Устройство для подключения однофазной линии энергоснабжения к трехфазной сети энергоснабжения
Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту и направлено на усовершенствование линии энергоснабжения контактной сети. Устройство предназначено для подключения по меньшей мере к одной однофазной линии (4), снабжающей энергией воздушный контактный провод участка железнодорожного пути, к трехфазной сети (1) энергоснабжения. По меньшей мере один трансформатор (2) на первичной стороне соединен с сетью (1) энергоснабжения, а на вторичной стороне - с по меньшей мере одной однофазной линией (4) энергоснабжения и с точкой (10) заземления. Предусмотрено, что с по меньшей мере одной однофазной линией (4) энергоснабжения и с точкой (10) заземления соединено симметрирующее устройство (8). Технический результат заключается в уменьшении нежелательной асимметрии токов в сети энергоснабжения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к устройству для подключения по меньшей мере одной однофазной линии энергоснабжения, которая, в частности, снабжает энергией воздушный контактный провод участка железнодорожного пути, к трехфазной сети энергоснабжения, причем по меньшей мере один трансформатор с первичной стороны соединен с сетью энергоснабжения, а с вторичной стороны - с по меньшей мере одной однофазной линией энергоснабжения и с точкой заземления или с обратным проводом.
Термин «однофазная линия энергоснабжения» может относиться к так называемой автотрансформаторной системе.
Для энергоснабжения потребителя в распоряжение предоставлена трехфазная сеть переменного тока. К этой трехфазной сети переменного тока часто должны подключаться однофазные линии энергоснабжения, которые, например, снабжают энергией воздушный контактный провод участка железнодорожного пути. При переходе электрической энергии из трехфазной сети переменного тока в одну или более однофазных линий энергоснабжения возникают значительные асимметрии в трехфазной сети энергоснабжения. Последние приводят к нежелательным токам, а также к нежелательным напряжениям.
Устройство для подключения однофазной линии энергоснабжения к трехфазной сети энергоснабжения, с помощью которого такие асимметрии должны снижаться или даже предотвращаться, описано в DE 19828404 C1. Упомянутая там так называемая V-схема постоянно требует двух пар обмоток трансформатора, которые снабжают энергией два электрически изолированных друг от друга участка пути через отдельные однофазные линии энергоснабжения. Чтобы асимметрии устранить в значительной степени, эта схема требует также дополнительного места разделения фаз. Для дальнейшего снижения асимметрий предусмотрены дополнительные индуктивные и емкостные нагрузки.
В основе изобретения лежит задача создать устройство для подключения по меньшей мере однофазной линии энергоснабжения к трехфазной сети энергоснабжения, которая обходится с по возможности меньшим числом мест разделения фаз, в частности, вообще без мест разделения фаз, чтобы достичь желательного снижения асимметрии.
Эта задача решается в соответствии с изобретением тем, что с по меньшей мере одной однофазной линией энергоснабжения и с точкой заземления соединено симметрирующее устройство.
В качестве точки заземления может служить обратный провод.
Посредством введения этого специального симметрирующего устройства впервые простым и экономичным образом стало возможным устранить асимметрии, которые возникают при переходе электрической энергии из трехфазной сети энергоснабжения переменного тока в одну или более однофазных линий энергоснабжения, в частности, независимо от состояния по меньшей мере одной однофазной линии энергоснабжения. Нежелательные токи в трехфазной сети переменного тока при этом компенсируются на вторичной стороне.
Симметрирующее устройство является, например, выпрямителем переменного тока. Например, этот выпрямитель переменного тока является трехфазным автономным выпрямителем переменного тока промежуточного контура напряжения.
Было обнаружено, что подобные выпрямители переменного тока особенно предпочтительно применять как симметрирующее устройство. За счет симметрирующего устройства предпочтительным образом в однофазные линии энергоснабжения вводятся компоненты тока, которые устраняют асимметрии.
Особым преимуществом является то, что обходятся со стандартными компонентами. Даже модернизация существующих устройств возможна быстрым и надежным способом.
Например, с входной стороны симметрирующего устройства расположена индуктивная нагрузка и емкостная нагрузка. За счет этого асимметрии могут быть устранены еще более экономичным образом.
Например, симметрирующее устройство является трехфазным, и индуктивная нагрузка включена между второй и третьей фазой, а емкостная нагрузка включена между первой и третьей фазой симметрирующего устройства. За счет этого достигается оптимальное использование.
Например, имеется только одна единственная однофазная линия энергоснабжения, и имеется только один единственный трансформатор, который является трехфазным, причем первая из трех выходных фаз трансформатора соединена с однофазной линией энергоснабжения, вторая из трех выходных фаз трансформатора соединена с первой фазой симметрирующего устройства, которое является трехфазным, и третья из трех выходных фаз трансформатора соединена с точкой заземления, и причем вторая фаза симметрирующего устройства соединена с однофазной линией энергоснабжения, и третья фаза симметрирующего устройства соединена с точкой заземления.
С помощью этой схемы достигается особое преимущество, состоящее в том, что больше не требуется никакого места разделения фаз. Кроме того, можно обойтись только с одним единственным трансформатором. За счет выбранного подключения симметрирующего устройства устраняются асимметрии.
Согласно другому примеру, имеются две однофазные линии энергоснабжения, разделенные местом разделения, и первая фаза симметрирующего устройства, которое является трехфазным, соединена с первой однофазной линией энергоснабжения, а вторая фаза симметрирующего устройства соединена со второй однофазной линией энергоснабжения, в то время как третья фаза симметрирующего устройства соединена с точкой заземления.
За счет этого достигается преимущество, состоящее в том, что необходимо только одно симметрирующее устройство, чтобы две отдельные однофазные линии энергоснабжения снабжать энергией при устранении асимметрий.
Исходя из этой схемы для двух разделенных местом разделения однофазных линий энергоснабжения, согласно первому примеру, предусмотрено, что имеется трансформатор, который является трехфазным, и что первая из трех выходных фаз трансформатора соединена с первой однофазной линией энергоснабжения, вторая из трех выходных фаз трансформатора соединена со второй однофазной линией энергоснабжения, и третья из трех выходных фаз трансформатора соединена с точкой заземления.
Например, имеется только один единственный трансформатор, который является трехфазным.
Достигается преимущество, заключающееся в том, что требуется только один трансформатор, чтобы две отдельные однофазные линии энергоснабжения снабжать энергией.
Например, имеются, по меньшей мере, два трансформатора, которые являются, соответственно, трехфазными и включены параллельно. За счет этого повышается готовность оборудования и/или производительность.
Трехфазный трансформатор может быть трансформатором со смещенными на 90о вторичными напряжениями или трансформатором Скотта.
Согласно второму примеру, предусмотрено, что имеются два трансформатора, которые являются, соответственно, двухфазными, и что первая из двух выходных фаз первого трансформатора соединена с первой однофазной линией энергоснабжения, а первая из двух выходных фаз второго трансформатора соединена со второй однофазной линией энергоснабжения, и что в каждом из двух трансформаторов соответствующая вторая из двух выходных фаз соединена с точкой заземления. Симметрирующее устройство может, таким образом, использоваться предпочтительно вместе с двухфазными трансформаторами.
Например, параллельно одному или другому из обоих двухфазных трансформаторов или обоим двухфазным трансформаторам включен дополнительный двухфазный трансформатор.
С помощью устройства, соответствующего изобретению, в частности, достигается преимущество, состоящее в том, что при энергоснабжении однофазных линий энергоснабжения из трехфазной сети энергоснабжения переменного тока простыми средствами надежным образом снижаются или даже совсем устраняются асимметрии. Также возможна модернизация существующих устройств. Устройство особенно подходит для снабжения энергией воздушного контактного провода участка железнодорожного пути.
Примеры выполнения устройства для подключения однофазной линии энергоснабжения к трехфазной сети энергоснабжения в соответствии с изобретением поясняются далее со ссылками на чертежи, на которых показано следующее.
Фиг.1 - устройство только с одной однофазной линией энергоснабжения без места разделения и с трехфазным трансформатором.
Фиг.2 - устройство с двумя однофазными линиями энергоснабжения, которые разделены местом разделения, и только с одним трехфазным трансформатором.
Фиг.3 - устройство с двумя однофазными линиями энергоснабжения, которые разделены местом разделения, и с двумя двухфазными трансформаторами.
Фиг.4 - симметрирующее устройство с дополнительными средствами для снижения асимметрий.
На чертежах одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые компоненты.
На фиг.1 к трехфазной сети 1 энергоснабжения на первичной стороне подсоединен трехфазный трансформатор 2. Первая выходная фаза 3 трансформатора 2 соединена с однофазной линией 4 энергоснабжения. От этой однофазной линии 4 энергоснабжения исходят подводящие линии 5, которые снабжают энергией воздушный контактный провод участка железнодорожного пути. Вторая выходная фаза 6 трансформатора 2 соединена с первой фазой 7 симметрирующего устройства 8, которое является трехфазным. Третья выходная фаза 9 трансформатора 2 соединена с точкой 10 заземления. Вторая фаза 11 симметрирующего устройства 8 соединена с однофазной линией 4 энергоснабжения, и третья фаза 12 симметрирующего устройства 8 соединена с точкой 10 заземления. С помощью этой схемы простым способом устраняются нежелательные асимметрии.
На фиг.2 и 3 представлены две однофазные линии 14, 15 энергоснабжения, разделенные посредством места 13 разделения. Первая фаза 11 симметрирующего устройства 8, которое является трехфазным, соединена с первой однофазной линией 14 энергоснабжения, и вторая фаза 11 симметрирующего устройства 8 соединена со второй однофазной линией 15 энергоснабжения. Третья фаза 12 симметрирующего устройства 8 соединена с точкой 10 заземления.
На фиг.2 единственный трехфазный трансформатор 16 на первичной стороне соединен с трехфазной сетью 1 энергоснабжения. Первая выходная фаза 17 трансформатора 16 соединена с первой однофазной линией 14 энергоснабжения. Вторая выходная фаза 18 трансформатора 16 соединена со второй однофазной линией 15 энергоснабжения. Третья выходная фаза 19 трансформатора 16 соединена с точкой 10 заземления. Параллельно трансформатору 16 могут быть подключены один или более подобных трансформаторов.
На фиг.3 представлены два двухфазных трансформатора 20 и 21. На первичной стороне первый двухфазный трансформатор 20 подключен ко второй и третьей фазе, а второй двухфазный трансформатор 21 - к первой и третьей фазе трехфазной сети 1 энергоснабжения. Первая выходная фаза 22 первого двухфазного трансформатора 20 соединена с первой однофазной линией 14 энергоснабжения. Соответственно, первая выходная фаза 23 второго двухфазного трансформатора 21 соединена со второй однофазной линией 15 энергоснабжения. У каждого из обоих двухфазных трансформаторов 20 и 21, соответственно, вторая выходная фаза 24 и 25 соединена с точкой 10 заземления. Симметрирующее устройство 8 может, таким образом, комбинироваться также с двухфазными трансформаторами 20 и 21, что особенно целесообразно при модернизации оборудования. Параллельно трансформаторам 20 и 21 или параллельно одному из обоих трансформаторов 20 и 21 могут быть подключены один или более подобных трансформаторов.
Фиг.4 показывает симметрирующее устройство 8, которое соответствует симметрирующему устройству 8, показанному на других чертежах, и для более экономичного устранения асимметрий связано с индуктивной нагрузкой 26 и с емкостной нагрузкой 27. Для этого индуктивная нагрузка 26 включена между второй фазой 11 и третьей фазой 12 симметрирующего устройства 8, в то время как емкостная нагрузка 27 включена между первой фазой 7 и третьей фазой 12 симметрирующего устройства 8.
С помощью устройства для подключения, по меньшей мере, одной однофазной линии 4, 14, 15 энергоснабжения к трехфазной сети 1 энергоснабжения переменного тока в соответствии с изобретением уменьшаются или даже предотвращаются нежелательные асимметрии сетевых токов и сетевого напряжения.
1. Устройство для подключения по меньшей мере одной однофазной линии (4, 14, 15) энергоснабжения, которая, в частности, снабжает энергией воздушный контактный провод участка железнодорожного пути, к трехфазной сети (1) энергоснабжения, причем по меньшей мере один трансформатор (2, 16, 20, 21) на первичной стороне соединен с сетью (1) энергоснабжения, а на вторичной стороне - с по меньшей мере одной однофазной линией (4, 14, 15) энергоснабжения и с точкой (10) заземления, причем с по меньшей мере одной однофазной линией (4, 14, 15) энергоснабжения и с точкой (10) заземления соединено симметрирующее устройство (8), которое является трехфазным автономным выпрямителем переменного тока промежуточного контура напряжения, отличающееся тем, что имеется только одна единственная однофазная линия (4) энергоснабжения, и что имеется только один единственный трансформатор (2), который является трехфазным, и что первая (3) из трех выходных фаз трансформатора (2) соединена с однофазной линией (4) энергоснабжения, вторая (6) из трех выходных фаз трансформатора (2) соединена с первой фазой (7) симметрирующего устройства (8), и третья (9) из трех выходных фаз трансформатора (2) соединена с точкой (10) заземления, и что вторая фаза (11) симметрирующего устройства (8) соединена с однофазной линией (4) энергоснабжения, и третья фаза (12) симметрирующего устройства (8) соединена с точкой (10) заземления.
2. Устройство для подключения по меньшей мере одной однофазной линии (4, 14, 15) энергоснабжения, которая, в частности, снабжает энергией воздушный контактный провод участка железнодорожного пути, к трехфазной сети (1) энергоснабжения, причем по меньшей мере один трансформатор (2, 16, 20, 21) на первичной стороне соединен с сетью (1) энергоснабжения, а на вторичной стороне - с по меньшей мере одной однофазной линией (4, 14, 15) энергоснабжения и с точкой (10) заземления, причем с по меньшей мере одной однофазной линией (4, 14, 15) энергоснабжения и с точкой (10) заземления соединено симметрирующее устройство (8), которое является трехфазным автономным выпрямителем переменного тока промежуточного контура напряжения,
отличающееся тем, что имеются две однофазные линии (14, 15) энергоснабжения, разделенные местом (13) разделения, и что первая фаза (7) симметрирующего устройства (8) соединена с первой однофазной линией (14) энергоснабжения, а вторая фаза (11) симметрирующего устройства (8) соединена со второй однофазной линией (15) энергоснабжения, и третья фаза (12) симметрирующего устройства (8) соединена с точкой (10) заземления.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что имеется трансформатор (16), который является трехфазным, и что первая (17) из трех выходных фаз трансформатора (16) соединена с первой однофазной линией (14) энергоснабжения, вторая (18) из трех выходных фаз трансформатора (16) соединена со второй однофазной линией (15) энергоснабжения, и третья (19) из трех выходных фаз трансформатора (16) соединена с точкой (10) заземления.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что имеется только один единственный трансформатор (16), который является трехфазным.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что имеются по меньшей мере два трансформатора (16), которые являются соответственно трехфазными и включены параллельно.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что имеются два трансформатора (20, 21), которые являются соответственно двухфазными, и что первая (22) из двух выходных фаз первого трансформатора (20) соединена с первой однофазной линией (14) энергоснабжения, и первая (23) из двух выходных фаз второго трансформатора (21) соединена со второй однофазной линией (15) энергоснабжения, и что в каждом трансформаторе (20, 21) соответствующая вторая (24, 25) из двух выходных фаз соединена с точкой (10) заземления.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что параллельно одному или другому из обоих двухфазных трансформаторов (20, 21) или обоим двухфазным трансформаторам (20, 21) включен по меньшей мере один дополнительный двухфазный трансформатор.
8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что с входной стороны симметрирующего устройства (8) расположена индуктивная нагрузка (26) и емкостная нагрузка (27).
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что индуктивная нагрузка (26) включена между второй фазой (11) и третьей фазой (12), и емкостная нагрузка (27) включена между первой фазой (7) и третьей фазой (12) симметрирующего устройства (8).
