RU2307036C1 - Система тягового электроснабжения постоянного тока (варианты) - Google Patents
Система тягового электроснабжения постоянного тока (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307036C1 RU2307036C1 RU2006103501/09A RU2006103501A RU2307036C1 RU 2307036 C1 RU2307036 C1 RU 2307036C1 RU 2006103501/09 A RU2006103501/09 A RU 2006103501/09A RU 2006103501 A RU2006103501 A RU 2006103501A RU 2307036 C1 RU2307036 C1 RU 2307036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- traction
- power supply
- substations
- substation
- contact
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Использование: на участках железнодорожного и промышленного транспорта и метрополитене. Технический результат заключается в снижении потерь энергии в тяговой сети, повышении пропускной способности и увеличении расстояния между тяговыми подстанциями. Система тягового электроснабжения постоянного тока состоит из тяговых подстанций и питаемых от них контактных сетей нескольких параллельных путей с постами секционирования примерно в серединах межподстанционных зон или без них. При этом подвод энергии к подвижному составу осуществляется в основном по сверхпроводящей кабельной линии, прокладываемой параллельно контактной сети каждого пути или обоих путей и соединяемой с проводами контактной сети в нескольких точках по их длине. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам тягового электроснабжения, и может быть использовано на действующих и вновь проектируемых участках железнодорожного и промышленного транспорта, а также метрополитенов.
Используемая в настоящее время система тягового электроснабжения постоянного тока (СТЭ) состоит из тяговых подстанций и питаемых от них контактных сетей нескольких параллельных путей с постами секционирования примерно в серединах межподстанционных зон или без оных [1]. Она и взята за прототип, так как является наиболее близкой по технической сущности.
В устройстве-прототипе пропускная способность совокупно определяется минимальной пропускной способностью или по тяговым подстанциям, или по контактной сети. Минимальная пропускная способность по тяговым подстанциям легко увеличивается простым наращиванием мощности понизительных трансформаторов и преобразовательных агрегатов тяговых подстанций. Минимальную же пропускную способность по контактной сети увеличить гораздо труднее, так как для этого потребовалось бы существенно увеличить сечение проводов, подводящих энергию к электроподвижному составу (ЭПС), поскольку по условиям работы вспомогательных машин ЭПС минимальное напряжение на его токоприемниках в режиме тяги не должно быть ниже нормируемого минимума (2,9 кВ на обычных и 2,4 кВ на слабозагруженных участках ж.д. [2]). В существующей СТЭ увеличение сечения проводов, подводящих энергию к ЭПС, реализуют подвешиванием с полевой стороны опор контактной сети, так называемых усиливающих проводов, присоединяемых к контактной подвеске (обычно несущий медный трос, сечением 120 мм2 плюс два медных контактных провода сечением каждый 100 мм2, итого 320 мм2) с помощью электрических проводов-соединителей. Таким образом, например, для увеличения сечения проводов, подводящих энергию к ЭПС вдвое, в существующей СТЭ постоянного тока напряжением 3,3 кВ, следует с полевой стороны опор контактной сети подвесить 320×1.65=528 мм2 алюминиевых проводов (2×А-185+А-150), что не является возможным по несущей способности опор. Поэтому реализуемый сейчас путь увеличения пропускной способности существующей СТЭ постоянного тока состоит в увеличении числа тяговых подстанций при сокращении расстояний между ними до 6÷8 км вместо обычных 12÷15. Такое решение обходится очень дорого, так как требует подвода к тяговым подстанциям питающих их ЛЭП высокого напряжения (35÷220 кВ), непропорционально большей мощности установленного оборудования и значительного увеличения обслуживающего персонала.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение потерь энергии в тяговой сети и повышение пропускной способности действующих и вновь проектируемых участков магистральных и пригородных электрифицированных железных дорог постоянного тока по СТЭ, причем на вновь проектируемых участках это может достигаться одновременно с существенным увеличением расстояния между тяговыми подстанциями, таким образом изобретение в какой-то мере восстанавливает статус эффективности электрификации на постоянном токе напряжением 3,3 кВ.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что новая система тягового электроснабжения постоянного тока, состоящая из тяговых подстанций и питаемых от них контактных сетей нескольких параллельных путей с постами секционирования примерно в серединах межподстанционных зон или без оных, отличается от существующей тем, что в ней вместо усиливающих проводов используются сверхпроводящие кабельные линии (СПКЛ) [3]. Использование СПКЛ определяется их свойствами, а именно тем, что эти линии практически не имеют активного сопротивления и обладают колоссальной токонесущей способностью. Поэтому подключение сверхпроводящей кабельной линии параллельно проводам контактной сети эквивалентно подвеске усиливающих проводов бесконечно большого сечения. За счет этого резко снижаются потери энергии в тяговой сети и падение напряжения в контактной сети до ЭПС, существенно улучшаются условия защиты от токов короткого замыкания.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на фиг.1 представлен принцип устройства в целом, где приняты следующие обозначения:
1 - провода контактной сети (несущий трос и контактные провода);
2 - сверхпроводящая кабельная линия (СПКЛ);
3 - токоввод в СПКЛ;
4 - электрическое соединение между СПКЛ и проводами контактной сети;
5 - рельсы ж.д. путей
IЭ - ток нагрузки, потребляемый ЭПС;
IЛ и IП - составляющие тока нагрузки (IЭ=IЛ+IП);
Н - точка нахождения нагрузки на тяговой сети;
К - место короткого замыкания;
IК - ток короткого замыкания.
а, в, с и д - точки присоединения электрических соединителей к контактной сети.
Как видно из фиг.1, падение напряжения в контактной сети 1 до токоприемника ЭПС определяется только падением напряжения от составляющих токов нагрузки слева IЛ и справа IП на ее участках соответственно а - н и в - н, так как до точек а и в весь ток нагрузки протекает по СПКЛ 2, не вызывая падения напряжения из-за отсутствия в ней активного сопротивления. Выбором расстояния между точками присоединения электрических соединителей а и в можно сделать указанное падение напряжения приемлемо малым. Существенно, что по этим же причинам падение напряжения до нагрузки IЭ практически не зависит от падений напряжений, вызванных нагрузками других единиц ЭПС на соседних участках между электрическими соединениями 4, например нагрузкой, находящейся на участке между точками с и д. Существенно также, что по этим же причинам ток короткого замыкания в контактной сети 1, притекающий к точке короткого замыкания К слева и справа, будет очень большим, так как будет ограничиваться только сопротивлениями тяговых подстанций, рельсов 5 и незначительным сопротивлением контактной сети 1 между точкой короткого замыкания и электрическими соединениями 4.
Указанный технический результат может быть достигнут в двух вариантах исполнения новой СТЭ.
В первом варианте технический результат достигается за счет того, что в системе тягового электроснабжения постоянного тока, состоящей из тяговых подстанций и питаемых от них контактных сетей нескольких параллельных путей с постами секционирования примерно в серединах межподстанционных зон или без оных, указанная сверхпроводящая кабельная линия прокладывается параллельно контактной сети каждого пути зоны между тяговой подстанцией и постом секционирования (при его наличии) или параллельно контактной сети каждого пути межподстанционной зоны (при отсутствии поста секционирования) и присоединяется к проводам контактной сети соответствующей зоны в нескольких точках по их длине.
Во втором варианте технический результат достигается за счет того, что в системе тягового электроснабжения постоянного тока, состоящей из тяговых подстанций и питаемых от них контактных сетей нескольких параллельных путей с постами секционирования примерно в серединах межподстанционных зон или без оных, указанная сверхпроводящая кабельная линия прокладывается между шиной «+» каждой тяговой подстанции и общей шиной «+» поста секционирования (при его наличии) или между шинами «+» соседних тяговых подстанций (при отсутствии поста секционирования) и присоединяется к указанным «+» шинам и проводам всех путей соответствующих зон в нескольких точках по их длине через быстродействующие выключатели постоянного тока.
На фиг.2 показан первый вариант предлагаемой СТЭ, причем фиг.2, а соответствует схеме СТЭ с постом, а фиг.2,б без поста секционирования.
ТП1 и ТП2 - тяговые подстанции;
ПС - пост секционирования;
6 - провода контактной сети нечетного пути;
7 - провода контактной сети четного пути;
8 - сверхпроводящая кабельная линия (СПКЛ) нечетного пути;
9 - СПКЛ четного пути;
10 - быстродействующий выключатель фидера контактной сети.
На фиг.3 показан второй вариант предлагаемой СТЭ, причем фиг.3,а соответствует схеме СТЭ с постом, а фиг.3,б без поста секционирования.
11 - электрическое соединение между СПКЛ и проводами контактной сети (с быстродействующим выключателем в его цепи);
12 - фидерный быстродействующий выключатель СПКЛ.
СТЭ по фиг.2,а и б (первый вариант) работает следующим образом. Нормальное положение элементов: все выключатели 10 на тяговых подстанциях и постах секционирования включены; на шины «+» тяговых подстанций подано напряжение. К ЭПС, находящемуся в любой точке тяговой сети любого пути, энергия подводится в основном по СПКЛ 8 или 9 соответствующего пути. Короткое замыкание в любой точке тяговой сети отключается ближайшими выключателями 10 со стороны подстанции и поста секционирования (в схеме фиг.2,а) или же ближайшими выключателями 10 на тяговых подстанциях (в схеме фиг.2,б). Более подробные пояснения даны выше в комментариях к схеме фиг.1.
СТЭ по фиг.3,а и б (второй вариант) работают следующим образом. Нормальное положение элементов: включены выключатели 12 подстанций и поста секционирования и все выключатели в цепи электрических соединений 11; все выключатели 10 на тяговых подстанциях и посту секционирования отключены. К ЭПС, находящемуся в любой точке тяговой сети любого пути, энергия подводится в основном по СПКЛ 2, общей для обоих путей. Короткое замыкание в любой точке тяговой сети любого пути отключается выключателями 12 на тяговой подстанции и посту секционирования (в схеме фиг.3,а) или выключателями 12 на тяговых подстанциях (в схеме фиг.3,б), а также ближайшими к месту короткого замыкания выключателями в цепи электрических соединений 11. По информации об отключившихся выключателях в цепи электрических соединений 11 устанавливается зона, в которой произошло короткое замыкание. Если после отключения выключателей 12 короткое замыкание не исчезает, отключают все выключатели в цепи электрических соединений 11, соединяющих СПКЛ с проводами контактной сети пути, где зафиксировано короткое замыкание, начинают поиск места и устранение короткого замыкания.
Выключатели 10 тяговой подстанции и поста секционирования находятся в горячем резерве, включаются и подают напряжение в контактную сеть лишь при выходе из строя или при отключении для осмотра или ремонта СПКЛ 2. Такое питание по резервной схеме позволяет сохранить минимально необходимые размеры движения.
Источники информации
1. К.Г.Марквардт. Энергоснабжение электрических железных дорог. М.: Транспорт, 1965 г, 465 с.(прототип).
2. ЦЭ-462. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. М., 1997 г.
3. Сверхпроводники для электроэнергетики. Информационный бюллетень. Издатель ООО НИЦ «НЕОТОН», том 2, выпуск 1, февраль 2005 г.
Claims (2)
1. Система тягового электроснабжения постоянного тока (вариант 1), состоящая из тяговых подстанций и питаемых от них контактных сетей нескольких параллельных путей с постами секционирования примерно в серединах межподстанционных зон или без оных, отличающаяся тем, что параллельно контактной сети каждого пути зоны между тяговой подстанцией и постом секционирования (при его наличии) или параллельно контактной сети каждого пути межподстанционной зоны (при отсутствии поста секционирования) проложена сверхпроводящая кабельная линия, присоединенная к проводам контактной сети соответствующей зоны в нескольких точках по их длине.
2. Система тягового электроснабжения постоянного тока (вариант 2), состоящая из тяговых подстанций и питаемых от них контактных сетей нескольких параллельных путей с постами секционирования примерно в серединах межподстанционных зон или без оных, отличающаяся тем, что между шиной «+» каждой тяговой подстанции и общей шиной «+» поста секционирования (при его наличии) или между шинами «+» соседних тяговых подстанций (при отсутствии поста секционирования) проложена сверхпроводящая кабельная линия, присоединенная к указанным шинам «+» и проводам всех путей соответствующих зон в нескольких точках по их длине через быстродействующие выключатели постоянного тока.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006103501/09A RU2307036C1 (ru) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Система тягового электроснабжения постоянного тока (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006103501/09A RU2307036C1 (ru) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Система тягового электроснабжения постоянного тока (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2307036C1 true RU2307036C1 (ru) | 2007-09-27 |
Family
ID=38954106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006103501/09A RU2307036C1 (ru) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Система тягового электроснабжения постоянного тока (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307036C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551123C1 (ru) * | 2014-02-25 | 2015-05-20 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Реверсивная передача постоянного тока со сверхпроводящей кабельной линией |
| RU2706634C1 (ru) * | 2018-10-05 | 2019-11-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство тяговой сети переменного тока |
| CN110611309A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-24 | 中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司 | 一种铁路牵引站电网接入结构 |
-
2006
- 2006-02-08 RU RU2006103501/09A patent/RU2307036C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МАРКВАРДТ К.Г., Энергоснабжение электрических железных дорог, Москва, Транспорт, 1965, с.465. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551123C1 (ru) * | 2014-02-25 | 2015-05-20 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Реверсивная передача постоянного тока со сверхпроводящей кабельной линией |
| RU2706634C1 (ru) * | 2018-10-05 | 2019-11-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство тяговой сети переменного тока |
| CN110611309A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-24 | 中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司 | 一种铁路牵引站电网接入结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6421238B2 (ja) | 電気鉄道におけるケーブルによる給電システム | |
| RU2675765C2 (ru) | Энергосистема электрифицированной железной дороги без обратной последовательности во всем процессе и без сетей электропитания на интервалах | |
| CN107962982B (zh) | 一种三相牵引供电系统和车载供电系统 | |
| CN102424004A (zh) | 一种动车组网侧电路及其控制方法 | |
| US7932625B2 (en) | Ground-level power supply circuit, especially for a tramway | |
| RU2425764C1 (ru) | Система тягового электроснабжения железных дорог | |
| CN207631024U (zh) | 一种三相牵引供电系统 | |
| CN105109362A (zh) | 一种电气化铁路牵引供电系统 | |
| RU2307036C1 (ru) | Система тягового электроснабжения постоянного тока (варианты) | |
| RU2552572C1 (ru) | Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кв | |
| SHIGEEDA et al. | Feeding-loss Reduction by Higher-voltage DC Railway Feeding System with DC-to-DC Converter | |
| CN217994213U (zh) | 一种多制式牵引供电系统 | |
| JP4080073B2 (ja) | 鉄道用超電導き電システム | |
| CN113978321B (zh) | 双边贯通供电分段所和牵引供电系统 | |
| JP2008213656A (ja) | 送電システムの設計方法 | |
| RU2658675C1 (ru) | Способ и трехпроводная система электроснабжения постоянного тока (варианты) | |
| RU2679351C1 (ru) | Абсолютная тяговая сеть линий метрополитена с непрерывным питанием вагонов | |
| RU2706634C1 (ru) | Устройство тяговой сети переменного тока | |
| CN202264649U (zh) | 一种动车组网侧电路 | |
| RU2521013C2 (ru) | Низковольтная линия питания для линии железной дороги или метро, электрифицированных постоянным током | |
| RU2258994C2 (ru) | Система распределенного электроснабжения переменного тока железной дороги с трехфазными симметрирующими и однофазными трансформаторами | |
| Lucica et al. | THE ELECTRICITY SUPPLY TO THE ELECTRIC TRACTION SYSTEM. | |
| JP2000125409A (ja) | 交流き電系における車両の異電源通過方法 | |
| CN216331450U (zh) | 一种悬挂式单轨列车的集电系统 | |
| EP0475342B1 (en) | Constant current non-bridging section insulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140209 |