Устройство поперечной емкостной компенсации
Владельцы патента RU 2367077:
Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока 25 кВ. Технический результат - снижение бросков тока и напряжения при включении КУ, что повышает надежность устройства. Для достижения данного результата устройство содержит выключатель, конденсаторную батарею, реактор, два резистора и два контактора, причем первый резистор шунтируется первым контактором, цепь из последовательно соединенных второго резистора и второго контактора шунтируют реактор. В цепь включения выключателя введен замыкающий блок-контакт второго контактора, в цепь отключения второго контактора введен замыкающий блок-контакт первого контактора, а в цепь включения второго контактора введена кнопка включения устройства поперечной емкостной компенсации. 1 ил.
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ.
Известно устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока 25 кВ [1, рис.65,а], включенное между высоковольтной шиной и рельсом и содержащее последовательно соединенные выключатель с блок-контактами, конденсаторная батарея, реактор и первый резистор, зашунтированный первым контактором с замыкающим блок-контактом, блок управления выключателем и контакторами, причем в цепь включения первого контактора включен замыкающий блок-контакт выключателя. Аналогичное устройство представлено в [2, рис.2,а], где резистор подключен к земле и тогда контактор может быть выполнен на напряжение 10 кВ.
Недостаток указанных устройств состоит в недостаточной эффективности снижения бросков тока и напряжения при включении (компенсирующего устройства) КУ, что снижает надежность устройства и, в частности, конденсаторов особенно при частых переключениях.
Достаточно эффективно снижает броски напряжения устройство поперечной емкостной компенсации по изобретению [3]. Однако [1] в недостаточной мере снижает броски тока.
Цель изобретения - повысить надежность КУ путем снижения бросков тока и напряжения при включении КУ.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока 25 кВ [1, рис 65,а], включенное между высоковольтной шиной и рельсом и содержащее последовательно соединенные выключатель с блок-контактами, конденсаторная батарея, реактор и первый резистор, зашунтированный первым контактором с замыкающим блок-контактом, блок управления выключателем и контакторами, причем в цепь включения первого контактора включен замыкающий блок-контакт выключателя введена цепь из последовательно соединенных второго резистора и второго контактора с замыкающим блок-контактом, которая шунтирует реактор, причем в цепь включения выключателя введен замыкающий блок-контакт второго контактора, в цепь отключения второго контактора введен замыкающий блок-контакт первого контактора, а в цепь включения второго контактора введена кнопка включения устройства поперечной емкостной компенсации.
На чертеже представлена схема устройства
Устройство содержит выключатель 1, подключенный к высоковольтной шине 27,5 кВ 2, конденсаторную батарею 3, реактор 4, первый 5 и второй 6 резисторы и контакторы: первый 7 и второй 8 (контакторы выбраны на напряжение 10 кВ).
Последовательность переключений осуществляет блок управления 9 с помощью блок-контактов: замыкающего блок-контакт 10 второго контактора 8 в цепи включения 11 выключателя 1, замыкающего блок-контакта 12 первого контактора 7 в цепи отключения 13 второго контактора 8, замыкающего блок-контакта 14 выключателя 1 в цепи включения 15 первого контактора 7. КУ подключается к земле 16 и включается кнопкой 17 по цепи включения 18.
Контакторы 7 и 8 в рассматриваемом устройстве не предназначены для работы в аварийных режимах (при коротких замыканиях), поэтому нет необходимости вместо них использовать выключатели на 10 кВ.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии выключатель 1 и контакторы 7 и 8 отключены. Включение КУ производится в 4 этапа. Включение начинается с первого этапа и производится кнопкой 17. По цепи включения 18 включается второй контактор 8, тем самым шунтируется реактор 4 вторым резистором 6, сопротивление которого в 3…5 раз меньше сопротивления реактора 4. Сопротивление цепи реактор-второй резистор становится практически активным, общее сопротивление КУ возрастает, что благоприятно сказывается на дальнейших переходных процессах, так как из схемы выводится индуктивное сопротивление (и это - главное в изобретении).
После включения второго контактора 8 замыкается его блок-контакт 10 и на втором этапе по цепи 11 включается выключатель 1 и тем самым подается напряжение на все элементы КУ, при этом на конденсаторной батарее 3 и реакторе 4 будет пониженное напряжение.
На третьем этапе после включения выключателя 1 замыкается его блок-контакт 14 и по цепи 15 включается первый контактор 7, тем самым шунтируется первый резистор 5 и на конденсаторную батарею и реактор дается добавка напряжения.
На четвертом этапе после замыкания блок-контакта 12 первого контактора 7 по цепи 13 отключается второй контактор 8. В результате вводится индуктивное сопротивление в схему КУ, напряжение на всех элементах КУ возрастает до номинальных значений.
На этом процесс включения заканчивается. Следует учесть, что для успокоения переходных процессов блок управления 9 на каждом этапе переключений вводит задержку времени в 0,1…0,2 сек.
В качестве контакторов 7 и 8 используют вакуумные контакторы, а выключатель 1 - вакуумный.
Процесс отключения КУ происходит в обратном порядке (на чертеже не показано).
При этом следует учесть, что вакуумный выключатель надежно отключает емкостные токи, поэтому изобретение направлено на уменьшение бросков тока и напряжения при включении КУ. Тем не менее указанный процесс отключения КУ «в обратном порядке» облегчает отключение вакуумным выключателем КУ, так как отключение в этом случае происходит не емкостной, а активно-емкостной нагрузки.
Для оценки эффективности изобретения произведен сравнительный расчет бросков тока и напряжения для конкретной схемы электроснабжения тяговой сети переменного тока для КУ мощностью 3,8…5,8 Мвар при изменении фазы напряжения в момент включения КУ в пределах 0…180 эл. градусов. Методика расчетов на ПЭВМ приведена в [4].
В нижеследующей таблице по прототипу и аналогу рассматриваемого изобретения:
Кратность перенапряжений Кu=Uбк/Uнк,
Кратность бросков тока Ki=Iбк/Iнк,
где Uбк, Iбк - максимальные значения бросков напряжения и тока в переходных режимах конденсаторной батареи КУ;
Uнк и Iнк - номинальные значения напряжения и тока конденсаторной батареи.
| Кратности перенапряжений и бросков тока | Схема без демпфирования | Схема по прототипу с одним резистором [1, рис.65,а] | Схема по изобретению [3] |
| КU | 1,35…1,9 | 1,1…1,45 | 1,09…1,1 |
| Кi | 1,9…3,8 | 1,1…1,9 | 1,6…3,2 |
Теперь покажем данные по рассматриваемому изобретению:
Ku - не более 1,1,
Ki - не более 1,4.
Как видно, рассматриваемое изобретение по снижению бросков тока и напряжения при включении КУ превосходит известные аналоги.
Источники информации
1. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983.
2. Герман Л.А., Серебряков А.С., Козлов В.Н. Повышение надежности установок поперечной емкостной компенсации. "Локомотив" №3, 2006.
3. AC 838891. Устройство многоступенчатой емкостной компенсации (авторы Герман Л.А. и Синицына Л.А.).
4. Серебряков А.С., Герман Л.А., Козлов В.Н. Снижение коммутационных перенапряжений в установках КУ. «Наука и техника транспорта (НТТ)» М.: РГОТУПС, №2, 2007.
Устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока 25 кВ, включенное между высоковольтной шиной и рельсом и содержащее последовательно соединенные выключатель с блок-контактами, конденсаторную батарею, реактор и первый резистор, зашунтированный первым контактором с замыкающим блок-контактом, блок управления выключателем и контакторами, причем в цепь включения первого контактора включен замыкающий блок-контакт выключателя, отличающееся тем, что введена цепь из последовательно соединенных второго резистора и второго контактора с замыкающим блок-контактом, которая шунтирует реактор, причем в цепь включения выключателя введен замыкающий блок-контакт второго контактора, в цепь отключения второго контактора введен замыкающий блок-контакт первого контактора, а в цепь включения второго контактора введена кнопка включения устройства поперечной емкостной компенсации.
