II W2 W2 III

IО

U1 U2

Рис.1 Схема питания тяговой сети трансформатором по схеме Скотта:

1 – базисный трансформатор, 2 – высотный трансформатор

A UII III

φII

Uca UАВ

С В

UI

UВС φ II

Рис.2 Векторная диаграмма напряжений и токов

КI2

0 0,5 1 0,5 0

n n1

Рис.3 Зависимость коэффициента тока по обратной последовательности КI2 = f (n, n1), где n = II / III, n1 = III / II – соотношение токов в плечах питания тяги.

IC

+j

- 1 +1

IA

IB

Рис.4 Векторная диаграмма токов первичной обмотки трансформатора по схеме Скотта при равных токах в плечах питания.

2. Схема питания тяговой сети с комбинированным применением однофазных и трёхфазных трансформаторов на тяговой подстанции.

На тяговой подстанции для электроснабжения электрической тяги поездов переменного тока 25кВ устанавливается один однофазный трансформатор и другой трёхфазный трансформатор. Однофазный трансформатор включается на линейное напряжение сети внешнего электроснабжения 110(220) кВ и контактная сеть плеча (фазы) питается линейным напряжением. Трёхфазный трансформатор Y/D - 11 включается на фазное напряжение сети внешнего электроснабжения 110(220) кВ и контактная сеть другого плеча (фазы) питается линейным напряжением. Между напряжениями плеч питания обеспечивается 90 градусный сдвиг векторов аналогично трёхфазно-двухфазному трансформатору по схеме Скотта.

Для трёхфазной системы напряжения для каждого фазного напряжения имеется соответствующее линейное напряжение, вектора которых расположены под 90 градусов электрических. На рис.1 для тягового трансформатора Y/D - 11 приведены вектора фазных и линейных напряжений первичной и вторичной обмоток, показывающее возможность обеспечения питания плеч питания тяги напряжениями под 90 градусов электрических.

UB в

Uва

UВА

с Ucв

UCB а Uас

UA UC

UAC

Рис. 1 Векторная диаграмма напряжений первичной и вторичной обмотки тягового трансформатора

Подстанции с комбинированным применением однофазных и трёхфазных трансформаторов имеет следующие недостатки:

1.Увеличенное количество устанавливаемых трансформаторов: два однофазных и два трёхфазных, из них один основной и один резервный;

2.Плохое использование мощности трансформатора:

Для СТЭ 2х25 кВ появляется необходимость на тяговой подстанции устанавливать дополнительный автотрансформатор при питании контактной сети от трёхфазного трансформатора.

3. Схема питания тяговой сети японских железных дорог.

Система тягового электроснабжения электрических железных дорог Японии выполнена по схеме 2х25 кВ. Трёхфазный тяговый трансформатор выполнен по схеме Вудбриджа с преобразованием двухфазной тяговой нагрузки в симметричный трёхфазный ток сети внешнего электроснабжения при равных токах в плечах питания тяги поездов.

Первичная обмотка тягового трансформатора соединена по схеме «звезда. Две вторичные тяговые обмотки соединены в «треугольник». Левое плечо питания тяги питается напряжением

Úл = Úа2 – Úс1 = 2х25еJ0,

правое плечо питания тяги питается напряжением

ÚП = Úв1 = Úв2 = 2х(25/√3)еJ90.

4.Система тягового электроснабжения повышенного напряжения с симметрирующими тяговыми трансформаторами

1. Недостатки системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ

В нашей стране с 1950-х годов по системе переменного тока 27,5 кВ, 50 Гц электрифицировано около 24 тысяч километров дорог. Подтверждены неоспоримые преимущества перед системой электрификации на постоянном токе 3 кВ. Однако опыт эксплуатации выявил и ряд недостатков, к числу которых относятся следующие:

·  Несимметричность присоединения тяговых нагрузок к симметричным сетям внешнего электроснабжения через трансформаторы тяговых подстанций (ТП). Это вызывает появление токов и напряжений обратной последовательности, ухудшающих качество электрической энергии и повышающих ее потери в питающей сети и трансформаторах ТП на 25–100% в зависимости от соотношения токов плеч;

·  Неполно используются мощности трансформаторов ТП (всего на 68% от их номинальных значений);

·  Вынужденно применяются схемы неодинакового присоединения подстанций к фазам сетей внешнего (питающего) напряжения – так называемой схемы «винта», направленной на симметрирование нагрузок тяги в этих сетях. Эта схема малоэффективна и вынуждает сооружать на каждой ТП нейтральные вставки;

·  Плохо используются мощности тяговых подстанций, так как в питании любой нагрузки на стороне тяги участвуют только две ТП, что ведет к завышению установленной мощности подстанций и плохому ее использованию (в большинстве случаев не выше 15–20%);

·  Неодинаковы углы сдвига между векторами токов и напряжений фаз трансформаторов. Так, на «отстающей фазе» такой угол достигает 56 градусов, что вызывает повышенные потери напряжения на этих фазах, в тяговой сети и снижение скорости движения поездов, практически линейно зависящей от уровня напряжения на токоприемниках;

·  Питание всех ТП от сетей 220 или 110 кВ вызывает необходимость выдерживания между смежными подстанциями расстояния в 45–55 километров и по условиям защиты вынуждает сооружать в контактной сети посередине каждой межподстанционной зоны посты секционирования;

·  Необходимо усиливать контактную сеть на грузонапряженных участках с помощью усиливающих и экранирующих проводов, снижающих потери напряжения в тяговой сети;

·  Выход каждой тяговой подстанции в сети напряжением 220 или 110 кВ заставляет сооружать протяженные сети на этих напряжениях за счет железных дорог, а на самих тяговых подстанциях устанавливать по 2-3 дорогих высоковольтных трансформатора мощностью 25–40 МВА каждый (с большими потерями мощности в стали и меди);

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21