ЭЖД,. 2. Системы электроснабжения электрических железных дорог, предприятий железнодорожного транспорта и режимы их работы
 Скачать 4.43 Mb.
|
|
Часть схемы КС, которая получает питание от одной ТП, называется фидерной зоной (ФЗ), от двух ТП - межподстанционной зоной (МПЗ). Часть схемы, которая присоединена непосредственно к определённой подстанции называется подстанционной зоной. Односторонняя схема контактной сети по сравнению с двусторонней имеет следующие недостатки:
Преимущества:
2. Двухсторонние схемы контактной сети. При двустороннем питании ток к ЭПС поступает с двух сторон в течение всего времени движения по МПЗ. ТП загружается по времени более равномерно с меньшей величиной тока. Потери активной мощности (энергии), потери напряжения в КС, нагрев проводов КС и тягового трансформатора (ТТ) ТП меньше, чем при одностороннем питании. Подстанция и контактная сеть загружается большее время меньшей нагрузкой и более равномерно во времени. Потери активной мощности (энергии) ∆Р = I2 R зависят от квадрата тока и износ изоляции трансформаторов подстанции зависят от тока в большей степени. Потери напряжения до поезда зависят от схемы питания и получаются меньшими при двустороннем питании. Недостатком двустороннего питания является наличие уравнительного тока. При использовании схем двустороннего питания МПЗ имеется некоторое неравенство напряжений по модулю и фазе на шинах смежных тяговых подстанций и возникает уравнительный ток. Уравнительный ток приводит к дополнительным потерям активной мощности (электроэнергии). При неодинаковых напряжениях на шинах смежных подстанций при двустороннем питании появляется уравнительный ток. ŪА - ŪВ  İур = Z АВ Величина уравнительного тока зависит от разницы модулей и угловых сдвигов напряжения смежных подстанций. В некоторых случаях уравнительный ток уничтожает преимущества двустороннего питания. Увеличенный уравнительный ток может возникнуть на переменном токе:
В таких МПЗ не удаётся согласовать уровни напряжений смежных подстанций. На ряде таких межподстанционных зон, где имеются возможности по уровню напряжения, выполняются схемы одностороннего питания контактной сети на всю зону или до середины. Для повышения уровня напряжения целесообразно использование установок продольной емкостной компенсации (УПК) в плечо (фазу) одностороннего питания тяговой сети. На двухпутных участках, как правило, применяют узловую схему КС. Параллельная схема контактной сети наиболее эффективна:
Поперечные соединения проводов КС смежных путей многопутных и двухпутных участков выравнивают нагрузки в КС путей, уменьшаются потери активной мощности (энергии) и потери напряжения в сети. Такие соединения улучшают условия рекуперации энергии, облегчают передачу энергии от рекуперирующего ЭПС к тяговому ЭПС. Степень уменьшения потерь энергии и напряжения при поперечных соединениях зависит:
Преимущества схемы двустороннего питания достигаются при равных действующих значениях и отсутствии фазового сдвига напряжений смежных подстанций. 3.Выводы по эффективности схем контактной сети: 1.По условиям минимизации потерь активной мощности (электроэнергии), напряжения на ЭПС и нагреву проводов контактной сети целесообразно применять следующие схемы питания контактной сети:
2.Нормальными проектными схемами контактной сети являются узловые схемы. Параллельные схемы эффективно использовать в межподстанционных зонах горного профиля с интенсивной рекуперацией, со значительной разницей электропотребления по чётным и нечётным путям. Сегодня главный ход ВСЖД характеризуется значительной разницей грузопотока на восток и на запад, поэтому область эффективного использования параллельных схем может быть значительно увеличена. Требуется детальный анализ электропотребления и потерь электроэнергии в системе тягового электроснабжения 3.Для уменьшения величины уравнительного тока при двусторонней схеме контактной сети необходимо проведение работ по согласованию напряжений на шинах смежных подстанций и определение оптимальных положений РПН трансформаторов. 4. Энергодиспетчерский контроль за нормальными схемами контактной сети по условиям минимальных потерь активной мощности (электроэнергии) в контактной сети. 5. Энергодиспетчерский контроль за положениями РПН трансформаторов по условиям минимальных потерь электроэнергии в контактной сети от уравнительных токов. 4.Уменьшение потерь электроэнергии от уравнительного тока при двусторонних схемах питания тяговой сети. При использовании схем двустороннего питания МПЗ имеется некоторое неравенство напряжений по модулю и фазе на шинах смежных тяговых подстанций и возникает уравнительный ток. Уравнительный ток приводит к дополнительным потерям электроэнергии. ŪА - ŪВ İур = Z АВ Наличие уравнительного тока и его величина зависят от качества согласования уровней напряжения смежных подстанций. При отсутствии тяговой нагрузки уравнительный ток зависит только от режима работы питающей энергосистемы (от тока транзита). При наличии тока тяги в МПЗ появляется дополнительная составляющая уравнительного тока, зависящая от величины тяговой нагрузки и точки её приложения. При этом величина уравнительного тока от транзита тока ЛЭП 110(229) кВ может изменяться на величину до 50 А. Для снижения потерь ЭЭ в контактной сети от уравнительного тока необходимо:
Некоторые межподстанционные зоны характеризуются значительными величинами уравнительных токов и перетоков мощности по контактной сети при двусторонней схеме питания и соответственно увеличенными потерями активной мощности (электроэнергии). Увеличенные уравнительные токи возникают:
В МПЗ с увеличенными уравнительными токами не удаётся согласовать уровни напряжений смежных подстанций. На межподстанционных зон с увеличенными уравнительными токами, где имеются возможности по уровню напряжения на электровозе:
Годовой экономический эффект от уменьшения потерь активной электроэнергии составляет в год в среднем 450 – 550 тыс. кВт на одну межподстанционную зону. 5. Расчётно-экспериментальный метод выбора схемы питания контактной сети переменного тока по минимуму потерь активной мощности (электроэнергии). Метод основан на измерении уравнительного тока в МПЗ контактной сети переменного тока и определении потерь активной мощности (электроэнергии) при различных схемах её питания посредством специализированных программ компьютерного имитационного моделирования. 1. Для исследуемого участка рассчитываются активные потери активной электроэнергии ∆Wакт в контактной сети от протекания уравнительного тока Iур различной величины и строится зависимость ∆Wакт(Iур); 2. Рассчитываются потери активной электроэнергии в контактной сети для различных схем питания и размеров движения поездов с учётом параметров системы внешнего электроснабжения при ∆Wакт(N). 3. На исследуемом участке экспериментально определяют величину уравнительного тока Iур. Уравнительные токи на действующем участке измеряются с применением микропроцессорных индикаторов уравнительного тока; 4.По минимуму потерь электроэнергии определяют оптимальную схему питания контактной сети. 2.5 Схемы питания районных не транспортных и нетяговых ЖД потребителей. 1.Основное питание нетяговых ЖД потребителей:
Преимущества систем электроснабжения ДПР 25 или 35 кВ: экономия одного провода, вместо которого используется тяговый рельс. Недостаток: наличие поперечной и продольной несимметрии напряжения и несинусоидальности напряжения для потребителей, питающихся от тяговых шин 27,5 кВ и шин 10(35) кВ ТТ ТП. КЭ у потребителей при питании по системе ДПР 25(35) кВ низкое и особенно при питании по ДПР 25 кВ. Выбор схемы питания производиться на основании технико-экономических расчётов с учётом требуемой надёжности электроснабжения потребителей по категорийности ЭП. 1. Электроснабжение НТ ЖД потребителей крупных ЖД станций и узлов осуществляется от подстанций энергосистем или от ТП напряжением 10(35) кВ. 2.Электроснабжение нетяговых ЖД потребителей на ЖД перегонах и ЖД станциях, расположенных на МПЗ, осуществляется от линий продольного электроснабжения по схемам:
2.Электроснабжение устройств СЦБ: 2.1. Основное питание устройств СЦБ и связи:
2.2. Резервное питание устройств СЦБ и связи осуществляется от линии ДПР-25 кВ или линии продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ) 6,10 кВ. 2.3. Третий источник питания ЭП группы категории I - дизель-электрические агрегаты. Требования к ВЛ СЦБ:
5. Время перехода с основной системы электроснабжения на резервную не должно превышать 1,3 с. Требования к ВЛ продольного электроснабжения:
2.4. Схемы электроснабжения потребителей электроэнергии от тяговых подстанций  Схема электроснабжения потребителей электрической энергии от тяговой подстанции системы тягового электроснабжения 1х25 кВ: ТТ – тяговый трансформатор; ЭПС – тяговый потребитель электровоз 25 кВ; НТЖДП – нетяговый железнодорожный потребитель 380/220В ; АБ - нетяговый железнодорожный потребитель автоблокировка (СЦБ) 220 В ; НТРП – нетранспортный районный потребитель 380/220В; СН – собственные нужды подстанции 380/220В; СВЭ – сеть внешнего электроснабжения 110(220) кВ; ВЛ – высоковольтная линия 10(35) кВ; ПР-25 кВ – однофазная система электроснабжения автоблокировки 25 кВ (ВЛ СЦБ); ДПР-25кВ – трёхфазная система электроснабжения нетяговых ЖД потребителей 25 кВ. КС – контактная сеть; ТР – тяговый рельс; НВ – ней тральная вставка.  Cхема электроснабжения потребителей от тяговой подстанции СТЭ постоянного тока U=3 кВ: ЛЭП – сеть внешнего электроснабжения 110(220) кВ; ЭПС – электроподвижной состав; ПТ – понизительный трёхфазный трансформатор; В – выпрямитель переменного тока в постоянный 3.3 кВ; ВЛ 10 кВ - трёхфазная высоковольтная линия 10 кВ для питания нетяговых железнодорожных потребителей НТЖДП; ВЛ СЦБ 10 кВ – трёхфазная высоковольтная линия 10 кВ для питания потребителей автоблокировки АБ; ТСН - трансформатор собственных нужд 380/220 В; ТАБ – трансформатор автоблокировки 220В/10 кВ; КС – контактная сеть 3 кВ; ТР – тяговый рельс. Схема электроснабжения потребителей электроэнергии от тяговой подстанции СТЭ 2х25 кВ: СВЭ – сеть внешнего электроснабжения 110(220) кВ; Т1, Т2, Т3 – однофазные тяговые трансформаторы; ТРП – трансформатор районных нетранспортных потребителей; АБ – автоблокировка (СЦБ); ПР-25 – однофазная система тягового электроснабжения автоблокировки провод - рельс ( ВЛ СЦБ); ДПР-25 – трёхфазная система электроснабжения два провода – рельс для питания нетяговых ЖД потребителей; АТ – автотрансформатор; КС – контактная сеть 25 кВ; ТР – тяговый рельс; ПП – питающий провод; ТТ – тяговый рельс; НВ – нейтральная вставка; ТСН – трансформатор собственных нужд; ЭПС – электровоз. 2.6. Система внешнего электроснабжения электрических железных дорог. 2.6.1. Понятие об электроэнергетической системе. ЭЖД получают электроэнергию от электроэнергетических систем (энергосистем). Электроэнергетическая система – это совокупность взаимосвязанных элементов, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения и потребления электроэнергии. К элементам электроэнергетической системы относятся: генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую; трансформаторы, преобразующие величины напряжений и токов; линии электропередачи (ЛЭП), предназначенные для транспортировки электроэнергии на расстояние; вспомогательное оборудование, изменяющее свойства системы; устройства управления и регулирования. Электроэнергия от генераторов электростанций через подстанции, ЛЭП различного напряжения и тяговые подстанции преобразуется по роду тока и напряжения и через тяговую сеть передаётся ЭПС. Вся совокупность устройств от генераторов электростанций до первичных шин составляет первичную (внешнюю) часть системы электроснабжения ЭЖД. От этой системы питаются электроэнергией тяговые потребители – электровозы, электропоезда; нетяговые железнодорожные потребители; районные нетранспортные потребители (промышленные и сельскохозяйственные потребители). Электрификация ЖД решает не только транспортную проблему, но и решает проблему электрификации страны. На рис. 2.1. приведена схема системы внешнего электроснабжения ЭЖД.  |