ЭЖД,. 2. Системы электроснабжения электрических железных дорог, предприятий железнодорожного транспорта и режимы их работы
 Скачать 4.43 Mb.
|
|
İB = İA – İII İА = İА + İА – İII + İI – İII + İA = 0   3İA - 2İII + İI = 0 İA = 2/3İII – 1/ 3 İIİB = 2 / 3 İII - 1 / 3 İI – İII İB = - 1/3 İI - 1/3 İII İC = İI – İII + 2/3 İII – 1/3 İI İC = 2/3 İI – 1/3 İII На основании формул фазных токов трёхфазного трансформатора строится векторная диаграмма токов обмоток (фаз) рис.6. Выводы: 1. При разных по величине токах плеч питания İI ≠ İII и разных угловых сдвигах φI ≠ φII в первичной сети внешнего электроснабжения создаётся несимметричная система фазных токов İА ≠ İС ≠ İВ и несимметричные угловые сдвиги фазных токов относительно соответствующих напряжениях. Следовательно активные, реактивные и полные значения токов и мощностей по фазам трансформатора и ЛЭП несимметричны: Р = UIcosφ, Q = UIsin, S = UI = √ P2 + Q2. При условии равных токов плеч питания (линейные токи) İI = İII c равными фазовыми сдвигами φI = φII создают в первичной сети несимметричную систему фазных токов İА = İС ≠ İВ и несимметричные фазовые сдвиги φА ≠ φВ ≠ φС . 2.Наиболее загруженные фазы І (С), II (A) прилегают к заземлённоё фазе С трансформатора. 2.Токи рабочих фаз первичной сети IC, IA состоят из токов своей и чужой фаз. При этом составляющая IC от чужой фазы (1/3 III) опережает UI и имеет емкостной характер, а составляющая тока IA от чужой фазы (1/3 II ) отстаёт от UII и имеет индуктивный характер. Это оказывает существенное влияние на потери напряжения плеч питания тяги. При равных токах плеч питания потери напряжения отстающей фазы больше, чем опережающей фазы. 3.Единообразное присоединение одинаковых фаз ЛЭП к одним и тем же выводам тяговых трансформаторов электрифицированного участка ЖД создаст значительную несимметрию токов по фазам питающей ЛЭП. А    (ж) * В  (з) 1С    (к) * АТ ВТ СТ IA IB IC       2             а в с II   III U  A, Uас, UII II UC, Uсв, UI    5 3 UII 6 III IO II UI III II 4 Рис. 1 Схема питания электрической тяги по системе электроснабжения 1х25 кВ. Обозначения: 1 - ЛЭП; 2 - тяговый трансформатор; 3 - контактная сеть; 4 - тяговый рельс; 5- нейтральная вставка ( секционирующее устройство); 6 – ЭПС; А(ж), В(з), С(к) - обозначения фаз ЛЭП и их окраска; АТ, ВТ, СТ - обозначение фаз трансформатора; II - ток правого плеча питания (опережающей фазы КС); III - ток левого плеча питания (отстающей фазы плеча питания); IO - ток отсоса; IA, IB, IC - токи обмоток ( фаз) трансформатора UB в         UваUВА    с Ucв  UCB а Uас   UA UC UAC Рис. 2 Векторная диаграмма напряжений первичной и вторичной обмотки тягового трансформатора UВт (В) Uва Нерабочее напряжение     UIII I0 - II Io = III – II , А.   III   φII  φI   Остающееся UАт (А) II UCт (С) напряжение Uас Ucв Опережающее UII UI напряжение Рис.3 Совмещённая векторная диаграмма токов и напряжений тягового трансформатора. Uва 11ч 12ч UВА Группа соединения обмоток:330 / 30 = 11, г    де 330 эл. гр – угол между линейными напряжения первичной и вторичной обмоток, 30 – стандартный угол сдвига векторов напряжения между схемой» звезда» и «треугольника30 эл. гр. Рис.4. Векторная диаграмма линейных напряжений к определению группы соединения обмоток. UB,Uва, UIII      IB   1/3III   2/3II IC    1/3II UC ,Uсв,UI  1/3III 1/3II 2/3III  UA,Uас, UII IAIO II Отстающая фаза «а» III опережающая фаза «в»  UA,Uас, UII U C ,Uсв,UI       II III III II  Рис. 5 Распределение тока тяги по фазам трансформатора. I тип ТП   А(Ж) * В(З)    С(К) * IA = , IB = , IC = IА UВт (В) UIII     Uва  III IB    φII   φI    UАт (А) UCт (С)  Uас Ucв опережающееUII UI напряжение остающееся IC напряжение II Рис. 6. Векторная диаграмма напряжений и фазных токов. Векторная диаграмма строится в масштабе по заданным токам и угловым токам в плечах питания тяги. а) I тип   А(Ж) *  В (З)С (К)  * UBT (B)  Ат Вт Ст     UАТ(А) UCT(C)     в Uва с Uсв      а в с а Uac  в) UBT(B),Uва, UIII    IIIφII  φIUAT(A), Uас, UII UCT(С),Uсв, UI II Рис. 7. Схема подключения фаз трансформаторов к фазам питающей сети подстанции I – го типа и векторная диаграмма напряжений (а), совмещённая векторная диаграмма токов плеч питания и напряжений (в). б) II тип А(Ж) * В (З) С (К) * U CT (B) Ат Вт Ст UАТ(А) U BT(C) c Uac а Uсв а в с Uва в UCT(В),Uсв, UII в  ) III φII  IIφI UBT(C),Uва, UIII UAT(A), Uас, UI Рис. 8. Схема подключения фаз трансформаторов к фазам питающей сети подстанции II – го типа и векторная диаграмма напряжений (а), совмещённая векторная диаграмма токов плеч питания и напряжений (в). б) III тип А(Ж) * В (З) С (К) * U CT (B) Ат Вт Ст U ВТ(А) U АT(C)  c Uсв Uас а а в с в Uва  UCT(В),Uсв, UI в ) IIφI  φII U AT(C),Uаc, UII U ВT(A), Uва, UIII III Рис. 9. Схема подключения фаз трансформаторов к фазам питающей сети подстанции III – го типа и векторная диаграмма напряжений (а), совмещённая векторная диаграмма токов плеч питания и напряжений (в).    А(ж) I тип II тип III тип   * * В   (з)* * С   (к)* *     Вт(В) Ст(В)Ст(В)    Ат(А) Ст(С) Ат(А) Вт (С) Вт(А) Ат(С)        Вт Ст Ст    Ст Ат Ат           Ат Вт Вт Рис.10 Векторные диаграммы для группы тяговых подстанций СТЭ 1х25 кВ  2.7.2. Симметрирование токов в фазах питающей сети. Для симметрирования токов питающей трёхфазной сети меняют на ТП подключение фаз трансформатора к фазам питающей сети. Это приводит к чередованию сочетаний наиболее загруженных фаз. Для этой цели используется встречное чередование загрузки фаз. Чередование фаз ЛЭП на трансформаторе выполняется следующей: АВС (I), ACB (II), BCA(III), BCA(III), ACB(II), ABC(I). Встречное чередование загрузки фаз ЛЭП позволяет иметь три типа подстанций I, II, III. При этом первый и третий тип подстанции сдваиваются в цикле чередования. На рис. 7, 8, 9 приведены схемы питания и векторные диаграммы для I, II, III типов подстанции. На рис. 10 приведена схема питания группы тяговых подстанций с трёхфазными трансформаторами « звезда – треугольник» группа 11 и их векторные диаграммы рис. 11. Схема обеспечивает:
МПЗ, у которых тип подстанций сдваиваются, ТП I – ТП1 питается напряжением опережающей фазы, а между подстанциями ТП III – ТП III типа – напряжением отстающей фазы. Режим напряжения МПЗ I – I имеет лучший уровень напряжения, чем МПЗ III – III. Для обеспечения симметрирования тока в центре питания для одностороннего питания ЛЭП достаточен цикл из трёх подстанций I, II, III типов, а при двустороннем питании ЛЭП – цикл из шести подстанций I, II, III, III, II, I. При этом полное симметрирование тока обеспечивается только при равных токах и их угловых сдвигов на всех ТП. За полный цикл чередования шести ТП в КС подаётся четыре напряжения: -UC (- K), UA(Ж), -UB(- З), UC(K). Условие симметрирования – КI2 = 0, КI2 = I2/I1; I2 = 0. Ток прямой последовательности IA1 = 1/3 ( IA + α IB + α2 IC ) ; Ток обратной последовательности IA2 = 1/3 ( IA + α2 IB + α IC ) , где α = е j120 = е-j240 = - ½ + J√3/2 ; α2 = еj240 = е -j120 = - ½ - J√3/2. На рис. 13 приведена векторная диаграмма расположения I2A и изменение фазы ТОП I2А при встречном чередовании загруженных фаз для группы из трёх тяговых подстанций. ТОП для каждого типа подстанции поворачивается на 120 эл. град. Это обеспечивает симметрирование токов в центре питающей сети ЛЭП при одностороннем питании. При двустороннем питании ЛЭП необходим цикл из 6 тяговых подстанций. Расположение векторов ТОП приведена на рис 12. Геометрическая сумма I2 в центрах питания А и В в этом случае равна нулю. I тип ТП  IA2I IА UВт (В) UIII IA2III  Uва  I2A III φII IB φI IA2II UАт (А) UCт (С) Uас Ucв опережающее UII UI напряжение остающееся IC напряжение II |