Тяговая подстанция постоянного тока

 

Изобретение относится к электроснабжению электрифицированного транспорта и может быть использовано, например, для магистральных или пригородных участков электрических железных дорог постоянного тока. Цель изобретения - уменьшение потерь энергии и повышение надежности. Тяговая подстанция содержит первый 1.1 и второй 1.2 управляемые выпрямители, анодные выводы которых подключены через реакторы 6, 7 подстанции к рельсам 8, инвертор 3 своим катодным выводом через реактор 20 инвертора подключен к анодным выводам управляемых выпрямителей, катодные выводы которых подключены через свои отделители 9.1 и 9.2 нагрузки к контактной сети своих межподстанционных зон 10 и 11 и к друг другу через выключатель 12 постоямчого тока. Анодный вывод инвертора подключен через выключатель 19 инвертора и через диодные блоки 15 и 16 к катодным выводам управляемых выпрямителей 1.1 и 1.2. В гашении тока в отделителях участвуют управляемые выпрямители и инвертор. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !) (5!)5 В 60 M 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4496463/11 (22) 04.08.88 (46) 07.03.91. Бюл. !Ф 9 (71) Всесоюэный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) В.В. Руденский, Т.П. Добровольскис и

С.Д. Соколов (53) 621.332{088.8) (56) Заявка Японии М 61-191441, кл. В 60 М 3/06, 1987.

{54) тягоВАя подстАнция постоянноГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроснабжению электрифицированного транспорта и может быть использовано, например, для магистральных или пригородных участков электрических железных дорог постоянного тока. Цель изобретения — уменьшение потерь энергии и повышение надежности.

Тяговая подстанция содержит первый 1.1 и второй 1.2 управляемые выпрямители, анодные выводы которых подключенычерез реакторы 6. 7 подстанции к рельсам 8, инвертор 3 своим катодным выводом через реактор 20 инвертора подключен к анодным выводам управляемых выпрямителей, катодные выводы которых подключены через свои отделители 9.1 и 9.2 нагрузки к контактной сети своих межподстанционных эон 10 и 11 и к друг другу через выключатель 12 постоянного тока. Анодный вывод инвертора подключен через выключатель 19 инвертора и через диодные блоки 15 и 16 к катодным выводам управляемых выпрямителей 1.1 и 1.2. В гашении тока в отделителях участвуют управляемые выпрямители и инвертор. 2 ил.

1632827

Изобретение относится к электроснабжению электрифицированного транспорта и может быть использовано, например, для магистральных или пригородных участков электрических железных дорог постоянного тока, Цель изобретения — уменьшение потерь энергии и повышение надежности.

На фиг, 1 изображена схема тяговой подстанции для случая питания двух межподстанционных зон; на фиг. 2 — диаграммы токов l и напряжений 0 в схеме подстанции при двухкратном отключении аварийной перегрузки.

Тяговая подстанция содержит четыре тиристорых преобразователя, два из которых используются в качестве первого 1.1 и второго 1.2 управляемых выпрямителей, один в качестве резервного выпрямителя 2 и один — в качестве инвертора 3. Все преобразователи через свои преобразовательные трансформаторы 4 присоединены к сети 5 переменного тока, связанной с линией электропередачи (не показана). Анодные выводы управляемых выпрямителей 1.1, 1.2 и 2 через последовательно соединенные первый 6 и второй 7 реакторы, образующие реактор подстанции, соединены с рельсами

8, а катодный вывод первого выпрямителя

1,1 присоединен через первый отделитель

9.1 нагрузки к контактной сети первой межподстанционной зоны 10. Катодный вывод второго выпрямителя 1,2 присоединен через второй отделитель 9.2 нагрузки к контактной сети второй межподстанционной эоны 11.

Между катодными выводами первого

1.1 и второго 1.2 выпрямителей имеются три параллельные цепи, в одну из которых входит первый выключатель 12, во вторую— последовательно соединенные первый 13 и второй 14 разъединители, а в третью — два встречно-последовательно соединенных диодных блоки 15 и 16, катодные выводы которых соединены между собой, Общая точка соединения первого 13 и второго 14 разъединителей соединена через реверсивный разъединитель 17 с катодным выводом резервного выпрямителя 2 и через блок фильтра 18 высших гармоник — с общей точкой nepeoro 6 и второго 7 реакторов. Общая точка диодных блоков 15 и 16 через второй выключатель 19 соединена с анодным выводом инвертора 3, катодный вывод которого через реактор 20 инвертора соединен с анодными выводами выпрямителей 1.1, 1.2 и 2. Параллельно первому 6 и второму 7 реакторам подключено разрядное устройство 21 подстанции, параллельно реактору 20 инвертора подключены разрядное устройство 22 инвертора и тиристор 23, анод которого соединен с катодным выводом инвертора. Между точкой соединения диодных блоков 15 и 16 и рельсами включен ограничитель 24 напряжения, На диаграммах(фиг. 2) показаны кривые

25 — 28 тока и напряжения выпрямителей

1.1и 1,2, соединенных через отделители нагрузки с межподстанционными зонами 10 и

11 соответственно, кривые 29 и 30 токов, 10-протекающих соответственно по отделителям 9.1 и 9.2 нагрузки, соединенным с контактной сетью межподстанционных зон 11

55 и 10 соответственно, кривая 31 тока первого выключателя 12, кривая 32 тока инвертора

3, кривая 33 тока разрядного устройства 21, На схеме 9 (фиг. 1) стрелками показаны направления токов, принятые за положительные в диаграммах (фиг. 2), Тяговая подстанция работает следующим образом, В нормальных режимах один из разъединителей 13 или 14, первый 12 и второй

19 выключатели, первый 9.1 и второй 9.2 отделители включены и, в зависимости от режимов электроподвижного состава, подстанция работает в выпрямительном или инверторном режимах. Если на одной или двух смежных межподстанционных зонах 10 и 11 имеется электроподвижной состав в режиме тяги, включены все или часть выпрямителей

1.1 и 1.2, Выпрямители 1.1 и 1.2 работают параллельно, и ток нагрузки между ними делится примерно поровну. В инверторном режиме инвертор 3 включен, выпрямители

1.1 и 1.2 выключены, и ток рекуперирующих двигателей электроподвижного состава замыкается через контактную сеть межподстанционной зоны 10 или 11, один из отделителей нагрузки, через один из диодных блоков 15 или 16 и параллельно присоединенную ему цепочку из последовательно соединенных первого выключателя 12 и второго диодного блока 16 или 15, через второй выключатель 19, инвертор 3, рекаторы 20, 6, 7 и рельсы 8. Ток по диодным блокам 15 и 16 распределяется примерно поровну.

Если в инверторном режиме подстанции произошло опрокидывание инвертора (например, из-за сбоев системы управления или глубокого понижения напряжения в трехфазной сети 5), срабатывает защита инвертора, отключается второй выключатель

19, при этом срабатывает разрядное устройство 22 инвертора, облегчая гашение дуги тока в камере второго выключателя 19.

Если в выпрямительном режиме произошло короткое замыкание например, на фидерной зоне 11, после достижения током фидера уставка защиты сигнал от датчика перегрузки (не показан) данного фидера по1632827

45 перенапряжения, возникающий при разры- 50 ве дуги тока, После размыкания контактами первого выключателя 12 цепи, соединяющей выпрямители 1.1 и 1.2, прекращается ток через отделители нагрузки, присоединенные к проводам контактной сети межпостанционной зоны 11, Вслед за этим дается команда от отключение того отделителя 9 нагрузки, по которому перед этом протекает ток короткого замыкания, ступает в блоки управления выпрямителей

1.1 и 1,2, что вызывает увеличение их угла регулирования от 0 до 120 — 140 и, как следствие, изменение полярности напряжения (кривые 26 и 28) на выводах постоянного тока управляемых выпрямителей 1.1 и 1,2, т.е. работу выпрямителей в инверторном режиме. Одновременно напряжение на реакторах 6 и 7 меняет свою полярность, а его величина достигает значения, достаточного для срабатывания разрядного устройства

21. В результате шунтирования реакторов 6 и 7 разрядным устройством 21 подстанции и переключения на него тока (кривая 33) резко уменьшается индуктивность контура короткого замыкания и токи выпрямителей

1.1 и 1.2 под действием противоЭДС быстро уменьшаются до нуля.

После прекращения тока выпрямителей продолжается подпитка места короткого замыкания от соседней подстанции через смежную межподстанционнцю зону 10, через отделители 9.1 и 9.2 нагрузки и первый выключатель 12. После спада тока выпрямителей 1,1 и 1.2 до нуля подается сигнал на отключение первого выключателя 12 и на включение инвертора 3 и тиристора 23, Пока не сработает первый выключатель 12, ток через инвертор 3 не протекает, поскольку напряжение в контактной сети ниже, чем противоЭДС инвертора. После разрыва цепи тока подпитки короткого замыкания первым выключателем 12 напряжение в контакной сетИ межподстанционной зоны

10 резко увеличивается и через инвертор 3 течет ток. Поскольку в это время реактор 20 инвертора зашунтирован тиристором 23, а реакторы б и 7 зашунтированы разрядным устройством 21 подстанции, ток инвертора 3 нарастает быстро по цепи 10-9-t5-19-323 — 21 — 8, за счет чего облегчается гашение дуги тока первым выключателем 12, поскольку в ней не выделяется энергия. запасенная в индуктивных элементах контактной сети межподстанционной зоны 10, соседней тяговой подстанции и электроподвижного состава, Эта энергия преобразуется инвертором 3 и отдается в трехфазную сеть 5 и далее в ЛЭП, Ограничитель 24 напряжения снимает пик

Далее датчик режима подстанции (не показан) определяет, в каком режиме должна работать подстанция. Если это инверторный режим, то остается включенным инвертор 3. При этом тиристор 23 и тиристор разрядного устройства 21 подстанции выключаются (поскольку в нормальном режиме напряжение на реакторах 20, 6 и 7-периодическое энакопеременное) и инвертор

3 работает в нормальном рабочем режиме, Если датчик определяет выпрямительный режим, инвертор 3 отключается (снятием импульсов управления) и включаются выпрямители 1.1 и 1.2. Первый выпрямитель 12 включается после успешного атоматического повторного включения (АП В) отделителей

9. l и 9.2 нагрузки. Если короткое замыкание оказалось устойчивым, то после АПВ отключение отделителей происходит после выключения только того иэ выпрямителей 1,1 и 1,2, который подключался к короткозамкнутой цепи. Подпитки места короткого замыкания другим из выпрямителей и другими источниками со стороны смежной межподстанционной зоны при включенном первом выключателе 12 не происходит.

После нескольких неуспешных АП В участкок поврежденной контактной сети остается отключенным до устранения повреждения. Тяговая подстанция может работать также в режиме раздельного питания соседних межподстанционных зон. Для этого используют второй блок (не показан) фильтра

18, эти блоки присоединяются по одному к выводам первого выключателя 12, который постоянно разомкнут. В схеме тяговой подстанции предусмотрено резервирование выпрямителей 1.1 и 1.2. Если один из выпрямителей выводится из работы, на его место подключается резервный выпрямитель 2, для чего замыкают резервный раэьединитель 17 и один из разъединителей 13 или 14. Другой разьединитель (14 или 13 соответсвенно) должен быть отключен, В тяговой подстанции инвертор, помимо своих функций преобразования избыточной электроэнергии постоянного тока рекуперативного торможения в электроэнергию переменного тока и передачи ее в энергосистему, выполняет роль приемника элекромагнитной энергии, запасенной в индуктивных элементах тяговой сети и источников при коротком замыкании, эа счет чего в несколько раз уменьшается энергия, выделяемая в дуге выключателя. Это повышает надежность защиты от коротких замыканий.

Формула изобретения

Тяговая подстанция постоянного тока, содержащая по крайней мере два управляе1632827

Составитель H.Êåöýðèñ

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор Н.Тупица

Заказ 589. Тираж 280 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101 мых выпрямителя, анодные выводы которых подключены через реактор подстанции к рельсам, катодный вывод одного из управляемых выпрямителей связан с контактной сетью одной межподстанционной зоны через первый отделитель нагрузки, второй отделитель нагрузки, связанный с контактной сетью второй межподстанционной зоны, инвертор, катодный вывод .которого через реактор инверторэ связан с рельсами, а анодный вывод через первый и второй диодные блоки связан с первым и вторым отделителями нагрузки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии и повышения надежности, она снабжена выключателем постоянного тока, включенным между катодными выводами управляемых выпрямителей, выключателем инвертора, включенным между анодным выводом инвертора и катодными выводами первого и второго диодных блоков, анодные выводы ко5 торых подключены соответственно к катодным выводам первого и второго управляемых выпрямителей, кэтодный вывод второго управляемого выпрямителя подключен к второму отделителю нагрузки, реактор ин верторэ

10 подключен между кэтодным выводом инвертора и анодными выводами управляемых выпрямителей, параллельно реактору инвертора подключены разрядное устройство инвертора. и тиристор, анод которого

15 подключен к катодному выводу инвертора, а параллельно реактору подстанции подключено разрядное устройство подстанции.