Объединенная система электроснабжения

Предлагается объединить системы энергоснабжения городского электрифицированного транспорта и коммунального хозяйства, используя готовые коммуникации (тяговые сети трамвайно-троллейбусных парков, метрополитенов). Установка вольтодобавочных устройств, которые свяжут тяговую сеть и трансформаторные подстанции жилых микрорайонов, позволит выровнять графики нагрузок и стабилизировать напряжение как в контактной сети, так и в коммунальной, что обеспечит экономию электроэнергии и высвободит дополнительные тяговые подстанции, расположенные по длине маршрутов.

Заявленное техническое решение относится к электротехнике, а именно к системе энергоснабжения контактных сетей городского электрифицированного транспорта и городской электрической сети.

Из существующего уровня техники известна система питания городского электрифицированного транспорта, в которой секция контактной сети подключена к тяговой подстанции только с одной стороны (см. Ефремов И.С., Кобозев В.М., Шевченко В.В. Технические средства городского электрифицированного транспорта: Учеб. пособие для студ. вузов, спец. «Гор. электр. транспорт»,- М.: Высш. шк., 1985, с.139, рис.III.2). Система содержит тяговую подстанцию, в состав которой входят понижающий трансформатор, выпрямитель и сглаживающий реактор, и подключенную к тяговой подстанции секцию контактной сети. Недостатком данного технического решения является неравномерное распределение питающего напряжения вдоль контактной линии, а именно завышенный уровень напряжения вблизи от тяговой подстанции и заниженный на конце участка пути, что приводит к ухудшению условий эксплуатации подвижного состава.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является система двухстороннего электроснабжения, в которой тяговые подстанции подключены к обоим концам секции (см. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т./ Под общ. ред. А.А.Федорова. Т.2. Электрооборудование.- М.: Энергоатомиздат, 1987., с.256, рис.34.2, в). Недостатками данного технического решения являются возникающие уравнительные токи и необходимость строительства дополнительных тяговых подстанций. Кроме этого, постоянное изменение режимов работы подвижного состава (пуск, рекуперативное торможение, движение выбегом, стоянка без потребления тягового тока) и различные случайные сочетания тяговых нагрузок вызывают непрерывные колебания напряжения в тяговой сети. Колебания напряжения приводят к сокращению срока службы оборудования электротранспорта и потерям электроэнергии.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является перераспределение энергии между тяговыми и коммунальными сетями для обеспечения стабильного напряжения и выравнивания графиков нагрузок обеих сетей.

Данная задача решается за счет того, что в объединенную систему электроснабжения, содержащую секцию контактной сети, которая подключена через сглаживающий реактор к выходу выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой главного трансформатора тяговой подстанции, введены вольтодобавочные трансформаторы, подключенные к секции контактной сети на расстоянии друг от друга через индуктивно-емкостные фильтры и инверторы напряжения с широтно-импульсной модуляцией, своими вторичными обмотками, соединенными звездой, и первичные обмотки которых включены последовательно в цепи первичных обмоток главных трансформаторов трансформаторных подстанций городской электрической сети, причем к секции контактной сети также подключен через индуктивно-емкостной фильтр и инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией, своей вторичной обмоткой, соединенной звездой, дополнительный вольтодобавочный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой главного трансформатора тяговой подстанции.

Техническим результатом, обеспечиваемым предлагаемым техническим решением, является выравнивание и стабилизация напряжения вдоль секции контактной сети, а также компенсация реактивной энергии в питающей сети переменного тока.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображены: тяговая подстанция 1 с вольтодобавочным устройством 2, секция контактной сети 3, коммунальные трансформаторные подстанции 4, 5, 6 с вольтодобавочными устройствами 7, 8, 9 и нагрузками 10, 11, 12. Тяговая подстанция содержит главный трансформатор 13, вентильный выпрямитель 14 и сглаживающий реактор 15. Вольтодобавочное устройство тяговой подстанции включает в себя вольтодобавочный трансформатор 16, инвертор напряжения 17 с широтно-импульсной модуляцией и индуктивно-емкостной фильтр 18. Коммунальная трансформаторная подстанция содержит главный трансформатор 19 и вольтодобавочное устройство, в состав которого входят вольтодобавочный трансформатор 20, инвертор напряжения 21 с широтно-импульсной модуляцией и индуктивно-емкостной фильтр 22.

Работает устройство следующим образом. При повышенном напряжении на близлежащем участке тяговой сети, вольтодобавочное устройство городской подстанции направляет избыточную энергию в коммунальную сеть и снижает напряжение в тяговой сети, работая в режиме вольтодобавки, и при этом стабилизирует напряжение в коммунальной сети. При пониженном напряжении на отдаленном от тяговой подстанции участке контактной сети вольтодобавочное устройство подстанции соответствующего жилого массива работает в режиме вольтовычета, потребляя недостающую энергию из коммунальной сети для повышения напряжения в тяговой сети, с одновременной стабилизацией напряжения в данном микрорайоне. Компенсация реактивной мощности сети переменного тока осуществляется путем регулирования фазы выходного напряжения инверторов.

Предлагаемое техническое решение, как более технически совершенное, может быть использовано для улучшения качества напряжения в тяговой сети и энергии - в сети переменного тока без значительных капитальных вложений.

Объединенная система электроснабжения, содержащая секцию контактной сети, которая подключена через сглаживающий реактор к выходу выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой главного трансформатора тяговой подстанции, отличающаяся тем, что введены вольтодобавочные трансформаторы, подключенные к секции контактной сети на расстоянии друг от друга через индуктивно-емкостные фильтры и инверторы напряжения с широтно-импульсной модуляцией своими вторичными обмотками, соединенными звездой, и первичные обмотки которых включены последовательно в цепи первичных обмоток главных трансформаторов трансформаторных подстанций городской электрической сети, причем к секции контактной сети также подключен через индуктивно-емкостной фильтр и инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией своей вторичной обмоткой, соединенной звездой, дополнительный вольтодобавочный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой главного трансформатора тяговой подстанции.