Устройство для электроснабжения нетяговых потребителей на электрифицированных участках железных дорог переменного тока
Полезная модель относится к области электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог на электрифицированных участках переменного тока. Устройство содержит два провода, присоединенных к шинам 27,5 кВ тяговой подстанции переменного тока и третий дополнительный провод, подключенный к отсосу тяговой подстанции. Все три провода устройства имеют одинаковые электрические параметры и размещены с полевой стороны на опорах контактной сети. Ввод комплектных трансформаторных подстанций, ранее подключенный к рельсам при использовании линии ДПР, переключен на дополнительный провод. Полезная модель позволяет усовершенствовать линии ДПР, исключить электромагнитное влияние контактной сети и повысить качество электроэнергии у нетяговых потребителей железных дорог.
Полезная модель относится к области электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог на электрифицированных участках переменного тока.
Известно, что электрификация железных дорог на переменном токе позволяет комплексно решать проблему электроснабжения большого количества нетяговых потребителей, расположенных вдоль трассы железной дороги. Для решения этой задачи используются высоковольтные линии продольного электроснабжения 6-35 кВ с изолированной нейтралью, подключенные к третьей обмотке тягового трансформатора. Из-за невысокого уровня изоляции и электромагнитного влияния контактной сети линии продольного электроснабжения выполняются на отдельно стоящих опорах на удалении от трассы железной дороги, что значительно увеличивает затраты на строительство таких линий.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства по совокупности существенных признаков является принятая за прототип трехфазная линия 27,5 кВ, выполненная по системе два провода-рельс (ДПР). Низкие затраты на сооружение линий ДПР по сравнению с линиями продольного электроснабжения 6-35 кВ определили их широкое распространение для электроснабжения нетяговых потребителей на электрифицированных участках железных дорог переменного тока. Два провода линии ДПР, подключенные к шинам 27,5 кВ тяговых подстанций, подвешиваются с полевой стороны опор контактной сети, а в качестве третьей фазы используются ходовые рельсы. Основной схемой питания линии ДПР
является схема одностороннего питания от одной из тяговых подстанций. Два ввода комплектных трансформаторных подстанций (КТП) нетяговых потребителей подключаются к двум фазам ДПР, а третий - к рельсам. Трансформаторы КТП ДПР, имеют схему соединения обмоток звезда - звезда с нулевым выводом и позволяют потребителям получать электроэнергию на напряжении 0,4-0,23 кВ.
Основным недостатком системы ДПР является подверженность ее электромагнитному влиянию близко расположенной контактной сети -несимметричной однофазной линии с высоким уровнем передачи электроэнергии. Вследствие магнитного влияния тягового тока в двух цепях провод-земля линии ДПР индуцируются дополнительные э.д.с., которые при больших тяговых нагрузках достигают значительных величин. При этом треугольник линейных напряжений на приемном конце линии ДПР искажен и его нейтраль смещена по отношению к нейтрали треугольника линейных напряжений на тяговой подстанции. Наличие выпрямителей на электроподвижном составе переменного тока обуславливает появление гармоник в кривых напряжения и тока контактной сети, которые индуцируются в линию ДПР и появляются у потребителей. Поэтому качество электроэнергии у потребителей, получающих электроснабжение от тяговых подстанций переменного тока по линии ДПР, не соответствует показателям ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является улучшение качества электрической энергии в трехфазных линиях напряжением 27,5 кВ, расположенных на опорах контактной сети, при электроснабжении нетяговых потребителей железных дорог на электрифицированных участках переменного тока.
Указанная цель достигается усовершенствованием системы ДПР -использованием в качестве третьей фазы вместо рельсов дополнительного провода, подвешиваемого на опорах контактной сети на одном подвесном
изоляторе и присоединяемого к отсосу тяговых подстанций. Дополнительный провод выбирается с электрическими параметрами аналогичными параметрам проводов двух других фаз. Ввод КТП ДПР, ранее присоединенный к рельсам, переключается на дополнительный провод.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена на фиг.1 - схема подключения устройства для электроснабжения нетяговых потребителей к шинам тяговой подстанции,
На тяговой подстанции к шинам 27,5 кВ 2, подключенным к тяговому трансформатору 1, помимо контактной сети 4 присоединяются два провода устройства 7,8. Дополнительный провод 6 устройства присоединяется к отсосу 3 тяговой подстанции. Ввод 9 КТП нетяговых потребителей 10, ранее присоединенный к рельсам 5 переключен на дополнительный провод 6.
Полезная модель представляет собой высоковольтную линию напряжением 27,5 кВ для электроснабжения нетяговых потребителей железных дорог с одинаковыми собственными и взаимными (по отношению к контактной сети) параметрами проводов с заземленной фазой и работает следующим образом. Под влиянием контактной сети 4 в каждом из трех проводов устройства 6, 7, 8 индуцируются дополнительные э.д.с. как первой так и высших гармоник. При этом за счет размещения всех трех проводов устройства на практически одинаковом расстоянии от влияющей контактной сети, эти э.д.с. в каждом проводе будут совпадать по величине и фазе. В результате в линейных напряжениях на которые подключены трансформаторы КТП потребителей 10, индуцированные э.д.с. как основной так и высших гармоник будут отсутствовать. Нейтраль трансформатора КТП изолирована, поэтому никаких дополнительных токов не возникает. Соединение вторичной обмотки 0,4 кВ КТП в звезду с нулевым выводом позволяет исключить индуцированные контактной сетью э.д.с. как в линейных так и в фазных напряжениях у потребителей.
Напряжение дополнительного провода в точке подключения КТП потребителей по отношению к земле равно наведенному напряжению
основной и высших гармоник, а также падению напряжения от токов нагрузки. Величина этого напряжения в нормальном режиме не превышает 1-2 кВ. Поэтому дополнительный провод может быть подвешен на одном подвесном изоляторе на рабочее напряжение U раб=18 кВ.
При подключении трансформаторов КТП к этой линии никаких затруднений не возникает, так как все три ввода обмотки 27,5 кВ имеют один и тот же уровень изоляции по отношению к земле.
Практическое использование предлагаемого устройства позволяет на базе большого количества действующих линий ДПР, исключить электромагнитное влияние контактной сети, снизить потери напряжения в линии и улучшить качество электроэнергии у нетяговых потребителей железных дорог.
Устройство для электроснабжения нетяговых потребителей на электрифицированных участках железных дорог переменного тока, выполненное в виде трехфазной линии, содержащей два провода, подключенные к шинам 27,5 кВ тяговых подстанций и подвешенные на опорах контактной сети, отличающееся тем, что в устройство введен третий дополнительный провод с электрическими параметрами, аналогичными параметрам проводов двух других фаз, подвешенный на опорах контактной сети и подключенный к отсосу тяговой подстанции, а третья фаза высоковольтной обмотки трансформаторов потребителей отключается от рельсов и подключается к дополнительному проводу.
