к его сборным шинам и через пятый двухполюсный разъединитель к контуру заземления тяговой подстанции и рельсов, сборные шины резервного однофазного трехобмоточного трансформатора через восьмой двухполюсный выключатель подсоединены к двухфазным шинам вторичного напряжения, выполненным в виде первой и второй независимых секций, к разным фазам и разным секциям которых подключены фидеры два провода рельс и собственных нужд, дополнено тем, что вторые вторичные обмотки первого, второго и резервного однофазных трехобмоточных трансформаторов шунтированы соответственно через шестой, седьмой и восьмой двухполюсные разъединители конденсатор батареями и соединены между собой в треугольник через однополюсный разъединитель. Батареи конденсаторов выполнены в виде совокупности переключаемых К ступеней, значения емкостей, каждой из которых выбраны из условия резонанса тока в цепи второй вторичной обмотки каждого из упомянутых трансформаторов для К-той гармоники, генерируемой тяговой нагрузкой в контактной сети. The essence of the proposal is that a device for powering an AC traction network, containing the first and second sections of three-phase high-voltage buses with a jumper connected between them through the first and second three-pole disconnectors, respectively, the first, second and backup single-phase three-winding transformers, the first secondary windings which are made in the form of semi-windings, with the primary windings of the first and second single-phase three-winding transformers connected through the first and second bipolar sensors and the first and second sections of high-voltage busbars, respectively, according to the open triangle scheme, the primary winding of the backup single-phase three-winding transformer is connected through a third bipolar switch and the first, second and third bipolar disconnectors to each pair of jumper buses based on the points of connection of the first and second bipolar disconnectors, respectively first and second bipolar switches, secondary half-windings of the first and second single-phase three-winding transformers with are united in series, their connection points are connected to the ground loop of the traction substation and rails, freedom is connected through the fourth and fifth bipolar switches and the first and second sections of the two-phase secondary voltage buses, respectively, the first and second sections of the two-phase secondary voltage buses through the sixth and seventh bipolar switches and prefabricated tires of the reserve single-phase three-winding transformer are connected with the secondary half-windings of the last one, the beginning of the first and the end of the second half-windings of the aforementioned of the primary transformer are connected both to its busbars and through the fifth two-pole disconnector to the ground circuit of the traction substation and rails, the busbars of the reserve single-phase three-winding transformer through the eighth double-pole switch are connected to two-phase secondary voltage buses made in the form of the first and second independent sections, to different phases and to different sections of which feeders two wires of rail and auxiliary needs are connected, it is supplemented by the fact that the second secondary windings of the first, second and reserve single-phase three-winding transformers are shunted respectively through the sixth, seventh and eighth bipolar disconnector capacitor batteries and connected to each other in a triangle through a single-pole disconnector. The capacitor banks are made in the form of a set of switched K steps, the capacitance values, each of which is selected from the condition of current resonance in the circuit of the second secondary winding of each of the mentioned transformers for the K-th harmonic generated by the traction load in the contact network.

На фигуре представлена электрическая схема предлагаемого устройства. The figure shows the electrical circuit of the proposed device.

Оно содержит первую I и вторую 2 секции шин высокого напряжения с перемычкой 3 включенной между ними через первый 4, второй 5 трехполюсные разъединители соответственно, первый 6, второй 7 и резервный 8 однофазные понизительные трехобмоточные трансформаторы, двухфазные шины 9 вторичного напряжения, состоящие из первой 10 и второй 11 независимых секций, каждая из которых представляет собой систему сборных шин, принадлежащих соответственно первому 6 и второму 7 трансформаторам. Шины первой секции 10 подключены к контактному 12 и питающему 13 проводам фидерной зоны 14 со стороны левого плеча ТП, а шины второй секции 11 к контактному 15 и питающему 16 проводам фидерной зоны 17 со стороны правого плеча. Фидера ДПР 18 и СН 19 присоединены к разнофазным выводам 20 и 21 соответственно секций 10 и 11. Первичные обмотки первого 6 и второго 7 трансформаторов подключены через первый 22 и второй 23 двухполюсные выключатели к первой 1 и второй 2 секциям шин высокого напряжения по схеме открытого треугольника. Первичная обмотка резервного трансформатора 8 подключена через третий двухполюсный выключатель 24 и первый 25, второй 26 и третий 27 двухполюсные разъединители к каждой паре фаз перемычки 3. Первые вторичные обмотки трансформаторов 6,7 и 8 выполнены в виде полуобмотки. Полуобмотки каждого трансформатора 6 и 7 соединены последовательно, точки их соединения подключены к КПЗ 28. Крайние выводы этих полуобмоток через четвертый 29 и пятый 30 двухполюсные выключатели соответственно подключены к шинам первой 10 и второй 11 секциям. Начало первой и конец второй полуобмоток резервного трансформатора 8 подсоединены к сборным шинам 31 последнего, конец первой и начало второй полуобмоток подсоединены раздельно через четвертый двухполюсный разъединитель 32 к сборным шинам 31 и через пятый двухполюсный разъединитель 33 к КПЗ 28. Первая 10 и вторая 11 секции двухфазных шин 9 вторичного напряжения через шестой 34 и седьмой 35 двухполюсные выключатели соединены со сборными шинами 31, последние подключены через восьмой двухполюсный выключатель 36, а фидера ДПР и 18 СН 19 непосредственно к шинам 9 вторичного напряжения разных фаз 20,21 и разных секций 10,11. Вторые вторичные обмотки трансформаторов 6,7,8 соединены между собой в треугольник через однополюсный разъединитель 37 и шунтирован батареями конденсаторов 38 и через шестой 39, седьмой 40 и восьмой 41 двухполюсные разъединители соответственно. It contains the first I and second 2 sections of high voltage busbars with a jumper 3 connected between them through the first 4, second 5 three-pole disconnectors, respectively, the first 6, second 7 and standby 8 single-phase step-down three-winding transformers, two-phase busbars 9 of the secondary voltage, consisting of the first 10 and the second 11 independent sections, each of which is a busbar system belonging respectively to the first 6 and second 7 transformers. The tires of the first section 10 are connected to the contact 12 and the feed wire 13 of the feeder zone 14 from the side of the left shoulder TP, and the tires of the second section 11 to the contact 15 and feed 16 wires of the feeder zone 17 from the side of the right shoulder. Feeders ДДР 18 and СН 19 are connected to the different-phase leads 20 and 21 of sections 10 and 11, respectively. The primary windings of the first 6 and second 7 transformers are connected through the first 22 and second 23 bipolar switches to the first 1 and second 2 sections of high-voltage busbars according to the open triangle scheme . The primary winding of the backup transformer 8 is connected through the third bipolar switch 24 and the first 25, the second 26 and the third 27 two-pole disconnectors to each pair of jumper phases 3. The first secondary windings of the transformers 6,7 and 8 are made in the form of a half-winding. The half-windings of each transformer 6 and 7 are connected in series, the points of their connection are connected to the bullpen 28. The extreme conclusions of these half-windings through the fourth 29 and fifth 30 bipolar switches are respectively connected to the buses of the first 10 and second 11 sections. The beginning of the first and the end of the second half-windings of the backup transformer 8 are connected to the busbars 31 of the latter, the end of the first and the beginning of the second half-windings are connected separately via the fourth two-pole disconnector 32 to the busbars 31 and through the fifth two-pole disconnector 33 to the bullpen 28. The first 10 and second 11 sections are two-phase secondary voltage bus 9 through the sixth 34 and seventh 35 bipolar switches are connected to the busbars 31, the latter are connected through the eighth bipolar switch 36, and the feeder DPR and 18 SN 19 directly to tires 9 of the secondary voltage of different phases 20,21 and different sections 10,11. The second secondary windings of the transformers 6,7,8 are interconnected into a triangle through a single-pole disconnector 37 and shunted by capacitor banks 38 and through the sixth 39, seventh 40 and eighth 41 two-pole disconnectors, respectively.

Батареи конденсаторов 38 выполнены в виде совокупности переключаемых К ступеней, значения емкостей каждой из которых выбраны на условия резонанса тока в цепи второй вторичной обмотки каждого из трансформаторов 6,7,8 для К-той гармоники тока в контактной сети. The capacitor banks 38 are made in the form of a set of switched K steps, the capacitances of each of which are selected for the conditions of the current resonance in the circuit of the second secondary winding of each of the transformers 6,7,8 for the K-current harmonic in the contact network.

Работа устройства для электроснабжения тяговой сети переменного тока происходит следующим образом. The operation of the device for power supply traction AC network is as follows.

Примем за исходное такое его состояние, когда все выключатели и разъединители отключены. Покажем работу последовательно во всех режимах посредством включения соответствующей совокупности коммутирующих аппаратов. Let us take it as its initial state when all switches and disconnectors are disconnected. We show the work sequentially in all modes by turning on the corresponding set of switching devices.

Режим двухстороннего питания тяговой сети. Его осуществляют включением выключателей 22,23,29 и 30 и разъединителей 39,40. При этом фидерные зоны 14 и 17 получают питание от первой 1 и второй 2 секции шин высокого напряжения соответственно (фазы АВ и СА) через первый 6 и второй 7 трансформаторы и секции 10, 11 двухфазных шин 9 вторичного напряжения. Фидеры ДПР 18 и Си 19 снабжаются энергией от данных трансформаторов через секции 10, 11 и разнофазные их выводы 20,21 и КТП 28. Резервный трансформатор 8 по первичной и вторичной сторонам отключен. Тяговая сеть получает двустороннее питание, а фидеры ДПР 18 и СН 19 запитываются неполным треугольником напряжений. Подключением посредством разъединителей 33 40, батарей конденсаторов 38 к вторым вторичным обмоткам трансформатором 6 и 7 соответственно образуют L-С контура резонансов токов, настроенных на частоты гармоник, генерируемых электровозами в зонах 14 и 15. Выбором соответствующей ступени на каждой батарее 38 настраивают резонанс тока на частоту преобладающей гармоники, обычно третью или пятую. При этом настройка контуров в трансформаторах 6 и 7 может быть осуществлена на одинаковые частоты, например, на частоту третьей гармоники или пятой, или на разные третью и пятую. Подавление частот гармоник токов от электровозов происходит в магнитной цепи трансформаторов 6 и 7, что создает условия для непрохождения их в питающую сеть через первичные их обмотки. Two-way power mode of the traction network. It is carried out by turning on the switches 22,23,29 and 30 and the disconnectors 39,40. In this case, the feeder zones 14 and 17 receive power from the first 1 and second 2 sections of high voltage buses, respectively (phases AB and CA) through the first 6 and second 7 transformers and sections 10, 11 of two-phase busbars 9 of the secondary voltage. Feeders DPR 18 and Ci 19 are supplied with energy from these transformers through sections 10, 11 and their different outputs 20.21 and KTP 28. The backup transformer 8 is disconnected on the primary and secondary sides. The traction network receives two-way power, and the feeders DPR 18 and CH 19 are powered by an incomplete voltage triangle. By connecting, through disconnectors 33 40, capacitor banks 38 to the second secondary windings, transformers 6 and 7 respectively form an L-C circuit of the resonances of the currents tuned to the harmonic frequencies generated by the electric locomotives in zones 14 and 15. By selecting the appropriate stage on each battery 38, the current resonance is set to the prevailing harmonic frequency, usually the third or fifth. At the same time, the loops in transformers 6 and 7 can be tuned to the same frequencies, for example, to the frequency of the third harmonic or fifth, or to different third and fifth. The suppression of the frequencies of harmonics of currents from electric locomotives occurs in the magnetic circuit of transformers 6 and 7, which creates conditions for their non-passage into the supply network through their primary windings.

Режим параллельной работы трансформаторов Для перехода в этот режим дополнительно включают выключатель 24, разъединитель 33 и затем или разъединители 4,25,41 и шестой выключатель 34 для обеспечения параллельного соединения резервного трансформатора 8 к первому трансформатору 6 или разъединителя 5, 27,41 и седьмой выключатель 35 для обеспечения параллельного соединения резервного трансформатора 8 ко второму трансформатору 7. При этом вступает в работу резонансный контур, образованный подключением посредством разъединения 41 батареи конденсаторов 38 ко второй вторичной обмотке резервного трансформатора 8. Он может быть настроен на частоту соответствующего контура в трансформаторе 6 или 7, или на другую частоту значений гармоники тока в контактной сети. Например, если в контактной сети со стороны фидерной зоны 14 преобладают третья и пятая гармоники, то целесообразно настроить контура в трансформаторах 6 и 8 на частоты соответственно гармоник третьего и пятую или наоборот. То есть, подключение резервного трансформатора 8 в параллель любому из трансформаторов 6,7 обеспечивает параллельное подключение фильтра на подавление частоты соседней гармоники. Transformer parallel operation mode To switch to this mode, they additionally include a switch 24, a disconnector 33, and then 4.25.41 switches and a sixth switch 34 to provide a parallel connection of the backup transformer 8 to the first transformer 6 or disconnector 5, 27.41 and the seventh switch 35 to provide a parallel connection of the backup transformer 8 to the second transformer 7. The resonant circuit formed by connecting by disconnecting 41 capacitor banks 38 to the second secondary winding of the backup transformer 8. It can be tuned to the frequency of the corresponding circuit in the transformer 6 or 7, or to a different frequency of the current harmonics in the contact network. For example, if the third and fifth harmonics prevail in the contact network from the side of the feeder zone 14, it is advisable to adjust the circuits in transformers 6 and 8 to the frequencies of the third and fifth harmonics, respectively, or vice versa. That is, connecting the backup transformer 8 in parallel to any of the transformers 6,7 provides a parallel connection of the filter to suppress the frequency of the neighboring harmonics.

Режим включения первого 6 и второго 7 трансформаторов по схеме открытого треугольника (фазы АВ и АС) и резервного трансформатора 8 на недостающую фазу (ВС). Достигается и включением выключателей 22, 23, 29, 30, 24, 26 разъединителей 26, 32, 39, 40, 41 и отключением выключателей 34, 35 разъединителя 33. Трехфазные потребители фидеров ДПР 18 и СН 19 получают питание от полного треугольника напряжений. Две стороны его сформированы напряжениями полуобмоток первого и второго 7 трансформаторов, третья, ранее недостающая сторона напряжением соединенных в параллель полуобмоток резервного трансформатора 8. Образован контур замыкания токов нулевой последовательности на основной частоте и частотах высших гармоник, кратных трем, что приводит к уменьшению несимметрии и несинусоидальности напряжений, а также потерь электроэнергии в трехфазных потребителях. Для тех однофазных потребителей, которые питаются от фидеров ДПР 18 и СН 19 через трансформаторы по схеме

уменьшается вероятность появления перенапряжений фазных ЭДС из-за уменьшения в них гармоник напряжений, кратных трем. Плечи 14, 17 тяговой сети получают питание напряжением 2х25 кВ. При этом каждый из резонансных контуров трансформаторов 6, 7, 8 может независимо работать на подавление гармоник тока одинаковых или различных частот, генерируемых тяговой нагрузкой со стороны дорого 14 и правого 17 плеч тяговой сети. При включении разъединителя 37 формируется замкнутый треугольник резонансных контуров трансформаторов 6,7,3. Если контура настроены на одинаковые частоты, равные частоте К-той гармоники, например 5-ой, то кроме подавления 5-ой гармоники, будут ослаблены гармоники частот, кратных трем и токи нулевой последовательности на основной частоте. При включении разъединителя 37 и отключении разъединителей 39,40,41 образуется такой же замкнутый контур, как и в устройстве прототипе, который усиливает эффект симметрирования и демпфирования гармоник на частотах, кратных трем, так как в этом случае работают параллельно два замкнутых контура. При замкнутом состоянии разъединителя 37 можно варьировать включение разъединителей 39,40,41. Например, включить разъединители 39,40 и отключить разъединитель 41 и т.д. Это позволяет с учетом реальной ситуации искажений и несимметрии экономить ресурс разъединителей и батарей конденсаторов. Таким образом, предлагаемое устройство не снижает достоинства устройства-прототипа. Более того, введение батарей конденсаторов 38 и разъединителей 39,40,41 расширяет функциональные возможности устройства электроснабжения тяговой сети напряжением 2х25 кВ, так как позволяет подавить гармоники тока со стороны тяговой нагрузки обеих плеч и снизить несимметрию напряжений в питающей сети не только на основной частоте и частотах, кратных трем, но и на других частотах. Очевидно, что подавление гармоник тока и симметрирование напряжения происходит на вторичной стороне и в магнитных цепях тяговых трансформаторов.The switching mode of the first 6 and second 7 transformers according to the open triangle scheme (phases AB and AC) and the backup transformer 8 for the missing phase (BC). This is achieved by turning on the switches 22, 23, 29, 30, 24, 26 of the disconnectors 26, 32, 39, 40, 41 and turning off the switches 34, 35 of the disconnector 33. Three-phase consumers of the feeders DPR 18 and CH 19 receive power from the full voltage triangle. Its two sides are formed by the voltage of the semi-windings of the first and second 7 transformers, the third, previously missing side, by the voltage of the backup transformer 8 connected in parallel to the half-windings. A circuit is formed that closes the zero-sequence currents at the fundamental frequency and higher harmonics frequencies that are multiples of three, which reduces asymmetry and non-sinusoidality voltages, as well as energy losses in three-phase consumers. For those single-phase consumers that are powered by feeders DPR 18 and CH 19 through transformers according to the scheme

the probability of phase overvoltage overvoltage decreases due to a decrease in the voltage harmonics that are multiples of three. The shoulders 14, 17 of the traction network receive a voltage of 2x25 kV. Moreover, each of the resonant circuits of transformers 6, 7, 8 can independently work to suppress current harmonics of the same or different frequencies generated by the traction load from expensive 14 and the right 17 shoulders of the traction network. When the disconnector 37 is turned on, a closed triangle of the resonant circuits of the transformers 6,7,3 is formed. If the circuit is tuned to the same frequencies equal to the frequency of the K-th harmonic, for example the 5th, then in addition to suppressing the 5th harmonic, the harmonics of frequencies that are multiples of three and zero sequence currents at the fundamental frequency will be weakened. When the disconnector 37 is turned on and the disconnectors 39,40,41 are turned off, the same closed loop is formed as in the prototype device, which enhances the effect of balancing and damping harmonics at frequencies that are multiples of three, since in this case two closed loops work in parallel. With the closed state of the disconnector 37, you can vary the inclusion of disconnectors 39,40,41. For example, enable disconnectors 39.40 and disable disconnector 41, etc. This allows taking into account the real situation of distortions and asymmetries, saving the resource of disconnectors and capacitor banks. Thus, the proposed device does not reduce the advantages of the prototype device. Moreover, the introduction of capacitor banks 38 and 39,40,41 disconnectors expands the functionality of the power supply device of the traction network with a voltage of 2x25 kV, since it allows to suppress current harmonics from the traction load of both arms and reduce the voltage asymmetry in the supply network not only at the main frequency and frequencies that are multiples of three, but also at other frequencies. Obviously, the suppression of current harmonics and voltage balancing occurs on the secondary side and in the magnetic circuits of traction transformers.

Таким образом, предложенное устройство во всех режимах его работы обеспечивает улучшение по сравнению с прототипом качества электрической энергии в питающей высоковольтной сети и уменьшение ущерба в присоединенных к ней потребителях. Thus, the proposed device in all modes of its operation provides an improvement in comparison with the prototype of the quality of electric energy in the supply high-voltage network and reduces damage in consumers connected to it.

Claims

1. Device for powering the traction AC network, containing the first and second sections of three-phase high voltage buses with a jumper connected between them through the first and second three-pole disconnectors, respectively, the first, second and backup single-phase three-winding transformers, the first and second windings of which are made in the form semi-windings, and the primary windings of the first and second single-phase three-winding transformers are connected through the first and second bipolar switches to the first and second sections w In the case of high voltage, respectively, according to the open triangle scheme, the primary winding of the standby single-phase three-winding transformer is connected through the third bipolar switch and the first third bipolar disconnectors to each pair of jumper buses based on the connection points of the first and second bipolar disconnectors, respectively, with the first and second bipolar switches, secondary half-windings of the first and the second single-phase three-winding transformers are connected in series, the points of their connection I am connected to the ground loop of the substation and rails, the free terminals are connected through the fourth and fifth bipolar switches to the first and second sections of the two-phase secondary voltage buses, respectively, the first and second sections of the two-phase secondary voltage buses through the sixth and seventh bipolar switches and busbars of the reserve single-phase three-winding transformer connected with the secondary half-windings of the latter, the beginning of the first and the end of the second half-windings of the mentioned backup transformer are connected to its busbars and through the fifth double-pole disconnector to the ground circuit of the substation and rail, and busbars of the reserve single-phase three-winding transformer through the eighth double-pole switch to two-phase secondary voltage buses of the first and second independent sections, and feeders "Two wire rail" are connected to different phases and different sections and own needs, characterized in that the second secondary windings of the first to third single-phase three-winding transformers are shunted respectively through the sixth eighth double yusnye disconnectors batteries and capacitors are interconnected in a triangle through the single-pole disconnector.

2. The device according to claim 1, characterized in that the capacitor banks are made in the form of a set of switched K steps, the capacitance of each of which is selected from the condition of current resonance in the circuit of the second secondary winding of each of the transformers for the K-current harmonic in the contact network.