Модель токораспределения в трансформаторах системы тягового электроснабжения 93.9 кВ

Система электрической тяги переменного тока 25 кВ, обладая большей нагрузочной способностью по сравнению с системой электрической тяги 3 кВ, тем не менее, не лишена ряда недостатков. Кроме того, на ряде участков железных дорог сложность профиля пути и ввод в эксплуатационную практику тяжелых (6000-12000) тонн поездов, приводят к ситуации, когда нагрузочная способность и этой системы оказывается недостаточной. Одним из возможных решений задачи по повышению нагрузочной способности системы электрической тяги и ее энергетических характеристик является автотрансформаторные системы, впервые появившиеся в США в 1913 г. [4].

С момента возникновения автотрансформаторные системы эволюционировали по пути повышения уровня напряжения, используемого для передачи энергии удаленным от подстанции электроподвижным нагрузкам, а также по пути уменьшения несимметрии напряжений. В настоящее время в научной печати широко обсуждается вопрос о реализации автотрансформаторной системы 27.5/66.4 кВ. Практическому внедрению, таким образом, предшествует аналитический анализ всех качеств системы и прогнозирование ее поведения в различных режимах работы. Ниже рассматривается вопрос, касающийся работы специальных симметрирующих трансформаторов этой системы. Предлагается математическая модель распределения токов электроподвижного состава по отдельным обмоткам специального трансформатора тяговой подстанции системы 27.5/66.4 кВ

Система тягового электроснабжения 27.5/66.4 кВ повышает нагрузочную способность и в значительной мере экономит электроэнергию в системе электрических железных дорог [1, 2]. Применение такой системы ставит некоторые вопросы по расчету режимов ее работы. В частности при формировании такой системы на пятиобмоточных трансформаторах встает вопрос оценки токов в фазах первичной обмотки. Это необходимо для оценки несимметрии токов и напряжений, оценки потерь энергии, а также для правильного выбора трансформаторной мощности для тяги поездов.

Систему 93.9 кВ можно было бы сформировать, применяя классическую схему двухфазно – трехфазного трансформатора Скотта, однако, в этом случае, возникают проблемы организации питания линий два провода – рельс (ДПР). В связи с этим в [1] предлагаются схемы системы электрической тяги переменного тока 27.5+66.4 кВ.

На рис. 1. представлена возможная схема системы тягового электроснабжения 27.5+66.4 кВ. Трансформатор тяговой подстанции имеет одну первичную обмотку, соединенную звездой и четыре вторичных обмотки, две из которых соединены треугольником, а две другие в неполную звезду. Причем один из треугольников имеет напряжение 27.5 кВ, другой – 66.4 кВ. Аналогично линейные напряжения неполных звезд имеют напряжения 27.5 кВ и 66.4 кВ. Если принять для одного из плеч питания напряжение 27.5 кВ фазы «а» треугольника, то для другого плеча с целью симметрирующего эффекта необходимо подобрать линейное напряжение звезды 27.5 кВ, таким образом, чтобы векторы напряжения 27.5 кВ были сдвинуты относительно друг друга на 90⁰. Если вектор напряжения «а» треугольника принять вертикальным, то для получения перпендикулярного вектора напряжения необходимо принять неполную звезду с линейным напряжением 27.5 кВ фаз «в» и «с». Аналогично можно поступить и для векторов напряжения 66.4 кВ второго треугольника и линейного напряжения 66.4 кВ второй звезды.

Рис. 1. Схема тяговой подстанции по автотрансформаторной системе 25/66.4 кВ

Причем векторы напряжения треугольников должны быть параллельны, также как и линейные векторы напряжения неполных звезд. Это позволит иметь одинаковые (сфазированные) напряжения контактной сети и напряжения для подпитки контактной сети через однофазные автотрансформаторы в соответствующих межподстанционных зонах. Соединяя последовательно векторы фазы «а» 27.5 кВ и 66.4 кВ треугольников и последовательно линейные векторы 27.5 кВ и 66.4 кВ фаз «вс», получим два вектора напряжения 93.4 кВ, сдвинутых относительно друг друга на 90⁰. Эти напряжения используются для питания транзитных тяговых нагрузок межподстанционных зон слева и справа от подстанции.

Дата добавления: 2014-12-08