|
|
Ответы (Электроснабжение железных дорог). 1. Проблема качества эл энергии. Показатели качества электроэнергии
10. Коэффициенты несимметрии U по обратной и нулевой послд-м
Несимметрия 3ф системы напряжений обусловлена несимметричными нагрузками потребителей эл.энергии или несимметрией элементов эл. сети. Пок-ми КЭ, относящимися к несимметрии U в 3ф системах, являются k несимметрии U по обратной последовательности K2U и коэффициент несимметрии U по 0-й послед-ти K0U.
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности равен, %
K2U = U2(1) / U1(1) • 100;
где: U2(1) – действующее значение напряжения обратной последовательности, В; U1(1) – действующее значение напряжения прямой последовательности, В.
Допускается K2U вычислять по выражению, %:
K2U = U2(1) / Uном.мф. • 100;
где: Uном.мф. – номинальное значение междуфазного напряжения сети, В.
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности равен, %:
K0U = √3 • U0(1) / U1(1) • 100;
где: U0(1) – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты 3ф системы напряжений, В.
Допускается K0U вычислять по формуле, %:
K0U = √3 • U0(1) / Uном.ф. • 100;
где: Uном.ф. – номинальное значение фазного напряжения, В.
Измерение K0U проводят в четырехпроводной сети. Для указанных показателей КЭ установлены следующие нормы:
- значения K2U и K0U в точке передачи электрической энергии, усредненные в интервале времени 10 мин, не должны превышать 2 % в течение 95 % времени интервала в одну неделю;
- значения K2U и K0U в точке передачи электрической энергии, усредненные в интервале времени 10 мин, не должны превышать 4 % в течение 100 % времени интервала в одну неделю.
|
11.Несимметрия токов на тяговых подстанциях переменного тока
На ТП AC могут использоваться различные типы трансформаторов с различными схемами соединения их обмоток. Выбор схем ТП и питания КС3 и типа трансформаторов определяется условиями первичного и тягового ЭС, а также наличием и величиной районных нагрузок. Особенности выбора типа тяговых трансформаторов(ТР) и схемы соединения их обмоток на ТП AC определяются тем, что питание однофазных потребителей (поездов) производится от 3ф районной сети. Однофазная тяговая нагрузка плеч питания ТП неравномерно загружает фазы 3ф питающей линии и тем самым создает в ней несимметрию I и U.
П итание КС при системе 27,5 кВ в нашей стране в основном осуществляется при помощи 3ф-х трансформаторов с высшим U= 110 или 220 кВ и U тяговой обмотки 27,5 кВ, имеющих схему соединения обмоток Y / Δ-II. П итание КС может осуществляться и при помощи 1ф трансформаторов. При этом различают: 1ф трансформаторные подстанции (см. рис. 1.2), ТП с использованием 2х 1ф трансформаторов, соединенных по схеме открытого Δ (см. рис. 1.3), и ТП с двумя 1ф трансформаторами, соединенными по схеме Скотта (см. рис. 1.4). Наиболее благоприятными показателями по симметрии нагрузки в фазах питающих ЛЭП обладает схема с 2мя 1ф трансформаторами, соединенными по схеме Скотта. В случае одинаковой нагрузки обоих плеч ТП данная схема обеспечивает симметричную загрузку фаз на первичной стороне. Вследствие значительного изменения соотношения нагрузок плеч питания эффект, достигаемый в отношении снижения несимметрии нагрузки, не столь существенен. Подстанции с 3ф или двумя 1ф трансформаторами, соединенными в открытый Δ, при равномерной нагрузке тяговых плеч по показаниям симметрии нагрузки уступают схеме Скотта. Но при неравномерной нагрузке плеч питания эти показатели отличаются незначительно.
В системе ЭС ЖД I 0-й последовательности отсутствует, т. к. отбор мощности происходит путем подключения однофазной нагрузки к двум фазам. Несимметрия токов характеризуется k несимметрии токов прямой и обратной последовательности
 Для определения k несимметрии и симметричных составляющих прямой и обр. последовательностей можно воспользоваться спец-ми номограммами. При отсутствии указанных номограмм симметричные составляющие прямой и обр. последовательностей могут быть определены путем графического построения. Графическое построение основано на том, что при отсутствии составляющей 0-й последовательности векторы могут быть представлены сторонами замкнутого треугольника токов.
Зная взаимную ориентацию векторов, можно графически построить векторы I-в 1 и 2 последовательностей, используя для этого выражения
После оценки численных знач-й токов IA1 и IA2 k несим-и I-в определяется по известной формуле ↑
|
12.Симметрирование нагрузки на энергосистему в тяговых сетях переменного тока
Рассмотрим подключение к ЛЭП ТП с трансформаторами «Y/Δ-II», так как это основной тип трансформатора на жд ОАО «РЖД» систем переменного I. Этот трансформатор вносит несимметрию в питающую систему, так как одна из его обмоток всегда недогружена. Для снижения несимметрии применяют специальную симметрирующую схему подключения к ЛЭП, при которой недогруженную обмотку поочерёдно подключают к разным фазам ЛЭП.
Правила подключения трансформатора.
1.Исходя из однотипности РУ 27,5 кВ точку С трансформатора подключают к рельсам. В этом случае недогруженной будет обмотка by.
2.Обмотка by подключается поочерёдно к разным фазам ЛЭП.
3.Фидерная зона должна получать одноимённое напряжение от двух тяговых подстанций.
ОДНОСТОРОННЕЕ ПИТАНИЕ
Для энергосистемы важно, чтобы фазы ЛЭП загружались равномерно. При этом подключение первичных обмоток трансформаторов к фазам ЛЭП системы внешнего электроснабжения (СВЭ) будет загружать линию равномерно. Важно, чтобы U между КС и рельсом находилось в одной фазе между смежными участками. При анализе схемы видно, что на любой МПЗ соседние ТП будут давать одно и то же U ЛЭП. На четных зонах оно будет положительным (А,В,С), а на нечетных - отрицательным (-А-В-С), т. е. совпадающим по фазе с U одной из фаз ЛЭП и ему противоположным.
ДВУСТОРОННЕЕ ПИТАНИЕ
При одностороннем питании 3 ТП, если они равномерно загружены, дают равномерную загрузку в начале 3-фазной ЛЭП. Следующие 3 ТП дают также равномерную загрузку и т. д. При 2стороннем питании такая схема с циклом (3 ТП) или несколькими циклами (6 ТП) не обеспечивает равномерную загрузку фаз ЛЭП.
ТП с одинаковыми, менее загруженными фазами, располагаются несимметрично по отношению к питающим центрам (ПЦ), поэтому ПЦ загружены неравномерно.
При 6 ТП и при условии одинаковой загрузки ТП можно добиться равномерной загрузки фаз ЛЭП по схеме на рисунке
Такая схема будет обеспечивать равномерную загрузку фаз ЛЭП, т. е. схема симметричная относительно середины участка.
На ЖД России на участках ЭЖД с системой U 27,5 кВ такая схема и применяется. В основном в системе внешнего ЭС питание по ЛЭП осуществляется с 2х сторон (двухстороннее питание).
|
13.Уровни U на в системе тягового ЭС
Под Uном на тяговых шинах подстанции постоянного I понимают среднее значение выпрямленного U при номинальном значении выпрямленного I и номинальном U сетевой обмотки тягового трансформатора при соответствующем этому U положении переключателя регулировочных ответвлений обмотки. Величина напряжения составляет 3300 В. Кроме этого, нормируется номинальное (условное) U на токоприемнике ЭПС, которое принято равным 3000 В.
В системе IUном на тяговых шинах подстанции считается U на зажимах тяговой обмотки трансформатора при его Х.Х. и Uном на зажимах его первичной обмотки и соответствующем этому напряжению положении переключателя регулировочных ответвлений обмотки трансформатора. Это U принято равным 27,5 кВ, а Uном (условное) на токоприемнике ЭПС 25 кВ.
Помимо Uном на тяговых шинах подстанций и токоприемнике нормируются максимальные и минимальные значенияU на токоприемнике для различных режимов и условий работы системы.
Напряжение, кВ
|
Система электроснабжения
|
постоянного тока
|
переменного тока
|
1. Номинальное:
а) на шинах ТП
|
3,3
|
27,5
|
б) в КС
|
3,0
|
25,0
|
2. Max на токопр-ке:
а) при рекуперации
|
4,0
|
29,0
|
б)при отсутствии рекуперации
|
3,85
|
|
3. Минимальное на токоприемнике:
а) на магистральных участках*
|
2,7
|
21,0
|
б) на слабозагруженных участках
|
2,4
|
19,0
|
в) на участках с максимальной скоростью движения пассажирских поездов
|
2,9
|
24,0
|
свыше 160 км/ч**
г) по работе вспомогательных машин
электровоза
|
2,2
|
19,0
|
|
|
Примечание: *) — среднее значение за 3 мин; **) — среднее значение за 1 мин.
В нормальном рабочем режиме U на тяговых шинах подстанций переменного тока, как правило, не должно превышать 28 кВ, постоянного тока — 3600 В.
|
14.Влияние колебаний напряжения на работу ЭПС и системы электроснабжения
Колебание U – кратковременное изменение U, которое не приводит к изменению скорости.
Для рассмотрения возможных отрицательных последствий колебаний U на токоприемнике ЭВ воспользуемся ЭМ характеристиками ТД.
1 -линейная скорость движения ЭВ V1 при напряжении U1, 2 - тоже при U2< U1, 3 - F на ободе колеса
Пусть ЭВ двигался в уст-ся режиме при U2 на токоприемнике. Хар-ки его работы определялись положением точки «в» на кривой V = f(I): скорость V2, потребляемый ток I2 и реализуемая F2 В некоторый момент времени происходит кратковременное (скорость поезда измениться не успевает) увеличение U на токоприемнике до U1 В результате произойдет переход из точки «в» в точку «г». Это приведет к резкому броску I и F. Ток станет равным I1', а сила тяги - F1'. Значительный толчок F может вызвать боксование, поломку шестерен зубчатой передачи и повреждение сцепных приборов (автосцепки). Резкое возрастание I опасно из-за возможности появления кругового огня на коллекторе двигателей. Последующее уменьшение U снова до U2, так как речь идет о колебании напряжения, сопровождается значительным уменьшением I и F, что может быть опасным для подвижного состава. В результате резкого уменьшения тягового усилия в составе могут возникнуть динамические силы, носящие колебательный характер. В отдельных случаях это может привести к обрыву автосцепки.
|
15. Влияние отклонений напряжения на работу ЭПС и системы электроснабжения
Отклонение U – изменение U в интервале более чем 1 минута.
Влияние изменения напряжения на переменном и постоянном токе различно. На ЭПС переменного тока есть возможность регулирования U с помощью электровозного тр-ра, на ЭВ постоянного тока такой возможности нет.
Влияние отклонений U на скорость V и силу тяги F ЭВ постоянного тока, а также на нагрев обмоток тяговых двигателей и условия работы вспомогательных машин ЭВ.
Рассмотрим уравнение работы двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, уравнение равновесия напряжений.
U – напряжение, подаваемое на зажимы двигателя; E– противоЭДС двигателя, ЭДС обмотки якоря; I – ток двигателя; R– сопротивление обмоток двигателя.
Т.к. 
c – постоянный коэффициент, хар-й обмотку якоря двигателя; n – установившаяся частота вращения якоря (вала) двигателя; Ф – магнитный поток двигателя, определяемый током I.
Тогда  (*) Частота вращения вала двигателя определяет линейную скорость движения ЭВ V. При одной и той же нагрузке I, но при различных значениях подведенного к двигателю напряжения (U1, и U2) отношение установившихся скоростей движения, определенных по формуле*, будет равно отношению электродвижущих сил обмотки якоря
V1,V2 – установившиеся скорости движения, соответствующие напряжениям U1 и U2.
ΔU в двигателе из-за малого R его обмоток незначительна по сравнению с напряжением на нем =>  Сила тяги ЭВ4:  (**) с1 – пост.коэфф-т, хар-й тяговый привод; I,Ф – ток и магнитный поток двигателя.
Для тяговых двигателей DC с последовательным возбуждением величина Ф пропорционально определяется величиной I двигателя. Поэтому выражение (**): 
с2 - коэффициент, определяемый значениями коэффициента с1 и коэффициента пропорциональности, связывающего между собой Ф и ток двигателя I.
Рассмотрим, как совершается переход с одной V движения ЭВ на другую при отрицательном отклонении U на токоприемнике. Для этого воспользуемся электромеханическими характеристиками тягового двигателя V=f (I) и F=f (I). Рассмотрим два значения U на токоприемнике ЭВ при его движении:
| |
|
|
Скачать 1.4 Mb.