RU2489277C1 - Double-track section ac power supply - Google Patents
Double-track section ac power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489277C1 RU2489277C1 RU2012115204/11A RU2012115204A RU2489277C1 RU 2489277 C1 RU2489277 C1 RU 2489277C1 RU 2012115204/11 A RU2012115204/11 A RU 2012115204/11A RU 2012115204 A RU2012115204 A RU 2012115204A RU 2489277 C1 RU2489277 C1 RU 2489277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substation
- phase
- neutral
- traction
- path
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам переменного тока, а именно к устройствам электроснабжения однофазных тяговых потребителей и трехфазных районных нагрузок.The invention relates to electrified AC railways, and in particular to power supply devices for single-phase traction consumers and three-phase district loads.
Известна схема (см. фиг.1) тягового электроснабжения железных дорог, электрифицированных на переменном токе 27,5 кВ, 50 Гц (Василянский А.М., Мамошин Р.Р., Якимов Г.Б. Совершенствование системы тягового электроснабжения железных дорог, электрифицированных на переменном токе 27,5 кВ, 50 Гц. Железные дороги мира, 2002, №8, с.40-46.), которая обеспечивает равномерную нагрузку фаз питающей линии электропередачи за счет использования трансформаторов с симметрирующим эффектом на опорной подстанции (см. фиг.2) (Патент №2224317. Трансформатор с симметрирующим эффектом для системы распределенного электроснабжения железной дороги. Опубл. 20.12.2001. Мамошин P.P., Василянский A.M.) и применения однофазных трансформаторов на промежуточных распределительных подстанциях. Опорная подстанция подключена к трехфазной питающей сети, а промежуточные подстанции подключены к опорной подстанции двухпроводными линиями электропередачи. Из фиг.1 будут использоваться в изобретении: контактная сеть, рельсы и способ электрического соединения заземленной точки (поз.5) с рельсами. Из фиг.2 будут использоваться в изобретении: первичные обмотки, соединенные в «звезду»; вторичные обмотки с напряжением 27,5 кВ с заземленным и объединенным выводом.The known scheme (see Fig. 1) of traction power supply for railways electrified with alternating current of 27.5 kV, 50 Hz (Vasilyansky A.M., Mamoshin R.R., Yakimov GB. Improvement of traction power supply system for railways, electrified with alternating current 27.5 kV, 50 Hz. Railways of the world, 2002, No. 8, pp. 40-46.), which provides a uniform load of the phases of the power transmission line through the use of transformers with a balancing effect on the reference substation (see. figure 2) (Patent No. 2224317. A transformer with a balancing effect ohm system for distributed power railroad. Publ. 20.12.2001. Mamoshin P.P., Vasilyansky A.M.) and application of single-phase transformers in the intermediate distribution substations. The reference substation is connected to a three-phase supply network, and the intermediate substations are connected to the reference substation by two-wire power lines. From figure 1 will be used in the invention: the contact network, the rails and the method of electrical connection of the ground point (5) with the rails. From figure 2 will be used in the invention: primary windings connected in a "star"; 27.5 kV secondary windings with grounded and integrated output.
Недостатком этой схемы является ее сложность, необходимость сооружения опорных подстанций со сложными симметрирующими трансформаторами и специальным распределительным устройством, необходимость применения промежуточных подстанций с однофазными трансформаторами, использование двухпроводных линий специального назначения для тяги, отсутствие решений для питания трехфазных районных нетяговых потребителей.The disadvantage of this scheme is its complexity, the need to build supporting substations with complex balun transformers and a special switchgear, the need for intermediate substations with single-phase transformers, the use of two-wire special lines for traction, the lack of solutions for powering three-phase district non-traction consumers.
Это снижает эффективность рассмотренной системы тягового электроснабжения.This reduces the effectiveness of the considered traction power supply system.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электроснабжения железных дорог переменного тока, показанное на фиг.3 (Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1982. - с.38-39.) и представляющее собой тяговые трансформаторные подстанции, оборудованные трехфазными трехобмоточными тяговыми трансформаторами, первичные обмотки которых соединены по схеме «звезда» и подключены так, чтобы слабозагруженная фаза была подсоединена поочередно на разных подстанциях к различным фазам трехфазной высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП) 110 или 220 кВ, передающей электроэнергию потребителям от источника трехфазного переменного тока, а вторичные обмотки соединены по схеме «треугольник» и по схеме «звезда», причем обмотка, соединенная по схеме «треугольник», состоит из трех катушек, насаженных каждая на стержень фазы магнитопровода трехстержневого трансформатора, и предназначена для питания тяговых однофазных (железнодорожных) нагрузок слева и справа от подстанции, первая катушка обмотки подает питание электроподвижному составу слева от подстанции, вторая катушка обмотки подает питание электроподвижному составу справа от подстанции, третья катушка обмотки «треугольника» непосредственно не подает питание электроподвижному составу и эта обмотка является незагруженной, а обмотка, соединенная по схеме «звезда», предназначена для питания трехфазным током районных нетяговых потребителей, как показано на фиг.4 (Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1982. - с.48-49.). Схема, показанная на фиг.4, является основным дополнением для прототипа.Closest to the proposed is a device for power supply of railways of alternating current, shown in figure 3 (Marquardt K.G. Power supply of electrified railways. - M .: Transport, 1982. - p. 38-39.) And is a traction transformer substations equipped with three-phase three-winding traction transformers, the primary windings of which are connected according to the star circuit and are connected so that the lightly loaded phase is connected alternately at different substations to different phases of the three-phase high 110 or 220 kV voltage transmission lines (transmission lines) that transmit electricity to consumers from a three-phase alternating current source, and the secondary windings are connected according to the “triangle” scheme and the “star” scheme, and the winding connected by the “triangle” scheme consists of three coils each mounted on the core of the phase of the magnetic core of a three-rod transformer, and is designed to supply traction single-phase (railway) loads to the left and to the right of the substation, the first coil of the winding supplies power to the electric rolling stock and from the substation, the second coil of the winding supplies power to the electric rolling stock to the right of the substation, the third coil of the "triangle" winding does not directly supply power to the rolling stock and this winding is unloaded, and the winding connected according to the "star" circuit is designed to supply three-phase current to district non-traction consumers, as shown in figure 4 (Marquardt K.G. Power supply of electrified railways. - M.: Transport, 1982. - p. 48-49.). The circuit shown in FIG. 4 is a major addition to the prototype.
Недостатком известного устройства является его низкая эффективность из-за неравномерной загрузки фаз ЛЭП и неполного использования мощности тягового трансформатора, вызванного тем, что «треугольник» подключается с помощью контактной сети к двигающейся громадной однофазной нагрузке, которой являются электровозы и электропоезда, и при такой схеме нагружены две фазы «треугольника» трансформатора, а одна фаза является незагруженной. Две обмотки «треугольника» непосредственно подают питание тяговым нагрузкам слева и справа от тяговой подстанции, причем одна из обмоток имеет ток, отстающий по фазе от питающего напряжения Uac на угол φa=60° (на фиг.4б это ток Ia) и создающий неприемлемые потери напряжения в питающей сети и снижающий скорость движения поездов. Такая обмотка называется «отстающей». Вторая обмотка, у которой ток Ic отстает по фазе от питающего напряжения Ucb на угол около 20°, называется «опережающей». Третья обмотка «треугольника» непосредственно не подает питание электроподвижному составу, эта обмотка называется «незагруженной». В результате мощность силового тягового трансформатора подстанции используется не полностью. Система напряжений и система токов питающей ЛЭП из-за неравномерной нагрузки становится несимметричной. Несимметричное присоединение тяговых нагрузок к симметричным трехфазным трансформаторам вызывает появление токов обратной последовательности. Коэффициент несимметрии токов (отношение тока обратной последовательности к току прямой последовательности) колеблется в пределах 0,5-1; в самом благоприятном случае, когда токи левого Iл и правого Iп плеч питания одинаковы, он равен 0,5.A disadvantage of the known device is its low efficiency due to the uneven loading of the phases of the power transmission line and the incomplete use of the power of the traction transformer, caused by the fact that the “triangle” is connected via a contact network to a huge moving single-phase load, which are electric locomotives and electric trains, and under such a scheme two phases of the "triangle" of the transformer, and one phase is unloaded. Two windings of the “triangle” directly supply power to the traction loads to the left and to the right of the traction substation, one of the windings having a current lagging in phase from the supply voltage U a c by an angle φ a = 60 ° (in fig.4b this is current I a ) and creating unacceptable voltage losses in the supply network and reducing the speed of trains. This winding is called "lagging". The second winding, in which the current Ic lags in phase from the supply voltage Ucb by an angle of about 20 °, is called "leading". The third winding of the "triangle" does not directly supply power to the electric rolling stock, this winding is called "unloaded". As a result, the power of the power traction transformer of the substation is not fully used. The system of voltages and the system of currents of the power transmission line becomes asymmetric due to uneven loading. Asymmetric connection of traction loads to symmetrical three-phase transformers causes the appearance of currents of the reverse sequence. The current asymmetry coefficient (the ratio of the negative sequence current to the direct sequence current) ranges from 0.5-1; in the most favorable case, when the currents of the left I l and the right I p power arms are the same, it is 0.5.
Чтобы симметрировать нагрузку внешней сети от тяги в аналоге используются схемы с чередованием подключения слабозагруженной фазы к разным фазам ЛЭП на разных подстанциях, но эта схема малоэффективна, так как токи обратной последовательности приводят к появлению на стороне питающей сети напряжений обратной последовательности, которые в свою очередь формируют коэффициент несимметрии напряжений - один из важнейших показателей качества электрической энергии. В случае превышения этим показателем нормируемого значения на 2% в течение 5% продолжительности суток энергоснабжающие организации применяют штрафные санкции. Поиск путей устранения указанных недостатков должен быть направлен на обеспечение симметричного распределения тяговой нагрузки по фазам трансформаторов подстанции и трехфазной сети (Мамошин P.P. О модернизации системы тягового электроснабжения на переменном токе напряжением 27,5 кВ. Железные дороги мира. - 2009, №7, - с.68).To balance the load of the external network from the traction, the analogue uses schemes with alternating the connection of the lightly loaded phase to different phases of power lines at different substations, but this scheme is ineffective, since the reverse sequence currents lead to the appearance of negative sequence voltages on the side of the supply network, which in turn form stress asymmetry coefficient is one of the most important indicators of the quality of electric energy. If this indicator exceeds the normalized value by 2% within 5% of the day, energy supplying companies apply penalties. The search for ways to eliminate these shortcomings should be aimed at ensuring a symmetrical distribution of the traction load across the phases of the substation transformers and a three-phase network (Mamoshin PP On upgrading the traction power supply system with alternating current voltage of 27.5 kV. Railways of the world. - 2009, No. 7, - p. .68).
На двухпутном участке контактные подвески первого и второго пути на межпостанционной зоне получают питание от одной фазы ЛЭП, токи первого пути наводят в подвеске второго пути противо-ЭДС и, наоборот, токи второго пути наводят в подвеске первого пути противо-ЭДС, что увеличивает потери напряжения в тяговой сети и индуктивное сопротивление контактной подвески каждого пути.In the two-track section, the contact suspensions of the first and second paths in the interpostation zone receive power from one phase of the power transmission line, the currents of the first path induce counter-EMF in the suspension of the second path and, conversely, the currents of the second path induce counter-EMF in the suspension of the first path, which increases voltage losses in the traction network and inductive resistance of the contact suspension of each path.
Тяговый ток в рельсовой цепи двухпутного участка имеет величину, сравнимую с током фидера (около тысячи ампер), поэтому его влияние на работу рельсовой системы сигнализации значительно.The traction current in the rail circuit of the double-track section has a value comparable to the feeder current (about a thousand amperes), so its effect on the operation of the rail alarm system is significant.
Эффективность данной системы тягового электроснабжения низкая из-за:The efficiency of this traction power supply system is low due to:
- сохраняющейся неравномерной загрузки фаз ЛЭП (даже при чередовании подключения трансформатора к ЛЭП);- persisting uneven loading of the phases of the power transmission line (even when alternating the connection of the transformer to the power transmission line);
- неравномерной загрузки фаз тяговых трансформаторов;- uneven loading phases of traction transformers;
- значительных потерь напряжения в тяговой сети;- significant voltage losses in the traction network;
- значительной величины тяговых токов в рельсовой цепи и их влияния на работу системы сигнализации.- a significant amount of traction currents in the rail circuit and their impact on the operation of the alarm system.
Эффективность может быть повышена за счет изменения схемы подключения тяговой нагрузки к трехфазному силовому трансформатору так, чтобы все три фазы со стороны напряжения 25 кВ были подключены к меняющейся тяговой нагрузке и все три вторичных обмотки напряжением 25 кВ подавали электроэнергию к электровозам.Efficiency can be improved by changing the connection scheme of the traction load to a three-phase power transformer so that all three phases on the voltage side of 25 kV are connected to a changing traction load and all three secondary windings of 25 kV supply electricity to electric locomotives.
В этом устройстве, принятом в качестве аналога, имеются следующие признаки, совпадающие с заявляемым изобретением: источник трехфазного переменного тока; линия электропередачи; тяговые подстанции с трехфазными трансформаторами, первичные обмотки которых соединены по схеме «звезда» с заземленной нейтралью и присоединены к питающей линии; две вторичные обмотки каждого трансформатора выполнены по схемам «звезда» с нейтралью и «треугольник»; контактные подвески первого и второго пути с нейтральными вставками; контактная подвеска станции.In this device, adopted as an analogue, there are the following features that match the claimed invention: a three-phase alternating current source; power line; traction substations with three-phase transformers, the primary windings of which are connected according to the "star" scheme with a grounded neutral and connected to the supply line; two secondary windings of each transformer are made according to the “star” schemes with neutral and “triangle”; contact pendants of the first and second path with neutral inserts; contact suspension station.
Техническим результатом является повышение эффективности системы электроснабжения за счет загрузки все трех вторичных обмоток, питающих тяговую нагрузку.The technical result is to increase the efficiency of the power supply system by loading all three secondary windings supplying the traction load.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что в устройстве, состоящем из источника трехфазного переменного тока с заземленной нейтралью, линии электропередачи, первой, второй и третьей тяговых подстанций с трехфазными трансформаторами, первичные обмотки которых соединены по схеме «звезда» с заземленной нейтралью и присоединены к питающей линии, две вторичные обмотки каждого трансформатора, выполненные по схемам «звезда» с нейтралью и «треугольник»; контактной подвески первого и второго пути с нейтральными вставками, отличающееся тем, что вторичные обмотки трансформаторов, соединенных по схеме «звезда» с нейтралью, используются для питания тяговой нагрузки, причем нейтраль вторичной обмотки, соединенной по схеме «звезда», трансформатора на каждой подстанции подключается к заземленной рельсовой цепи, контактная подвеска первого пути слева от первой подстанции подключена к первой фазе питающего напряжения, контактная подвеска первого пути справа от первой подстанции, а также контактная подвеска первого пути слева и справа от второй подстанции и слева от третьей подстанции подключены ко второй фазе питающего напряжения, контактная подвеска первого пути справа от третьей подстанции подключена к третьей фазе питающего напряжения, контактная подвеска второго пути слева и справа от первой подстанции и слева от второй подстанции подключена к третьей фазе питающего напряжения, контактная подвеска второго пути справа от второй подстанции, а также контактная подвеска второго пути слева и справа от третьей подстанции подключены к первой фазе питающего напряжения, на контактной подвеске первого пути устанавливаются нейтральные вставки возле первой и третьей подстанций, а для второго пути нейтральная вставка устанавливается возле второй подстанции, контактная подвеска станций отделяется с двух сторон нейтральными вставками и подключена к выводу вторичной обмотки, соединенной в «звезду», ближайшей тяговой подстанции, районные нагрузки подключены к вторичным обмоткам, соединенным в «треугольник».The essence of the proposed device is that in a device consisting of a three-phase alternating current source with a grounded neutral, a power line, first, second and third traction substations with three-phase transformers, the primary windings of which are connected according to the "star" scheme with a grounded neutral and connected to the supply line, two secondary windings of each transformer, made according to the schemes "star" with neutral and "triangle"; contact suspension of the first and second paths with neutral inserts, characterized in that the secondary windings of the transformers connected by a star circuit to neutral are used to power the traction load, and the neutral of the secondary winding connected by a star circuit of a transformer at each substation is connected to a grounded rail circuit, the contact suspension of the first path to the left of the first substation is connected to the first phase of the supply voltage, the contact suspension of the first path to the right of the first substation, as well as The suspension of the first path to the left and right of the second substation and to the left of the third substation is connected to the second phase of the supply voltage, the contact suspension of the first path to the right of the third substation is connected to the third phase of the supply voltage, the contact suspension of the second path to the left and right of the first substation and to the left of the second substation is connected to the third phase of the supply voltage, the contact suspension of the second path to the right of the second substation, as well as the contact suspension of the second path to the left and right of the third substation are connected to the first phase of the supply voltage, neutral inserts are installed on the contact suspension of the first path near the first and third substations, and for the second path the neutral insert is installed near the second substation, the contact suspension of stations is separated on both sides by neutral inserts and connected to the terminal of the secondary winding connected to “Star”, the nearest traction substation, district loads are connected to the secondary windings connected in a “triangle”.
На фиг.5 приведена электрическая схема предлагаемого устройства, где приняты следующие обозначения: 1 - источник трехфазного переменного тока; 2 - высоковольтная линия электропередачи; 3 - первая тяговая подстанция с трехфазным трехобмоточным трансформатором; 4 - вторая тяговая подстанция с трехфазным трехобмоточным трансформатором; 5 - третья тяговая подстанция с трехфазным трехобмоточным трансформатором; 6 - контактная подвеска первого пути; 7 - контактная подвеска второго пути; 8 - рельсовая цепь; 9 - первая трехфазная линия питания районных потребителей; 10 - первые районные потребители; 11 - вторая трехфазная линия питания районных потребителей; 12 - вторые районные потребители, 13 - третья трехфазная линия питания районных потребителей; 14 - третьи районные потребители; 15 - первая нейтральная вставка; 16 - вторая нейтральная вставка; 17 - третья нейтральная вставка; 18 - четвертая нейтральная вставка; 19 - пятая нейтральная вставка; 20 - шестая нейтральная вставка; 21 - контактная подвеска станции; 22 - электровоз на втором пути; 23 - электровоз на первом пути; 24 - точка заземления нейтрали источника трехфазного переменного тока; 25 - точка заземления нейтрали первичной обмотки трансформатора первой подстанции; 26 - точка заземления нейтрали первичной обмотки трансформатора второй подстанции; 27 - точка заземления нейтрали первичной обмотки трансформатора третьей подстанции; 28 - точка заземления рельсовой цепи возле первой подстанции; 29 - точка заземления рельсовой цепи возле второй подстанции; 30 - точка заземления рельсовой цепи возле третьей подстанции.Figure 5 shows the electrical diagram of the proposed device, where the following notation: 1 - a source of three-phase alternating current; 2 - high voltage power line; 3 - the first traction substation with a three-phase three-winding transformer; 4 - the second traction substation with a three-phase three-winding transformer; 5 - third traction substation with a three-phase three-winding transformer; 6 - contact suspension of the first path; 7 - contact suspension of the second path; 8 - rail chain; 9 - the first three-phase power line of regional consumers; 10 - the first regional consumers; 11 - the second three-phase power line of regional consumers; 12 - second district consumers, 13 - third three-phase power line of regional consumers; 14 - third district consumers; 15 - the first neutral insert; 16 - second neutral insert; 17 - the third neutral insert; 18 - fourth neutral insert; 19 - fifth neutral insert; 20 - sixth neutral insert; 21 - contact suspension of the station; 22 - electric locomotive on the second path; 23 - electric locomotive on the first track; 24 - neutral grounding point of the source of three-phase alternating current; 25 - grounding point of the neutral of the primary winding of the transformer of the first substation; 26 - grounding point of the neutral of the primary winding of the transformer of the second substation; 27 - grounding point of the neutral of the primary winding of the transformer of the third substation; 28 - grounding point of the rail circuit near the first substation; 29 - grounding point of the rail circuit near the second substation; 30 - grounding point of the rail circuit near the third substation.
Устройство содержит источник трехфазного переменного тока 1, высоковольтную линию электропередачи 2, первую тяговую подстанцию с трехфазным трехобмоточным трансформатором 3; вторую тяговую подстанцию с трехфазным трехобмоточным трансформатором 4, третью тяговую подстанцию с трехфазным трехобмоточным трансформатором 5, контактную подвеску первого пути 6, контактную подвеску второго пути 7, рельсовую цепь 8, первую трехфазную линию питания районных потребителей 9, первые районные потребители 10, вторую трехфазную линию питания районных потребителей 11, вторые районные потребители 12, третью трехфазную линию питания районных потребителей 13, третьи районные потребители 14, первую нейтральную вставку 15, вторую нейтральную вставку 16, третью нейтральную вставку 17, четвертую нейтральную вставку 18, пятую нейтральную вставку 19, шестую нейтральную вставку 20, контактную подвеску станции 21, электровоз на втором пути 22, электровоз на первом пути 23; точку заземления нейтрали источника трехфазного переменного тока 24, точку заземления нейтрали первичной обмотки трансформатора первой подстанции 25, точку заземления нейтрали первичной обмотки трансформатора второй подстанции 26, точку заземления нейтрали первичной обмотки трансформатора третьей подстанции 27, точку заземления рельсовой цепи возле первой подстанции 28, точку заземления рельсовой цепи возле второй подстанции 29, точку заземления рельсовой цепи возле третьей подстанции 30.The device comprises a three-phase alternating
Элемент 1 представляет собой трехфазный источник переменного тока напряжением 110 или 220 кВ; элемент 2 выполнен в виде высоковольтной линии электропередачи; элементы 3, 4, 5 выполнены каждый как тяговая подстанция переменного тока с трехфазным трехобмоточным трансформатором с известной конструкцией; элемент 6 выполнен в виде контактной подвески одного пути; элемент 7 выполнен в виде контактной подвески одного пути, причем элементы 6 и 7 на перегоне электрически питаются различными фазами; элемент 8 выполнен известным способом в виде рельсовой цепи двухпутного участка; элементы 9, 11 и 13 выполнены в виде высоковольтной линии электропередачи для питания районных потребителей; элементы 10, 12 и 14 - это районные электропотребители с изолированной нейтралью; элементы 15, 16, 17, 18, 19, 20 выполнены в виде известных нейтральных вставок; элемент 21 выполнен в виде контактной сети станции и электрически отделен от контактной сети перегона; элементы 22 и 23 представляют собой каждый электровозы (или электропоезда); элементы 24, 25, 26, 27, 28, 29 представляют собой каждый заземляющее устройство и выполняются известным способом.
Устройство работает следующим образом. От источника трехфазного переменного тока 1 электроэнергия подается в высоковольтную линию электропередачи 2, затем на первую тяговую подстанцию с трехфазным трехобмоточным трансформатором 3, на вторую тяговую подстанцию с трехфазным трехобмоточным трансформатором 4, на третью тяговую подстанцию с трехфазным трехобмоточным трансформатором 5. На первой подстанции 3 у трансформатора вторичная обмотка, соединенная в «звезду», нейтральным выводом подключена к рельсовой цепи 8 в точке заземления 28, а фазные выводы «звезды» подключены к контактной сети 6 и 7 для питания тяговой нагрузки в виде электровозов 22 и 23. На второй подстанции 4 у трансформатора вторичная обмотка, соединенная в «звезду», нейтральным выводом подключена к рельсовой цепи 8 в точке заземления 29, а фазные выводы «звезды» подключены к контактной сети 6 и 7 для питания тяговой нагрузки в виде электровозов 22 и 23. На третьей подстанции 5 у трансформатора вторичная обмотка, соединенная в «звезду», нейтральным выводом подключена к рельсовой цепи 8 в точке заземления 30, а фазные выводы «звезды» подключены к контактной сети 6 и 7 для питания тяговой нагрузки в виде электровозов 22 и 23.The device operates as follows. From a source of three-phase
Вторичная обмотка трансформатора на первой подстанции, соединенная в «треугольник», используется посредством первой трехфазной линии 9 для питания первых районных потребителей 10. Вторичная обмотка трансформатора на второй подстанции, соединенная в «треугольник», используется посредством второй трехфазной линии 11 для питания вторых районных потребителей 12. Вторичная обмотка трансформатора на третьей подстанции, соединенная в «треугольник», используется посредством третьей трехфазной линии 13 для питания третьих районных потребителей 14.The secondary winding of the transformer at the first substation connected to the "triangle" is used through the first three-phase line 9 to power the first district consumers 10. The secondary winding of the transformer at the second substation connected to the "triangle" is used through the second three-
Вторичные обмотки трансформаторов, соединенные в «звезду», на первой, второй и третьей тяговых подстанциях используются для питания контактной подвески 6 первого пути и контактной подвески 7 второго пути, причем контактная подвеска первого пути слева от первой подстанции подключена к первой фазе (фаза а) питающего напряжения, контактная подвеска первого пути справа от первой подстанции, а также контактная подвеска первого пути слева и справа от второй подстанции и слева от третьей подстанции подключены ко второй фазе (фаза b) питающего напряжения, контактная подвеска первого пути справа от третьей подстанции подключена к третьей фазе (фазе с) питающего напряжения, контактная подвеска второго пути слева и справа от первой подстанции и слева от второй подстанции подключена к третьей фазе (фазе с) питающего напряжения, контактная подвеска второго пути справа от второй подстанции, а также контактная подвеска второго пути слева и справа от третьей подстанции подключены к первой фазе питающего напряжения.The secondary windings of transformers connected in a “star” at the first, second and third traction substations are used to power the
Оценка несимметрии токов только одной подстанции в предлагаемом решении показывает, что при изменении соотношения токов фаз от 0 до 2 коэффициент несимметрии токов, вычисленный по формулам, приведенным в работе: «Гринкруг М.С., Гордин С.А. Влияние несимметрии нагрузок на параметры работы трансформатора. Энергетик, 2011, №7, с.10 - 12.», не превышает величины 0,5 при загрузке двух и трех фаз. При равных нагрузках трех фаз коэффициент несимметрии токов равен нулю. В расчете использованы приведенные в указанной статье варианты 1, 2 и 3 для различного распределения токов по фазам. Для расчета промежуточных значений использовались данные моделирования электрической железной дороги. По варианту 1 установлено, что при соотношении нагрузок фаз в диапазоне от 1 до 0,8 коэффициент несимметрии токов принимает значения от 0 до 0,15. При отсутствии поездов на одном из путей (при токе первой фазы, равном нулю) и при средней нагрузке второй фазы, при максимальной нагрузке третьей фазы коэффициент несимметрии токов равен 1,0 (вариант 3). При максимальной загрузке первой фазы и загрузке двух других фаз током в два раза меньшим по сравнению с током первой фазы расчетный коэффициент несимметрии токов равен 0,5 (вариант 1). При максимальной нагрузке двух фаз при выключенной третьей фазе коэффициент несимметрии токов достигает значения 0,5 (вариант 2). Для промежуточных значений показана диаграмма изменения коэффициента несимметрии токов для обмотки, соединенной в «звезду». Для сравнения на рисунке Д.2 приведена диаграмма изменения коэффициента несимметрии токов в виде штриховой линии для аналога, у которого обмотки соединены в «треугольник». Очевидно, что предлагаемое решение имеет значительно меньший коэффициент несимметрии токов по сравнению с аналогом, при отключении одной фазы коэффициент несимметрии токов достигает значения 1,0, совпадающего с аналогом.Evaluation of the asymmetry of the currents of only one substation in the proposed solution shows that when changing the ratio of phase currents from 0 to 2, the current asymmetry coefficient calculated by the formulas given in the work: “Grinkrug MS, Gordin S.A. The influence of asymmetry of loads on the parameters of the transformer. Energetik, 2011, No. 7, pp. 10 - 12. ”, does not exceed 0.5 when loading two and three phases. With equal loads of the three phases, the current asymmetry coefficient is zero. In the calculation, the
При чередовании подключения контактных подвесок различных путей к различным фазам питающего напряжения коэффициент несимметрии токов на шинах источника трехфазного переменного тока будет меньше по сравнению с коэффициентом несимметрии токов для одной подстанции.When alternating the connection of contact suspensions of different paths to different phases of the supply voltage, the current asymmetry coefficient on the buses of a three-phase alternating current source will be less than the current asymmetry coefficient for one substation.
Между рельсовой цепью и контактной подвеской первого и второго пути создается переменное напряжение 25 кВ для питания электровозов 22 и 23, причем напряжение первого пути и соответственно ток первого пути имеют сдвиг фаз примерно на 120° (отдельно для напряжения и отдельно для тока) по сравнению с напряжением и током второго пути. В результате, потери напряжения в тяговой сети одного пути двухпутного участка уменьшаются в 1,44 раза по сравнению с потерями напряжения на одном пути в схеме питания контактных подвесок двух путей одной фазой как в аналоге, а тяговый ток в рельсовой цепи двухпутного участка уменьшается в два раза по сравнению с аналогом и поэтому уменьшается вредное влияние тяговых токов в рельсовой цепи на работу системы сигнализации.An alternating voltage of 25 kV is created between the rail circuit and the contact suspension of the first and second paths to power electric locomotives 22 and 23, and the voltage of the first path and, accordingly, the current of the first path have a phase shift of approximately 120 ° (separately for voltage and separately for current) compared to voltage and current of the second path. As a result, the voltage loss in the traction network of one track of the double-track section is reduced by 1.44 times compared with the voltage loss on one path in the power supply circuit of the contact suspensions of two tracks in one phase as in the analogue, and the traction current in the rail circuit of the double-track section is reduced by two times compared with the analogue and therefore reduces the harmful effect of traction currents in the rail circuit on the operation of the alarm system.
На контактной подвеске первого пути нейтральная вставка 15 возле первой подстанции и нейтральная вставка 16 на контактной подвеске второго пути возле второй подстанции, а также нейтральная вставка 17 на контактной подвеске первого пути возле третьей подстанции третьей подстанций используются для разделения разных фаз и для обеспечения движения электровозов. Нейтральные вставки 18 и 20 на втором пути, а также нейтральные вставки 19 и 17 на первом пути электрически отделяют контактную подвеску станции 21 с двух сторон от контактной подвески перегона и обеспечивают съезд электровозов с одного пути на другой. Контактная подвеска станции 21 получает питание от вторичной обмотки, соединенной в «звезду», трансформатора третьей тяговой подстанции 5 (от фазы с).On the contact suspension of the first path, the neutral insert 15 on the contact suspension of the second path near the second substation, as well as the neutral insert 17 on the contact suspension of the first path near the third substation of the third substation, are used to separate different phases and to ensure the movement of electric locomotives. Neutral inserts 18 and 20 on the second path, as well as neutral inserts 19 and 17 on the first path, electrically separate the contact suspension of station 21 from two sides from the contact suspension of the haul and provide an exit for electric locomotives from one track to another. The contact suspension of station 21 receives power from a secondary winding connected to a "star" of the transformer of the third traction substation 5 (from phase c).
При движении по второму пути в соответствии с фиг.5 слева направо от первой подстанции до второй подстанции электровоз 22 получает питание от третьей фазы (фазы с) от подстанции 3 и от подстанции 4, затем электровоз проходит нейтральную вставку 16 и получает питание от первой фазы (фазы а) от подстанции 4 и от подстанции 5 и движется к нейтральной вставке 18, проходит нейтральную вставку 18, заходит на контактную сеть станции 21, получает питание от третьей фазы (фаза с) от подстанции 5 и далее проходит нейтральную вставку 20.When moving along the second path in accordance with FIG. 5, from left to right from the first substation to the second substation, the electric locomotive 22 receives power from the third phase (phase c) from the
При движении по первому пути 6 в соответствии с фиг.5 справа налево электровоз 23 от перегона проходит нейтральную вставку 19, заходит на контактную сеть станции 21, получает питание от третьей фазы (фаза с) от подстанции 5 и далее проходит нейтральную вставку 17 и, двигаясь от третьей подстанции до нейтральной вставки 15, получает питание от второй фазы (фазы b) от подстанции 5, от подстанции 4 и от подстанции 3, далее электровоз проходит нейтральную вставку 15 и на перегоне получает питание от первой фазы (фазы а) от подстанции 3. Таким образом, все три фазы обмоток трансформаторов, соединенных в «звезду», на каждой подстанции загружены, причем на первой подстанции в соответствии с длиной питаемой зоны наиболее загружена третья фаза (фаза с), на второй - вторая фаза (фаза b), на третьей - первая фаза (фаза а), а в итоге нагрузка на трехфазный источник тока 1 становится симметричной.When moving along the
Заземление нейтрали источника трехфазного переменного тока в точке 24 и заземление нейтрали первичной обмотки трансформатора первой, второй и третьей подстанций соответственно в точках 25, 26 и 27 обеспечивают режим работы сети с эффективно-заземленной нейтралью; заземление нейтрали вторичной обмотки, соединенной в «звезду», у трансформатора первой подстанции в точке 28, заземление нейтрали вторичной обмотки, соединенной в «звезду», у трансформатора второй подстанции в точке 29 и заземление нейтрали вторичной обмотки, соединенной в «звезду», у трансформатора третьей подстанции в точке 30 обеспечивают режим работы сети с заземленными нейтралями,Grounding of the neutral source of a three-phase alternating current source at point 24 and grounding of the neutral of the primary winding of the transformer of the first, second and third substations, respectively, at points 25, 26 and 27 provide the operating mode of the network with effectively grounded neutral; grounding of the neutral of the secondary winding connected to the "star" at the transformer of the first substation at point 28, grounding of the neutral of the secondary winding connected to the "star" at the transformer of the second substation at point 29 and grounding of the neutral of the secondary winding connected to the "star", the transformer of the third substation at point 30 provide the operating mode of the network with grounded neutrals,
Предлагаемое устройство создает симметричную нагрузку источника трехфазного переменного тока при питании однофазной тяговой нагрузки на двухпутном участке электрической железной дороги, позволяет производить электроснабжение железных дорог переменного тока и районных нетяговых потребителей от стандартных трехобмоточных трансформаторов при загрузке всех обмоток и всех трех фаз, не требует чередования подключения обмоток высокого напряжения к ЛЭП, снижает число нейтральных вставок, снижает потери напряжения в тяговой сети, уменьшается вредное влияние тяговых токов в рельсовой цепи на работу системы сигнализации, имеет повышенное использование мощности тяговых трансформаторов. Тем самым повышается эффективность системы электроснабжения.The proposed device creates a symmetrical load of a three-phase alternating current source when supplying a single-phase traction load on a two-track section of an electric railway, allows for the supply of alternating current railways and district non-traction consumers from standard three-winding transformers when loading all windings and all three phases, does not require alternating windings high voltage to power lines, reduces the number of neutral inserts, reduces voltage losses in the traction network, reduces etsya harmful influence of traction current in the track circuit signaling system in operation, has a higher power utilization traction transformers. This increases the efficiency of the power supply system.
Пример: В результате моделирования участка электрической железной дороги в соответствии с фиг.3 и фиг.5 с использованием программы «MatLab» при одинаковых параметрах тяговой сети, но при различных схемах подключения вторичных обмоток силового трансформатора к тяговой нагрузке, получены следующие результаты:Example: As a result of modeling a section of an electric railway in accordance with FIG. 3 and FIG. 5 using the MatLab program with the same parameters of the traction network, but with different schemes for connecting the secondary windings of the power transformer to the traction load, the following results were obtained:
- при равной загрузке плеч питания коэффициент несимметрии токов α1 - with equal loading of the supply arms, the current asymmetry coefficient α 1
второй подстанции у аналога имеет значение 0,5, а у предлагаемого решения - 0,07;the second substation for the analogue has a value of 0.5, and for the proposed solution - 0.07;
- потери напряжения в тяговой сети одного пути у предлагаемого решения меньше в 1,44 раза по сравнению с сопротивлением цепи питания одного пути аналога при подключении контактных подвесок двух путей к одной фазе;- the voltage loss in the traction network of one path of the proposed solution is 1.44 times less than the resistance of the power circuit of one path of the analog when connecting contact suspensions of two paths to the same phase;
- суммарный тяговый ток в рельсовой цепи двухпутного участка у предлагаемого решения меньше в два раза по сравнению с аналогом.- the total traction current in the rail circuit of the double-track section of the proposed solution is less than half compared to the analogue.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012115204/11A RU2489277C1 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Double-track section ac power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012115204/11A RU2489277C1 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Double-track section ac power supply |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2489277C1 true RU2489277C1 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=49159437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012115204/11A RU2489277C1 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Double-track section ac power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2489277C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108312898A (en) * | 2018-03-30 | 2018-07-24 | 北京千驷驭电气有限公司 | The dynamic model simulator of simcity rail traffic vehicles |
| RU2688194C1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-05-21 | Борис Алексеевич Аржанников | Traction power supply system of ac railways |
| RU2766919C1 (en) * | 2021-06-30 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Ac electric railway system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU709420A1 (en) * | 1972-01-26 | 1980-01-15 | Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта | Apparatus for power supply of a.c. electric railways with automatic transformer supply system |
| SU1377930A1 (en) * | 1985-06-14 | 1988-02-28 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Tractive transformer for a.c. electrified railroad |
-
2012
- 2012-04-16 RU RU2012115204/11A patent/RU2489277C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU709420A1 (en) * | 1972-01-26 | 1980-01-15 | Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта | Apparatus for power supply of a.c. electric railways with automatic transformer supply system |
| SU1377930A1 (en) * | 1985-06-14 | 1988-02-28 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Tractive transformer for a.c. electrified railroad |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных жел. дорог. - М.: Транспорт, 1982, с.31. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108312898A (en) * | 2018-03-30 | 2018-07-24 | 北京千驷驭电气有限公司 | The dynamic model simulator of simcity rail traffic vehicles |
| CN108312898B (en) * | 2018-03-30 | 2024-01-05 | 北京千驷驭电气有限公司 | Dynamic simulation device for simulating urban rail transit vehicle |
| RU2688194C1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-05-21 | Борис Алексеевич Аржанников | Traction power supply system of ac railways |
| RU2766919C1 (en) * | 2021-06-30 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Ac electric railway system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cherpanov et al. | Modeling of tractive power supply systems for heavy-tonnage trains operation | |
| Abrahamsson et al. | Use of converters for feeding of AC railways for all frequencies | |
| RU2489277C1 (en) | Double-track section ac power supply | |
| RU2427484C1 (en) | Electric power supply system of electrified ac railways | |
| Milešević et al. | Power quality analysis in electric traction system with three-phase induction motors | |
| Li et al. | Pantograph arcing's impact on locomotive equipments | |
| CN109215977B (en) | Traction-compensation transformer | |
| RU2552572C1 (en) | 25 kv alternating current supply system for electrified railroads | |
| Kneschke | Simple method for determination of substation spacing for AC and DC electrification systems | |
| RU2390438C1 (en) | Method to reduce inductive influence of electric traction circuits on communication line | |
| Plakhova et al. | Static model of a 2× 25kV AC traction system | |
| CN109435783B (en) | Negative sequence management system for AT power supply mode of electrified railway traction power supply system | |
| Lin et al. | Impedance calculations for AT power traction networks with parallel connections | |
| Sharifi et al. | A new control technique enabling dual-feeding of 50 Hz AC railways with static converter feeder stations | |
| Xie | Study on methods to reducing rail potential of high-speed railway | |
| Kilter et al. | Assessment of transmission network voltage unbalance in connection of high-speed electrical railway connection | |
| Almuhannadi et al. | Performance assessment of inductive power transfer for railway applications | |
| RU2758532C1 (en) | Electric power supply for training devices of railway automation | |
| Li et al. | Simulation modeling balancing current in the traction network of a substation group | |
| Serdiuk et al. | Mathematic Modelling of Distribution of Traction Current Harmonics | |
| RU2762044C1 (en) | Power supply device for reduced non-training consumers of railways | |
| RU2687335C1 (en) | Method for amplification of power supply system of double-track section of traction ac network | |
| Dias et al. | Improved core shape of contacless transformer for LRT system | |
| CN116504515A (en) | Three-phase-to-single-phase traction transformer based on dynamic compensation | |
| RU99396U1 (en) | DOUBLE-WAY RAILWAY SYSTEM |