Семиобмоточный симметрирующий трансформатор

Для вновь электрифицируемых участков железных дорог предлагаются системы тягового электроснабжения (СТЭ) повышенного напряжения, включающие в свой состав опорные тяговые подстанции (ТП) с симметрирующим трансформаторами по схеме Скотта и промежуточные ТП напряжением 85..110 кВ [1]. Схема одного из вариантов такой СТЭ показана на рис. 1.

Рис.1. СТЭ повышенного напряжения с симметрирующими трансформаторами

Опорная (питающая) тяговая подстанция в этой системе – единственное звено, связывающее сеть общего назначения 220 (110) кВ с сетью тягового электроснабжения. Питающая подстанция оборудована симметрирующими трансформаторами мощностью 63..80 МВА. Тяговая сеть состоит из двухпроводных линий левого и правого плеч (напряжение между проводами 93,9 – 94 кВ), промежуточных подстанций (ОТП) с однофазными трансформаторами мощностью 16 – 25 МВА (в зависимости от объемов перевозок и расстояний между питающими тяговыми подстанциями). Двухпроводные линии предполагается прокладывать по опорам контактной сети. При необходимости тяговая сеть на стороне 27,5 кВ может быть усилена экранирующим и усиливающим проводами.

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений симметрирующего трансформатора

От опорной подстанции получают питание контактная сеть на 27,5 кВ и продольные линии электроснабжения на 94 кВ. В варианте рис. 1 в схеме симметрирующего трансформатора тяговой подстанции (СТТП) на стороне тяги сочленены две подобные друг другу симметрирующие структуры соединений обмоток (рис.2). Первая с выводами 1, 3, 5 представляет собой схему СТТП, предложенную МИИТ для замены трансформаторов на существующих тяговых подстанциях. Здесь напряжения между выводами 1 – 5 и 3 – 5 равны 27,5 кВ и сдвинуты по фазе на 90°.

Вторая структура (выводы 2, 4, 5) подобна первой, имеет с ней общий вывод 5, соединяемый с рельсами (землей). Напряжения между выводами 2 – 5 и 4 – 5 предусматривают равными кВ, чтобы обеспечить уровень изоляции одного из проводов двухпроводных линий по отношению к земле (вывод 5) в пределах 115 кВ. Напряжение между проводами двухпроводной линии, получающей питание от выводов 1 и 2, составляет 93,9 кВ, между выводом 1 и землей — 27,5 кВ, между выводом 2 и землей — 66,4 кВ. Напряжение между выводами 3 и 4 равно 93,9 кВ, между выводом 3 и землей — 27,5 кВ, между выводом 4 и землей — 66,4 кВ. Напряжения между выводами 1 – 2 и 3 – 4 сдвинуты по фазе на 90°, что обеспечивает симметрирующий эффект трансформатора. Симметрирующий эффект этого СТТП соответствует кривой 3 на рис. 1.?

Схема соединений катушек трансформатора, соответствующая рис. 2, изображена на рис. 3 (стрелками показаны направления векторов напряжений). Катушки 27.5 кВ соединены в треугольник и две неполных звезды. Номинальные напряжения катушек указаны на рис. 3. Подсистема 66.4 кВ включает катушки на 34.37 кВ и 19.84 кВ. В текущей версии программного комплекса максимальное число обмоток трансформатора равно пяти, поэтому симметрирующие трансформаторы моделируются двумя четырехобмоточными трансформаторами мощностью по 40 МВА каждый.

Рис. 3. Схема соединений катушек симметрирующего трансформатора

5. Пятиобмоточный симметрирующий трансформатор

В той же работе [1] приведена система векторов напряжений второго варианта симметрирующего трансформатора. Схема соединения обмоток СТТП также состоит из двух совмещаемых структур. Структура с выводами 1, 3, 5 (рис. 4) предназначена для питания контактной сети 27,5 кВ и одного провода двухпроводной линии напряжением 27,5 кВ. Вторая структура с выводами 2, 4, 5 обеспечивает питание другого провода двухпроводной линии; напряжения между выводами 2 – 5 и 4 – 5 составляют 66,4 кВ.

Рис. 4. Диаграммы напряжений пятиобмоточного СТТП

Рис. 5. Изображение пятиобмоточного СТТП на расчетной схеме и его векторная диаграмма

Однофазный трансформатор системы 27.5+66.4 кВ.

Первичная обмотка однофазного трансформатора (рис. 7) имеет три вывода. Между крайними выводами а1 – а2 напряжение составляет 93,9 кВ, между выводами а1 – 0 — 66,4 кВ, между выводами а2 – 0 — 27,5 кВ. Вывод 0 присоединяется к заземленным рельсам, выводы а1 и а2 — к проводам питающей двухпроводной линии 93,9 кВ. Вывод 0 этой обмотки фиксирует напряжения выводов а1 и а2 относительно рельсов (земли). Вторичная обмотка выполняется на напряжение 27,5 кВ; вывод а присоединяется к распределительному устройству 27,5 кВ подстанции, вывод х — к рельсам.

Рис. 7. Схема обмоток однофазного трансформатора промежуточной ТП

1.Василянский А. М., Мамошин Р. Р., Якимов Г. Б. Совершенствование системы тягового электроснабжения железных дорог, электрифицированных на переменном токе 27,5 кВ, 50 Гц // Железные дороги мира. – 2002. – № 8. – С. 40-46.

Дата добавления: 2014-12-08