RU2662294C2 - Traction station - Google Patents
Traction station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662294C2 RU2662294C2 RU2016132167A RU2016132167A RU2662294C2 RU 2662294 C2 RU2662294 C2 RU 2662294C2 RU 2016132167 A RU2016132167 A RU 2016132167A RU 2016132167 A RU2016132167 A RU 2016132167A RU 2662294 C2 RU2662294 C2 RU 2662294C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- traction
- output
- unit
- input
- generator
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 9
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B7/00—Enclosed substations, e.g. compact substations
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам энергоснабжения железных дорог, городского электрического транспорта.The invention relates to energy supply systems for railways, urban electric transport.
Уровень техникиState of the art
Известна тяговая подстанция, питающая тяговую сеть, причем тяговая подстанция подключена к внешней системы энергоснабжения, в виде высоковольтной линии электропередачи. Она служит для централизованного снабжения электроэнергии, вырабатываемой удаленными электростанциями. Тяговая станция преобразует первичную для тяговой станции энергию в нужный вид, и нужного уровня напряжения, пригодные для использования в тяговой сети. Для этого они содержат преобразовательный блок, например, включающий в себя преобразователь величины напряжения и его фазности для тяговой сети переменного тока блоком, поступает на блок распределения по фидерам тяговой сети, или же преобразовательный блок переменного тока в постоянный ток, нужной величины напряжения. Затем энергия, преобразованная преобразовательным [Марквардт К.Г. «Электроснабжение электрифицированных железных дорог», Москва, Транспорт, 1982, рис. 1.2, 1.3 и 1.4, с. 10.], а также [Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин А.Н., М.Г. Шалимов «Тяговые подстанции». - М.: Транспорт, 1986. - рис. 8, с. 16].Known traction substation that feeds the traction network, and traction substation is connected to an external power supply system, in the form of a high voltage power line. It serves for the centralized supply of electricity generated by remote power plants. The traction station converts the primary energy for the traction station to the desired form, and the desired voltage level, suitable for use in the traction network. To do this, they contain a converter unit, for example, including a converter for the voltage value and its phase for an AC traction network as a unit, supplied to the distribution unit for the traction network feeders, or an AC converter unit in direct current, of the desired voltage value. Then, the energy converted by the transformative [Marquardt K.G. "Power Supply of Electrified Railways", Moscow, Transport, 1982, Fig. 1.2, 1.3 and 1.4, p. 10.], as well as [Bey Yu.M., Mamoshin P.P., Pupynin A.N., M.G. Shalimov "Traction substations." - M.: Transport, 1986. - Fig. 8, p. 16].
При этом тяговые подстанции потребляют ток, вызывающий во внешней системе энергоснабжения искажения формы тока. Во внешней системе энергоснабжения, при тяговой сети переменного тока, кроме того, появляется несимметрия тока.At the same time, traction substations consume current, which causes distortions in the current shape in the external power supply system. In an external power supply system, with an alternating current traction network, current asymmetry also appears.
Имеются также потери энергии во внешней системе электроснабжения, ввиду удаленности тяговой сети от мощных генераторов энергосистемы.There are also energy losses in the external power supply system, due to the remoteness of the traction network from the powerful generators of the power system.
Термины для удобства изложенияTerms for ease of presentation
Для удобства изложения в рамках данного предложения далее будем использовать термин «тяговая станция», обобщая им термины «тяговая подстанция» и «тяговая электростанция», которые питают электроэнергией тяговую сеть. На обоих видах станций преобразовывают какие-либо параметры энергии или ее вид, затем ее распределяют.For convenience of presentation, within the framework of this proposal we will further use the term “traction station”, summarizing the terms “traction substation” and “traction power station”, which feed the traction network with electricity. At both types of stations, any parameters of the energy or its form are converted, then it is distributed.
Под термином «энергоснабжение» в контексте описания предлагаемого способа понимается снабжение любым видом энергии, включая снабжение жидким или газообразным топливом.The term "energy supply" in the context of the description of the proposed method refers to the supply of any type of energy, including the supply of liquid or gaseous fuel.
ПрототипPrototype
Известны тяговые станции, преобразующие первичную для тяговой станции энергию в вид, пригодный для использования в тяговой сети. Для этого они содержат входной распределительный блок, подключенный к системе первичного энергоснабжения, к его выходу подключен вход преобразовательного блока, например, включающий в себя нормализующий блок. Выход преобразовательного блока подключен ко входу выходного блока распределения. Выходами блока распределения являются фидера тяговой сети. [Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин А.Н., М.Г. Шалимов «Тяговые подстанции». - М.: Транспорт, 1986. - рис. 9, с. 17]. Эта тяговая станция принята за прототип.Traction stations are known that convert the primary energy for a traction station into a form suitable for use in a traction network. To do this, they contain an input distribution block connected to the primary power supply system, an input of the converter block is connected to its output, for example, including a normalizing block. The output of the converter unit is connected to the input of the output distribution unit. The outputs of the distribution unit are the traction network feeder. [Bay Yu.M., Mamoshin P.P., Pupynin A.N., M.G. Shalimov "Traction substations." - M.: Transport, 1986. - Fig. 9, p. 17]. This traction station is taken as a prototype.
Недостатками прототипа являются потери энергии, на пути от удаленных электростанций энергосистем до входа тяговой станции, искажения формы получаемого тока от сетей общего пользования, несимметрия потребляемых токов от сетей общего пользования, для тяговых станций, питающих тяговую сеть переменного тока.The disadvantages of the prototype are energy losses, on the way from remote power plants of power systems to the entrance of the traction station, distortion of the shape of the received current from public networks, asymmetry of the consumed currents from public networks, for traction stations that feed the traction AC network.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Тяговая станция подключена к первичной сети энергоснабжения, представляющую собой, в соответствии с изобретением, трубопроводную сеть углеводородного топлива, преимущественно в виде газа, к ней непосредственно подключен входной распределительный блок тяговой станции. Его выход подключен к преобразовательному блоку тяговой станции. Он содержит последовательно соединенные двигатель, потребляющим на входе углеводородное топливо, например газ, и генератор. Выход генератора подключен к нормализующего блока. Выход последнего блока является выходом преобразовательного блока. К этому выходу подключен выходной распределительный блок. От него питаются фидера тяговой сети.The traction station is connected to the primary power supply network, which, in accordance with the invention, is a pipeline network of hydrocarbon fuels, mainly in the form of gas, and an input distribution unit of the traction station is directly connected to it. Its output is connected to the converter unit of the traction station. It contains a series-connected engine, consuming hydrocarbon fuel, such as gas, at the inlet, and a generator. The output of the generator is connected to the normalizing block. The output of the last block is the output of the converter block. An output distribution block is connected to this output. From it feed the traction network feeder.
На тяговой станции для тяговой сети переменного тока генератор выполнен однофазным. К выходу подключен блок нормирования напряжения, в виде автотрансформатора или трансформатора.At a traction station for an alternating current traction network, the generator is single-phase. A voltage regulation unit is connected to the output, in the form of an autotransformer or a transformer.
На тяговой станции для тяговой сети постоянного тока нормализующий блок выполнен как преобразователь вида тока, например, как выпрямитель, генератор выполнен трехфазным, с напряжением, необходимым для выбранного типа преобразователя переменного тока в постоянный. Число и схема соединения выходных обмоток генератора определяется выбранным видом преобразователя переменного тока в постоянный, например 6- или 12-пульсового преобразователя по правилам, известным для преобразовательных трансформаторов.At a traction station for a DC traction network, the normalizing unit is designed as a current type converter, for example, as a rectifier, the generator is made three-phase, with the voltage required for the selected type of AC to DC converter. The number and connection diagram of the output windings of the generator is determined by the selected type of AC to DC converter, for example a 6- or 12-pulse converter according to the rules known for converter transformers.
Другой особенностью генераторов является синхронизация фаз выходных напряжений, причем не только в рамках данной подстанции, но и с напряжением соседних подстанций, хотя бы с одной стороны. Это позволит избежать уравнительных токов по тяговой сети переменного тока, вызывающих потери энергии в тяговой сети. Кроме того, в тяговой сети переменного тока синхронизация позволяет исключить нейтральные вставки между соседними фидерами и, соответственно избежать возможность незапланированной остановки поездов.Another feature of the generators is the phase synchronization of the output voltages, not only within the given substation, but also with the voltage of neighboring substations, at least on one side. This will avoid equalizing currents along the traction AC network, causing energy loss in the traction network. In addition, in the AC traction network, synchronization eliminates neutral insertions between adjacent feeders and, accordingly, avoids the possibility of an unplanned stop of trains.
Для тяговой сети постоянного тока синхронизация уменьшает уравнительные токи между гармоническим составляющими выпрямленного напряжения соседних тяговых станций. Эти токи ухудшают электромагнитную совместимость.For a DC traction network, synchronization reduces surge currents between the harmonic components of the rectified voltage of neighboring traction stations. These currents degrade electromagnetic compatibility.
Для повышения коэффициента полезного действия преобразования энергии, заключенной в поступающем углеводородном топливе, преобразовательный блок дополнен блоком когенерации, вход которого подключен к выходу высокотемпературных отходящих газов двигателя. Блок когенерации содержит на выходе трехфазный генератор. Он предназначен для питания нетяговых нагрузок, поскольку нет никакой электрической связи этого генератора с генератором напряжением тяговой сети, никакого ухудшения качества электрической энергии, отдаваемой нетяговым потребителям тяговыми подстанциями по прототипу, нет.To increase the efficiency of the energy conversion contained in the incoming hydrocarbon fuel, the conversion unit is supplemented with a cogeneration unit, the input of which is connected to the output of the high-temperature exhaust gas of the engine. The cogeneration unit contains a three-phase generator at the output. It is designed to supply non-traction loads, since there is no electrical connection between this generator and the voltage generator of the traction network, there is no deterioration in the quality of electric energy given to non-traction consumers by traction substations according to the prototype.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлена первичная система энергоснабжения 1 в виде трубопроводной сети углеводородного топлива, преимущественно в виде газа, тяговой станции 2, тяговой сети 3, к которой подключены фидера тяговой станции. К выходу входного распределительного блока 4 подключен вход преобразовательного блока 5, к его выходу подключен вход выходного распределительного блока 6, выходом которого являются фидера тяговой сети.In FIG. 1 shows the primary
На фиг. 2 слева представлено выполнение преобразовательного блока 5 в виде двигателя 7, выполняемого преимущественно в виде газовой турбины, вход которого является входом преобразовательного блока 5. К выходному валу двигателя подключен генератор 8. К выходу генератора 8 подключен нормализующий блок 9. его выход является выходом преобразовательного блока 5.In FIG. Figure 2 on the left shows the embodiment of the
На фиг. 2 справа показана тяговая станция, дополненная резервуаром 10 с запасом углеводородного сырья, преимущественно в жидком виде. В этом случае двигатель выполняют с переключением вида входного топлива: газообразного или жидкого. Может быть добавлен блок когенерации 11, предназначенный для использования энергии отходящих горячих газов от двигателя 7. В примере на выходе блока когенерации установлен трехфазный двигатель для питания собственных станции и нетяговых потребителей.In FIG. 2 on the right shows the traction station, supplemented by a
На фиг. 3 представлен вариант выполнения тяговой станции с питанием нетяговых потребителей от генератора 12, подключенного к выходу двигателя 7. Это подключение можно реализовать, например, подключив вал генератора 12 к валу двигателя с другой стороны от генератора 8 или же не посредственно к валу генератора 8. В этих примерах передача энергии в механическом виде на генератор 12 идет от двигателя 7. Дополнительным элементом может быть накопитель энергии 13. На этой фигуре он подключен к выходу нормализующего блока 9.In FIG. Figure 3 shows an embodiment of a traction station powered by non-traction consumers from a
На фиг. 4 представлен еще один пример получения питания для нетяговых потребителей с использованием инвертора 14. Инвертор в показанном примере получает энергию с выхода генератора 8. В зависимости от вида тока в тяговой сети, если это будет постоянный ток, инвертор может быть подключен к выходу нормализующего блока 9.In FIG. 4 shows another example of obtaining power for non-traction consumers using an
На тяговой станции переменного тока генератор 8 выполняют виде однофазного генератора. В случае несоответствия величины его выходного напряжения напряжению тяговой сети между выходом генератора и входом распределительного блока устанавливают блок нормирования напряжения 9, в виде трансформатора или автотрансформатора.At the traction station of alternating current, the
На тяговой станции постоянного тока генератор 8 выполняют в виде трехфазного генератора. Напряжение с него непосредственно подают на нормализующего блока 9, в виде выпрямителя. В этом случае электрический генератор 8 выполняется с величиной выходного напряжения, соответствующему требуемой величине входного напряжения блока 9. Это позволяет избежать применения специального преобразовательного трансформатора для выпрямителя.At a DC traction station, the
Для уменьшения потребности в установленной мощности оборудования тяговой станции возможно подключение накопителя энергии 11 ко входу распределительного блока 5. Этот накопитель сглаживает пики потребления энергии от генератора 7.To reduce the need for installed power of the equipment of the traction station, it is possible to connect the
На фиг. 4 представлен еще один пример получения питания для нетяговых потребителей с использованием инвертора 14. Инвертор в показанном примере получает энергию с выхода генератора 8. В зависимости от вида тока в тяговой сети, если это будет постоянный ток, инвертор может быть подключен к выходу нормализующего блока 9.In FIG. 4 shows another example of obtaining power for non-traction consumers using an
На фиг. 5 показан пример выполнения нормализующего блока 9 для тяговой станции, питающей тяговую сеть переменного тока, в виде автотрансформатора. Он может быть выполнен и в виде трансформатора.In FIG. 5 shows an example of a normalizing
На фиг. 6 показан пример выполнения нормализующего блока 9, для тяговой станции, питающей тяговую сеть переменного тока, выполненной по системе 2×25 кВ. В этом случае нормализующий блок выдает нормальные напряжения для этой системы, сдвинутые по фазе по отношению друг к другу на 180°.In FIG. 6 shows an example of the implementation of the normalizing
На фиг. 7 показан пример выполнения нормализующего блока 9 для тяговой станции, питающей тяговую сеть постоянного тока. В этом случае нормализующий блок представляет собой, например, выпрямитель.In FIG. 7 shows an example of a normalizing
На фиг. 8 показан пример выполнения нормализующего блока 9 для тяговой станции, питающей тяговую сеть постоянного тока с повышенным напряжением. Под повышенным напряжением понимается напряжение большее 12 кВ постоянного тока. В этом случае нормализующий блок представляет собой, последовательно соединенные повышающий автотрансформатор или трансформатор 15 и затем преобразователь вида тока, например выпрямитель.In FIG. 8 shows an example of a normalizing
На фигурах буквами «нп» отмечен провод, питающий нетяговые потребители, буквами «р» отмечен провод, подключаемый к рельсу, буквами «кс» отмечен провод, подключаемый к контактной сети, буквой «п» отмечен провод, подключаемый к питающему проводу системы 2×25 кВ.In the figures, the letters “np” indicate the wire that feeds non-traction consumers, the letters “p” indicates the wire that is connected to the rail, the letters “ks” indicate the wire that is connected to the contact network, the letter “p” marks the wire that is connected to the supply wire of the 2 × system 25 kV.
На фиг. 9 показан примерный план расположения блоков тяговой станции. Входной распределительный блок может представлять собой газораспределительное устройство, ГРУ. Преобразовательный блок основан на ГТУ - газотурбинной установке и генераторе. Число комплектов ГТУ-генератор может быть несколько, в зависимости от мощности тяговой станции и необходимой степени резервирования, один и больше. Выходной распределительный блок 6 представляет собой распределительное устройство с напряжением тяговой сети, а также распределительное устройство с напряжением для нетяговых потребителей.In FIG. 9 shows an exemplary arrangement of traction station blocks. The input distribution block may be a gas distribution device, GRU. The conversion unit is based on a gas turbine unit - gas turbine unit and generator. The number of sets of a gas turbine generator can be several, depending on the power of the traction station and the required degree of redundancy, one or more. The
Описание предпочтительных воплощенийDescription of preferred embodiments
Входный распределительный блок 4 реализует функцию выбора входного источника энергии, если их несколько, и выбор подключаемого к энергии тягового преобразователя двигатель - генератор, если их также несколько. Входный распределительный блок 4 также может отключить такой комплект от источника энергии, например, для производства профилактических работ. Эти виды действий аналогичны действиям, выполняемых у прототипа. Аналогом выключателей являются задвижки.The
Далее происходит преобразование энергии в блоке 5, которая заключена в топливе, в тепловую и механическую энергию, с помощью двигателя. Затем в генераторе происходит превращение механической энергии в электрическую энергию.Next, the energy is converted in
Причем все генераторы на данной тяговой станции, если их число больше одного, работают синхронно между собой и синхронно с генераторами соседних тяговых станций, хотя бы с одной стороны. Это исключает уравнительные токи внутри тяговой станции и существенно уменьшает уравнительные между подстанциями при параллельном питании фидерных зон от двух тяговых станций.Moreover, all generators at a given traction station, if their number is more than one, work synchronously with each other and synchronously with the generators of neighboring traction stations, at least on one side. This eliminates equalizing currents inside the traction station and significantly reduces the equalization currents between substations with parallel feeding of feeder zones from two traction stations.
Для тяговой сети переменного тока генератор 8 выполнен однофазным. Синхронизация работы генераторов по фазе и их однофазность делает ненужным использование нейтральных вставок. Тем самым исключает непредвиденные остановки подвижного состава из-за наличия этих нейтральных вставок, как у прототипа. Их отсутствие упрощает тяговую сеть. С одной из сторон может быть нейтральная вставка, в случае, если данная тяговая станция находится в конце предлагаемой системы электроснабжения и поэтому граничит с системой электроснабжения по прототипу.For the traction AC network, the
Другой особенностью предлагаемой тяговой станции является участие в нормализации величины напряжения и вида тока, и числа фаз непосредственно у генератора. Кроме функции генерирования у него появляется функция частичной нормализации параметров электрического тока, как на тяговой станции для тяговой сети переменного тока, так и для тяговой сети постоянного тока. Генератор 8 дополняет свойства нормализующего блока 9. Оба варианта способа объединены общим замыслом.Another feature of the proposed traction station is the participation in normalizing the magnitude of the voltage and type of current, and the number of phases directly at the generator. In addition to the generation function, he has the function of partial normalization of electric current parameters, both at the traction station for an alternating current traction network, and for a direct current traction network. The
Для тяговой станции переменного тока какие-либо проблемы с несимметрией токов и напряжений для сетей общего пользования отсутствуют, так как с ними нет никаких связей. Особенно это важно для районов, где слабо развито местное электропотребление и тяговая нагрузка будет соизмерима или больше районных нагрузок.For the AC traction station, there are no problems with the asymmetry of currents and voltages for public networks, since there are no connections with them. This is especially important for areas where local power consumption is poorly developed and the traction load will be comparable to or greater than the regional loads.
Поскольку генераторы принято выполнять на напряжение не более 10 кВ, это недостаточно питания тяговой сети переменного тока 27,5 кВ, поэтому дополнительная нормализация по величине напряжения производится применением повышающих автотрансформатора или трансформатора.Since it is customary to run generators with a voltage of not more than 10 kV, it is not enough to supply a traction AC network of 27.5 kV, therefore, additional normalization by the voltage value is carried out by using a step-up autotransformer or transformer.
На тяговых станциях для обоих видов тяговых сетей по предлагаемому способу отсутствует электрооборудование с напряжением выше напряжения тяговой сети, что существенно упрощает ее электрическую часть по сравнению с тяговой станцией по прототипу, у которой имеется большое число оборудования на напряжение 35, 110 или 220 кВ. Установленная мощность генератора тяговой станции для сети переменного тока по предлагаемому способу меньше, чем у тяговых понижающих трансформаторов аналогичных тяговых станций по прототипу, которые выполняются трехфазно-двухфазными. Оба этих обстоятельства значительно компенсируют усложнение тяговой станции по предлагаемому способу, вызванное наличием двигателя. Однофазный генератор как электрическая машина по предложенному способу, почти компенсирует по сложности тяговый трансформатор по прототипу, как электрическую машину, благодаря совмещению функций и меньшим числом обмоток. Оба обстоятельства значительно компенсируют усложнение тяговой станции по предлагаемому способу, вызванное наличием двигателя.At traction stations for both types of traction networks according to the proposed method, there is no electrical equipment with a voltage higher than the voltage of the traction network, which greatly simplifies its electrical part compared to the traction station of the prototype, which has a large number of equipment for voltage of 35, 110 or 220 kV. The installed capacity of the generator of the traction station for an alternating current network according to the proposed method is less than that of traction step-down transformers of similar traction stations according to the prototype, which are three-phase-two-phase. Both of these circumstances significantly compensate for the complication of the traction station according to the proposed method, caused by the presence of an engine. A single-phase generator as an electric machine according to the proposed method, almost compensates for the complexity of the traction transformer according to the prototype, like an electric machine, due to the combination of functions and a smaller number of windings. Both circumstances significantly compensate for the complication of the traction station by the proposed method, caused by the presence of an engine.
Для тяговых станций постоянного тока синхронизация фаз генераторов также важна для исключения уравнительных токов по гармоническим составляющим выпрямленного напряжения внутри подстанции и в тяговой сети. Кроме потерь энергии от протекание этих токов по тяговой сети ухудшает электромагнитную совместимость тяговой сети с другими электротехническим объектами.For DC traction stations, phase synchronization of the generators is also important to eliminate equalizing currents in the harmonic components of the rectified voltage inside the substation and in the traction network. In addition to energy losses from the flow of these currents through the traction network, the electromagnetic compatibility of the traction network with other electrical objects is impaired.
Выполнение генераторов у тяговых станций для тяговых сетей постоянного тока с величиной напряжения, необходимой преобразователям вида тока, исключает необходимость в применении специальных понижающих тяговых трансформаторов, как у прототипа. Выходное напряжения генератора связано с напряжением выпрямителя известными формулами, так для трехфазого мостового выпрямителя связано с выпрямленным напряжением коэффииентом 0,427 [Размадзе Ш.М. «Преобразовательные схемы и системы», с. 38, формула 1.13]. Генератор приобретает еще одну функцию, кроме генерации - создание выходного напряжения с заданным числом фаз и нужными схемами соединения обмоток, то есть выполняет еще функции преобразовательного трансформатора.The implementation of the generators at traction stations for traction DC networks with the magnitude of the voltage required by the type of current converters eliminates the need for special step-down traction transformers, as in the prototype. The output voltage of the generator is connected with the voltage of the rectifier by the well-known formulas, so for a three-phase bridge rectifier it is connected with the rectified voltage by a coefficient of 0.427 [Razmadze Sh.M. "Conversion schemes and systems", p. 38, formula 1.13]. The generator acquires another function, in addition to generation - the creation of an output voltage with a given number of phases and the necessary connection schemes for the windings, that is, it also performs the functions of a converter transformer.
Эти достоинства предложенной тяговой станции позволяют реализовать достаточно простым образом преимущества замены централизованной генерации электроэнергии на распределенную генерацию, приближенную к месту потребления электроэнергии. Это исключает значительные потери энергии при ее передаче на большие расстояния, так как теперь расстояние между генератором электроэнергии и тяговым фидером составляет метры или десятки метров, вместо сотен километров по прототипу. Потери энергии при ее передачи по газопроводам существенно меньше потерь энергии при использовании линий электропередач.These advantages of the proposed traction station make it possible to realize in a rather simple way the advantages of replacing centralized power generation with distributed generation close to the place of electricity consumption. This eliminates significant energy losses during its transmission over long distances, since now the distance between the electric power generator and the traction feeder is meters or tens of meters, instead of hundreds of kilometers according to the prototype. The energy loss during transmission through gas pipelines is significantly less than the energy loss when using power lines.
Добавление к тяговой станции резервуара 10 с запасом топлива повышает надежность работы тяговой станции, в случае перебоя с подачей газа. В тяговой станции по прототипу принципиальной невозможно запастись электроэнергией, тем более на длительный срок, сутки и более.Adding to the traction station a
Запас этого топлива определяется заданным временем автономной работы тяговой электростанции, по требованиям надежности электроснабжения тяговой сети. Например 3 часа или 3-е суток.The supply of this fuel is determined by the specified battery life of the traction power plant, according to the requirements of reliability of power supply to the traction network. For example 3 hours or 3 days.
Другим средством повышения надежности является выполнение входного распределеительного блока со входами для использования двухниточных газовых линий и газовых линий с двусторонним питанием. Для этого служат разные подключения тяговой станции к первичной системе энергоснабжения, показанные на фигурах.Another means of increasing reliability is to provide an input distribution block with inputs for using double-strand gas lines and gas lines with two-way power. For this, various connections of the traction station to the primary power supply system shown in the figures serve.
Для уменьшения потребности в установленной мощности оборудования тяговой станции возможно при подключение накопителя энергии 12 ко входу выходного распределительного блока 6. Этот накопитель сглаживает пики потребления энергии от генератора 7, которые могут длится единицами или десятками минут.To reduce the need for installed power of the equipment of the traction station, it is possible to connect the
При нахождении поблизости от тяговой станции потребителей тепловой энергии, промышленных предприятий или жилых поселков, энергия от блока когенерации может отдана в виде тепла. Блок когенерации может быть выполнен один на все двигатели одной тяговой станции, для упрощения. При большой мощности нетяговых потребителей целесообразно их питать от своего комплекта дигатель - генератор.When consumers of thermal energy, industrial enterprises or residential settlements are located near the traction station, the energy from the cogeneration unit can be transferred in the form of heat. The cogeneration unit can be made one for all engines of one traction station, for simplification. With a large capacity of non-traction consumers, it is advisable to power them from their own set of a digital engine - generator.
Возможно использование трехфазного инвертора для получения питания нетяговых потребителей. На тяговой станции переменного тока энергия может быть получена от однофазного напряжения, после генератора, до повышающего трансформатора, для упрощения инвертора. На тяговой станции постоянного тока энергия может быть получена после выпрямителей, для упрощения инвертора.It is possible to use a three-phase inverter to provide power to non-traction consumers. At an AC traction station, energy can be obtained from a single-phase voltage, after the generator, to a step-up transformer, to simplify the inverter. At a DC traction station, energy can be obtained after rectifiers to simplify the inverter.
Повышение частоты у генератора на тяговой станции для тяговой сети постоянного тока, больше промышленной частоты, например величиной в 100 Гц, что позволит снизить массогабаритные показатели электрических машин и фильтр-устройства. Это важно для тяговых станций с повышенной величиной напряжения в тяговой сети. Это также уменьшит уровень пульсаций в тяговой сети и повысит электромагнитную совместимость.The increase in the frequency of the generator at the traction station for the DC traction network is greater than the industrial frequency, for example, 100 Hz, which will reduce the overall dimensions of electric machines and filter devices. This is important for traction stations with increased voltage in the traction network. It will also reduce ripple in the traction network and increase electromagnetic compatibility.
Источники информацииInformation sources
1. Марквардт К.Г. «Электроснабжение электрифицированных железных дорог» Москва, Транспорт, 1982, рис. 1.2, с. 10.1. Marquardt K.G. "Power supply of electrified railways" Moscow, Transport, 1982, fig. 1.2, p. 10.
2. Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин А.Н., М.Г. Шалимов «Тяговые подстанции». - М.: Транспорт, 1986. - рис. 8, с. 16, рис. 9, с. 17.2. Bay Yu.M., Mamoshin P.P., Pupynin A.N., M.G. Shalimov "Traction substations." - M.: Transport, 1986. - Fig. 8, p. 16, fig. 9, p. 17.
3. 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. 40-46.3. Vasilyansky A. M., Mamoshin R. R., Yakimov G. B. “Improving the traction power supply system of railways electrified with alternating current 27.5 kV, 50 Hz” Railways of the world, 2002, No. 8, p. 40-46.
4. Марквардт К.Г. «Электроснабжение электрифицированных железных дорог» Москва, Транспорт, 1982, рис. 1.5, с. 11.4. Marquardt K.G. "Power supply of electrified railways" Moscow, Transport, 1982, fig. 1.5, p. eleven.
5. Марквардт К.Г. «Электроснабжение электрифицированных железных дорог» Москва, Транспорт, 1982, рис. 1.3 и рис. 1.4, с. 10.5. Marquardt K.G. "Power supply of electrified railways" Moscow, Transport, 1982, fig. 1.3 and fig. 1.4, p. 10.
6. Размадзе Ш.М. «Преобразовательные схемы и системы», с. 38, формула 1.13.6. Razmadze Sh.M. "Conversion schemes and systems", p. 38, formula 1.13.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132167A RU2662294C2 (en) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Traction station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132167A RU2662294C2 (en) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Traction station |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016132167A RU2016132167A (en) | 2018-02-06 |
| RU2662294C2 true RU2662294C2 (en) | 2018-07-25 |
Family
ID=61174153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016132167A RU2662294C2 (en) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Traction station |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2662294C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110138003B (en) * | 2019-04-19 | 2023-09-12 | 西安开天铁路电气股份有限公司 | Dynamic automatic networking method for railway traction power grid |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000012343A1 (en) * | 1998-08-28 | 2000-03-09 | Daimlerchrysler Ag | A plant for transmitting electric power |
| RU2153752C1 (en) * | 1999-05-07 | 2000-07-27 | Аккуратов Александр Владимирович | Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy |
| RU45056U1 (en) * | 2004-12-29 | 2005-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электроэнергетики" | AUTONOMOUS POWER PLANT |
| RU66124U1 (en) * | 2007-05-24 | 2007-08-27 | Александр Владимирович Аккуратов | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF CONSUMERS |
| RU2595088C1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electrified ac railways 25kw power supply system |
-
2016
- 2016-08-04 RU RU2016132167A patent/RU2662294C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000012343A1 (en) * | 1998-08-28 | 2000-03-09 | Daimlerchrysler Ag | A plant for transmitting electric power |
| RU2153752C1 (en) * | 1999-05-07 | 2000-07-27 | Аккуратов Александр Владимирович | Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy |
| RU45056U1 (en) * | 2004-12-29 | 2005-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электроэнергетики" | AUTONOMOUS POWER PLANT |
| RU66124U1 (en) * | 2007-05-24 | 2007-08-27 | Александр Владимирович Аккуратов | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF CONSUMERS |
| RU2595088C1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Electrified ac railways 25kw power supply system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016132167A (en) | 2018-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5550410A (en) | Gas turbine electrical power generation scheme utilizing remotely located fuel sites | |
| US7462955B2 (en) | Electrical power distribution system and method thereof | |
| De Doncker | Power electronic technologies for flexible DC distribution grids | |
| CN105210277B (en) | HVDC (HVDC) converter system and its operating method | |
| EP2478608B1 (en) | A power collection and distribution system | |
| US20140146582A1 (en) | High voltage direct current (hvdc) converter system and method of operating the same | |
| CN210183018U (en) | Grid-connected power supply system and grid-connected device of data center | |
| Verma et al. | Solid state transformer for electrical system: Challenges and solution | |
| RU2662294C2 (en) | Traction station | |
| CN114481179A (en) | Medium-voltage direct-current collection type renewable energy power generation and hydrogen production system and working method thereof | |
| WO2014044561A1 (en) | Direct current power transmission networks operating at different voltages | |
| Macleod et al. | System restoration using the “black start” capability of the 500MW Eirgrid east-west VSC-HVDC interconnector | |
| US20220166219A1 (en) | Systems and methods for modular power conversion units in power supply systems | |
| RU2651382C2 (en) | Method of power supply of traction network | |
| US11303101B2 (en) | Device for preparing a high-voltage direct current transmission, converter station and energy providing system | |
| Mayo-Maldonado et al. | Current Trends and Challenges in Sustainable Generation, Transmission and Distribution of Electricity | |
| RU2753642C1 (en) | Method and device for transmission of electrical energy | |
| KR20150025772A (en) | Distribution system and distribution method for floating structures | |
| RU2726498C1 (en) | Method of traction power supply system strengthening | |
| Nuca et al. | Modernization Solutions for the Trolleybus Traction Stations in the Chisinau Municipality | |
| Gecan et al. | Aspects regarding dc distribution systems | |
| Chandra Kumar | Comparative study of high voltage direct current and high voltage alternating current for power transmission system in Malaysia | |
| GB2344806A (en) | AC traction power supply station | |
| Johansson et al. | Offshore Wind Transmission Systems-Power Grid Integration Techno-economic analysis of HVAC, HVDC, and LFAC | |
| Кузнецов et al. | IMPROVING THE QUALITY OF ELECTRICITY IN THE NETWORKS OF NON-TRACTION CONSUMERS OF RAILWAYS BY CONNECTING TO THEM RENEWABLE SOURCES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200805 |