SU1710383A1

SU1710383A1 - Power supply device for a c railways

Info

Publication number: SU1710383A1
Application number: SU894760131A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Воротников; Станислав Петрович Власов
Original assignee: Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1992-02-07

Abstract

Изобретение относитс к электрифицированным железным дорогам переменного тока, а конкретнее-к устройствам усилени электроснабжени . Цель изобретени - упрощение путем сокращени количества единиц оборудовани . Устройство состоит из трехфазного трансформатора 1, содержащего первичную стандартную обмотку 2 и две вторичные обмотки, и переключател . Перва вторична обмотка 3 соединена треугольником. Втора вторична обмотка - врльтодобавочна , состоит из трех одинаковых катушек 4-6, расположенных на всех стержн х магнитопровода, с числом витков, составл ющим 0,08 от числа витков первой вторичной обмотки 3. Втора вторична обмотка присоединена между одним отводом первой вторичной обмотки и одной однофазной нагрузкой дл наиболее загруженной фазы в виде последовательно соединенных трех катушек, катушки первой и второй фаз соединены последовательно-встречно, а катушка третьей фазы - последовательно-согласно. Переключатель позвол ет присоедин ть различное количество катушек второй вторичной обмотки. 2 ил.(/СсОСосОСThe invention relates to electrified AC railways, and more specifically, to power supply devices. The purpose of the invention is to simplify by reducing the number of pieces of equipment. The device consists of a three-phase transformer 1 containing a primary standard winding 2 and two secondary windings, and a switch. The first secondary winding 3 is connected by a triangle. The second secondary winding, additionally, consists of three identical coils 4-6 located on all rods of the magnetic conductor, with the number of turns being 0.08 of the number of turns of the first secondary winding 3. The second secondary winding is connected between one tap of the first secondary winding and one single-phase load for the most loaded phase in the form of three coils connected in series, the coils of the first and second phases are connected in series to each other, and the coil of the third phase in series in accordance with. The switch allows a different number of coils of the second secondary to be connected. 2 ill. (/ ССОСосОС

Description

Изобретение относитс кэлектрифицированным железным дорогам переменного тока, а именно к устройствам усилени электроснабжени .The invention relates to electrified AC railways, namely, power supply devices.

Известны устройства дл электроснабжени электрифицированных железных дорог переменного тока, представл ющие собой т говые трансформаторные подстанции , оборудованные трехфазными т говыми трансформаторами, первичные обмотки которых соединеныпо схеме звезда, питаютс от трехфазных высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), а вторичные обмотки, соединенные по схеме треугольник , присоединены к т говой сети, представл ющей однофазную нагрузку. К двум фазам каждого т гового трансформатора присоедин ют два участка (два плеча) т говой сети, а треть фаза соединена с т говым рельсом. Из-за сравнительно больших токов нагрузок и, следовательно, большого падени напр жени в т говой сети каждый участок т говой сети получает двухстороннее питание .Devices for supplying electrified AC railways are known, which are traction transformer stations equipped with three-phase traction transformers, the primary windings of which are connected according to a star circuit, powered by three-phase high-voltage power lines (LEP), and the secondary windings connected in a triangle circuit, connected to a single-phase traction network. Two sections (two arms) of the traction network are connected to the two phases of each traction transformer, and a third phase is connected to the traction rail. Due to the relatively high load currents and, consequently, a large voltage drop in the traction network, each section of the traction network receives two-way power.

Однако из-за особенностей железнодорожных нагрузок участки (плечи) т говой сети , присоединённые к разным фазам одного т гового трансформатора, даже при равных по модулю токах плеч оказываютс не в .одинаковых услови х, так как одна рабоча фаза трансформатора вл етс опережающей , а друга отстающей одна относительно другой. Даже при равенстве величин токов т говых нагрузок и равенстве фазовых углов нагрузок углы сдвига между напр жени ми и токами / рабочих фаз неодинаковы. На отстающей фазе напр жение всегда меньше напр жени опережающей фазы, и только при холостом ходе эти напр жени одинаковы. Поэтому снижаетс пропускна и провозна способности железных дорог.However, due to the peculiarities of railway loads, sections (shoulders) of the traction network, connected to different phases of one traction transformer, even at equal shoulder currents in modulus, are not in the same conditions, since one working phase of the transformer is advanced, and friend lagging behind one relative to another. Even with equal current loads and equal phase load angles, the shear angles between voltages and currents / working phases are different. In the lagging phase, the voltage is always less than the voltage of the advancing phase, and only at idle is this voltage the same. Therefore, the throughput and carrying capacity of railways is reduced.

Кроме того, из-за различи напр жений даже на одинаковых фазах соседних подстанций при двухстороннем питании участков т говой сети в т говой сети протекают уравнительные токи, которые не завис т от т говой нагрузки и вызывают дополнительные потери энергии. Так как трехфазные т говые трансформаторы с трехфазными РПН вл ютс симметричными трансформаторами , они не позвол ют производить однофазное регулирование вторичных напр жений без дополнительных однофазных автотрансформаторов или вольтодобавочных трансформаторов, включаемых в рассечку фидера, питающего т говую нагрузку .In addition, due to the difference in voltage even at the same phases of neighboring substations, equalizing currents flow through the two-way power supply of the traction network sections in the traction network, which do not depend on the traction load and cause additional energy losses. Since three-phase traction transformers with three-phase on-load tap-changers are symmetrical transformers, they do not allow single-phase regulation of secondary voltages without additional single-phase autotransformers or booster transformers that are included in the dissection of the feeder feeding the load.

Наиболее близким к предлагаемому вп етс устройство дл электроснабжени Closest to the proposed power supply device

электрифицированных железных дорог переменного тока, состо щее из трехфазного симметричного трансформатора и однофазного вольтодобавочного трансформатора, electrified AC railways consisting of a three-phase symmetrical transformer and a single-phase booster transformer,

одна (первична ) обмотка которого подключена параллельно одной из фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а друга (вторична ), выполненна с регулируемым числом-витков, подключена общимone (primary) winding of which is connected in parallel to one of the phases of the secondary winding of a three-phase transformer, and the other (secondary), made with an adjustable number of turns, connected to a common

0 концом к одной из рабочих фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а другим к контактной сети.0 end to one of the working phases of the secondary winding of a three-phase transformer, and the other to the contact network.

Недостатком известного устройства вл етс то, что однофазное регулированиеA disadvantage of the known device is that single-phase regulation

5 напр жение на какой-либо одной нагрузке вторичной обмотки трехфазного трансформатора производитс за счет вольтодобавки , получаемой на вторичной обмотке дополнительного однофазноготрансформа0 тора, первична обмотка которого присоединена только к какой-то одной из трех фаз вторичной обмотки трехфазного трансформатора . Кроме того, само устройство представл ет собой схему, состо щую из двух5, the voltage on any one load of the secondary winding of a three-phase transformer is produced by the voltage boost obtained on the secondary winding of an additional single-phase transformer, the primary winding of which is connected to only one of the three phases of the secondary winding of a three-phase transformer. In addition, the device itself is a circuit consisting of two

5 трансформаторов - одного трехфазного и другого однофазного.5 transformers - one three-phase and another single-phase.

Цель изобретени - упрощение путем сокращени количества единиц оборудовани . .The purpose of the invention is to simplify by reducing the number of pieces of equipment. .

0 Поставленна цель достигаетс тем, что в предлагаемом устройстве, состо щем из трехфазного трансформатора, содержащего трехстержневой сердечник, первичную обмотку, соединенную по схеме звезда,0 The goal is achieved by the fact that in the proposed device, consisting of a three-phase transformer containing a three-core core, the primary winding is connected according to the star,

5 две вторичные обмотки, первую вторичную обмотку, соединенную треугольником, и вторую, состо щую из трех одинаковых катушек с меньшим числом витков, расположенных на всех стержн х магнитопроврда,5 two secondary windings, the first secondary winding connected by a triangle, and the second consisting of three identical coils with a smaller number of turns located on all rods of the magnetic conductor,

0 имеющих шесть отводов, соединенных последовательно , и переключател две катушки второй вторичной обмотки соединены последовательно-встречно, а треть - согласно (по схеме разомкнутого0 having six taps connected in series, and the switch two coils of the second secondary winding are connected in series-counter, and a third according to (according to the open-loop scheme

5 треугольника с одной перевёрнутой фазой ), одна однофазна нагрузка (дл отстающей фазы) .присоединена к выводам ас первой и соединенной с ней второй вторичной обмоток через переключатель, позвол ющий изменить число катушек второй вторичной обмотки, друга однофазна нагрузка (дл опережающей фазы) присоединена только к первой вторичной обмотке (выводы be).5 triangles with one inverted phase), one single-phase load (for a lagging phase). Attached to the terminals AC of the first and second secondary windings connected to it via a switch allowing to change the number of coils of the second secondary winding, the other single-phase load (for the advanced phase) is connected only to the first secondary winding (be conclusions).

5 Существенным отличием изобретени вл етс введение в трансформатор дополнительной вторичной обмотки со специальной схемой соединени обмоток и переключател , что позвол ет сократить количество единиц оборудовани .5 A significant difference of the invention is the introduction to the transformer of an additional secondary winding with a special circuit for connecting the windings and the switch, thus reducing the number of pieces of equipment.

На фиг.1 приведена электрическа схема устройства дл электроснабжени железных дорог переменного тока; на фиг.2 векторные диаграммы.Figure 1 shows the electrical circuit of the device for the power supply of AC railways; figure 2 vector diagrams.

Устройство состоит из трехфазного трансформатора, содержащего стандартный трехстержневой сердечник 1, первичную обмотку из трех одинаковых катушек 2, расположенных на всех стержн х сердечника и соединенных по схеме звезда, первую вторичную обмотку, состо щую из трех одинаковых катушек 3, расположенных на всех стрежн х сердечника и соединенных по схеме треугольника, и вторую вторичную обмотку , состо щую из трех одинаковых катушек 4-6, также расположенных на всех Стержн х магнитопровода, с числом витков, равным 0,08 по сравнению с числом витков катушек первой вторичной обмотки 3, и переключател 7. Катушки второй вторичной обмотки соединены последовательно. Начало катушки 4 соединено с началом катушки 5, конец катушки 5 соединен с началом катушки 6. Втора вторична обмотка присоединена концом х катушки 4 к отводу а первой вторичной обмотки. Отводы от всех катушек второй вторичной обмотки присоединены к контактам переключател , с которыми соединен (поочередно) подвижный контакт. Одна однофазна нагрузка (фидерна зона 9) присоединена к подвижному контакту переключател 7 и отводу с первой вторичной обмотки трансформатора, вл ющемус общим дл двух нагрузок и соединенным с рельсом 10. Друга однофазна нагрузка (фидерна зона 11) присоединена к отводам b и с первой вторичной обмотки, .Смежна подстанци 12 имеет аналогичную схему, включа нейтральные вставки 13 и питающую.сеть, 14.The device consists of a three-phase transformer containing a standard three-core core 1, the primary winding of three identical coils 2 located on all the core rods and connected in a star circuit, the first secondary winding consisting of three identical coils 3 located on all cores of the core and connected in a triangle pattern, and a second secondary winding consisting of three identical coils 4-6, also located on all Rods of the magnetic circuit, with a number of turns equal to 0.08 compared with the coils of the first secondary winding 3, and the switch 7. The coils of the second secondary winding are connected in series. The beginning of the coil 4 is connected to the beginning of the coil 5, the end of the coil 5 is connected to the beginning of the coil 6. The second secondary winding is connected by the end x of coil 4 to the outlet of the first secondary winding. The taps from all the coils of the second secondary winding are connected to the contacts of the switch with which the moving contact is connected (in turn). One single-phase load (feeder zone 9) is connected to the movable contact of switch 7 and a tap from the first secondary winding of the transformer, which is common to two loads and connected to the rail 10. The other single-phase load (feeder zone 11) is connected to the tap b and to the first secondary winding. The adjacent substation 12 has a similar circuit, including neutral inserts 13 and a power supply network, 14.

Устройство, работает следующим образом .The device works as follows.

Напр жени первой вторичной обмотки симметрины в режиме холостого .хода и при наличии т говой нагрузки неодинаковы на различных фазах. Напр жение на нагрузке отстающей фазы (наименьшее напр жение) увеличиваетс в устройстве путем добавле-ни напр жени катушек 4-6 второй вторичной обмотки (фиг.Т) или только катушек 4 и 5, или только катушки 4, или вообще.не увеличиваетс в зависимости от положени переключател , присоедин ющего три. Две, одну или ни одной катушки второй вторичной обмотки. Так как втора вторична обмотка имеет число витков катушек, равное 0,08 от числа витков катушек первой вторичной обмотки (число витков, равное 0,08, еыбрано из услови , что одна ступень вольтодобавки составл ет 2 кВ, а это приThe voltages of the first secondary winding are symmetrical in the idle mode and, if there is a tractive load, they are not the same in different phases. The voltage on the lagging phase load (lowest voltage) is increased in the device by adding the voltage of the coils 4-6 of the second secondary winding (Fig. T) or only the coils 4 and 5, or only the coils 4, or in general. depending on the position of the switch connecting the three. Two, one or one coil of the second secondary winding. Since the second secondary winding has the number of turns of the coils equal to 0.08 of the number of turns of the coils of the first secondary winding (the number of turns equal to 0.08, selected from the condition that one step of the voltage add-on is 2 kV, and this

номинальном напр жении 25 кВ равно 8% или 0,08), то соответственно напр жение на нагрузке увеличиваетс и составл ет при присоединении катушки 4 ( в первом положении переключател , фиг. 2а);rated voltage 25 kV is equal to 8% or 0.08), respectively, the voltage across the load increases and is at the connection of coil 4 (in the first position of the switch, fig. 2a);

Udfc Uac + 0,08 иф 1,08 Уф, при присоединении катушек4и5(во втором положении переключател , фиг.2б):Udfc Uac + 0.08 if 1.08 UV, when connecting the coils 4 and 5 (in the second position of the switch, fig.2b):

,08U|, 1,119иф+ 0,069иф« 1,12иф; при присоединении катуш1ек 4-6 (в третьем положении переключател фиг.2в): , 08U |, 1.119if + 0.069if "1.12if; when connecting the coil 4-6 (in the third position of the switch figv):

Uac Uac+2 0,08иф 1,1 бУф,Uac Uac + 2 0.08 1,1 1.1 BUU,

где Уф Uac - фазное напр жение первой вторичной обмотки.where UV Uac is the phase voltage of the first secondary winding.

При отсутствии т говых нагрузок или малых нагрузках (пассажирский поезд) переключатель может быть установлен в нулевое положение, при котором вольтодобавка отсутствует; при средних нагрузках (грузовые поезда нормального веса) переключатель должен быть установлен в положение, обеспечивающее вольтодобавку в 1,08 разIn the absence of traction loads or low loads (passenger train), the switch can be set to the zero position at which the voltage boost is absent; at medium loads (freight trains of normal weight) the switch should be set to a position that provides a voltage boost of 1.08 times

или на 8%; при повышенных нагрузках (грузовые поезда повышенного веса) переключатель должен быть установлен в положение, обеспечивающее вольтодобавку на 12%, и при пропуске сверхт желовесных поездов вольтодобавку на 16%, что полностью компенсирует повышенное падение напр жени or 8%; with increased loads (overweight freight trains) the switch must be set to provide a voltage boost of 12%, and when skipping super heavy trains, the voltage boost of 16% will fully compensate for the increased voltage drop

на отстающей фазе по сравнению с опережающей . Увеличение напр жени в 1,08-1.121 ,16 раз на отстающей фазе позвол етon the lagging phase compared to the advanced. An increase in voltage of 1.08-1.121, 16 times in the lagging phase allows

выравнивать напр жени на отстающей и опережающей фазах при повышенных и больших токовых нагрузках, которые возникают при пропусках т желовесных и сверхт желовесных поездов. Применение трехto equalize the voltages on the lagging and advanced phases at high and high current loads, which occur when you miss tons of human and super heavy trains. Application of three

катушек второй вторичной обмотки с шестью выводами позвол ет производить увеличение напр жени на |ь1ходе любой из трех фаз первой вторичной обмотки независимо от пор дка подключени первичнойthe coils of the second secondary winding with six leads allows an increase in voltage on the input of any one of the three phases of the first secondary winding, regardless of the order of the connection of the primary

обмотки трансформатора, т.е. напр жение увеличено на лю.бой фазе, котора будет,отстающей . Аналогично работает смежна подстанци при двухстороннем питании участков т говой сети железных дорог.transformer windings, i.e. the voltage is increased by any phase that is lagging. The adjacent substation works similarly with two-way power supply for the railway network.

Предлагаемое устройство обладает высокой эффективностью, так как без дополнительных устройств и технических средств позвол ет повысить напр жение одной фазы вторичной обмотки трехфазного трансформато эа , что особенно важно дл более загруженной отстающей фазы, а это позвол ет выдерживать нормальные скоростные режимы движени поездов. Без такого устройства на участке, питающемс пониженным напр жением отстающей фазы.The proposed device has high efficiency, because without additional devices and technical means it allows to increase the voltage of one phase of the secondary winding of a three-phase transformer, which is especially important for a more loaded lagging phase, and this makes it possible to withstand the normal speed patterns of trains. Without such a device in the area fed by the low voltage of the lagging phase.

Claims

Formula 5

A device for powering railways of alternating current, containing a three-phase transformer with a primary three-phase winding connected in a star circuit and connected to a power supply network, a secondary one connected in a triangle pattern and connected by a coil of one phase to the feeder zone, and a coil of the other phase to rail, and adjustable voltage boost connected to one of the phases of the secondary winding and to the contact network,

FIG. 2 Compiled by N. Pronin Editor I. Vanyushkina Tehred M. Morgenthal Corrector. Cherni

Order 302 Circulation Subscription

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries under the State Committee for Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, 101 Gagarin St.