книги из ГПНТБ / Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока

очень широком диапазоне. При этом углы сдвига между напряжением и нагрузками плеч питания лежат в широких пределах 15 — 85° эл.

Синхронно снятые данные автономного участка электроснаб­ жения позволили выявить все энергетические показатели не только тяговых подстанций, но и сети внешнего электроснабжения, а также оценить симметрирующий эффект схемы полного «винта», соотно­ шение потерь мощности во всех звеньях сети внешнего электро­ снабжения по симметричным составляющим нагрузок и полные потери мощности. Все эти расчеты были выполнены на БЭСМ-4*.

На рис. 1-7 приведены выкопировки из графиков формирования токов прямой и обратной последовательностей на подстанциях / и 2. Представленные здесь графики формирования активных и ре-

* Алгоритм расчетов был подготовлен инж . Л . Ф. 3 а б е л о в о й, про­ грамма — инж . В . А. Л и к у е в ы м.

10

активных составляющих токов прямой последовательности (ТПП) этих подстанций (Re/n , Re/1 2 , ІтІи, /гп/і2 соответственно) показы­ вают, что эти составляющие одного порядка и, более того, во многих случаях мало отличаются друг от друга. Это дополнительно сви­ детельствует о существенном влиянии реактивных составляющих токов прямой последовательности на модули токов питающей сети и, следовательно, на потери энергии и напряжения в этом звене. Значительная разница между модулями токов прямой последова­

оказываются в подавляющем большинстве случаев по модулю рав­

На рис. 1-8 внизу представлены графики формирования токов прямой и обратной последовательностей на участках 2—4, 4—5, 5—0 сети внешнего электроснабжения, представляющих собой одну из параллельных ветвей всей рассматриваемой сети. Анализ этих графиков показывает, что активные и реактивные составляющие от участка к участку по мере приближения к питающему центру почти арифметически суммируются, существенно возрастая на головных участках. ТОП благодаря симметрирующему эффекту «винта» от участка к участку по модулю не возрастают, однако между подстан­ циями 3 и 4, а также между подстанцией 6 и питающим центром (участок 6—0), т. е. в узлах полного симметрирования, они не ста­ новятся равными нулю, оставаясь по модулю примерно равными ТОП одиночной подстанции. Большое влияние оказывают реактив­ ные составляющие ТПП на модули полных токов на участках сети, особенно оно возрастает на головных участках.

Для иллюстрации влияния ТОП и активных и реактивных со­ ставляющих ТПП на энергетические показатели электрической тя­ ги на рис. 1-9 и 1-10 приведены графики потерь мощности в одной

Ii

из параллельных ветвей сети внешнего электроснабжения участка (/—2, 2—4, 4—5, 5—0), вызванных отдельно активными и реак­ тивными составляющими ТПП (см. рис. 1-9) и ТОП (см. рис. 1-10). Как видно из рис. 1-9, потери активных и реактивных составляющих ТПП по участкам соизмеримы, причем на отдельных участках по­ тери от реактивных составляющих этих токов (APim /, а—\)) ока­ зываются большими, чем от активных составляющих (АРя>е/, (,•_ ,•)). Потери мощности от ТОП на тех же участках (см. рис. 1-10) ока­ зываются благодаря симметрирующему эффекту «винта» более уме­ ренными. Однако эти потери в тяговых трансформаторах остаются неизменными и общие потери мощности на участке оказываются всетаки значительными. В табл. 1-2 приведены средние значения по­ терь мощности по участкам сети внешнего электроснабжения от

(без учета потерь мощности в трансформаторах тяговых подстанций). Потери в трансформаторах составили 177 кет. Общие потери энер­ гии по участку электроснабжения достигают (до шин 27,5 кв под­ станций) 24 549 ООО квт-ч в год, что составляет 5,6% от мощности, потребляемой электровозами. Данные табл. 1-2 показывают, что

экономически целесообразными оказываются капитальные затраты только на симметрирование нагрузок по участку, если эти затраты не превышают 126 480 руб. (без учета снижения потерь энергии в тяговых трансформаторах при исключении в них ТОП). Еще более ощутимый экономический эффект обеспечивает компенсация реак­ тивных составляющих ТПП. Как видно из табл. 1-2, компенсация этих токов с одновременным симметрированием тяговых нагрузок обеспечивает снижение потерь мощности в сети внешнего электро­ снабжения участка на 53,25%, т. е. более чем вдвое. В экономиче­

паемости экономически целесообразными становятся капитальные затраты на устройства симметрирования и компенсацию в пределах до 1,27 млн. руб. При этом не учитывался одновременный эффект от повышения напряжения в тяговой сети и увеличения скоростей движения поездов.

Анализ данных табл. 1-2 показывает, что на участках питающей сети, примыкающих к наиболее удаленным от источника питания подстанциям, потери мощности от ТОП соизмеримы с потерями от ТПП (участки 1—2, 2—3, 2—4). По мере приближения к питающему центру потери от ТПП растут в квадратичной зависимости от прак-

16

ричным. Именно поэтому при разработке автоматической системы управления (АСУ) электроснабжением [71, 74] следует определить целесообразность установки на головных подстанциях симметрич­ ных трехфазных регулируемых статических компенсаторов, рабо­ тающих в режиме Q l T P = 0. Здесь под Q 1 T P подразумевается сумма транзитной реактивной мощности прямой последовательности и реактивной мощности прямой последовательности данной подстан­ ции. Такие компенсаторы наиболее целесообразно присоединять непосредственно к шинам питающего напряжения головных под­ станций.

Следует учитывать, что уровень потребления Q 1 T p на головных подстанциях меняется значительно менее резко, чем на каждой из подстанций участка (см. рис. 1-8, 1-9). Это создает лучшие условия для управления генерируемой статическими компенсаторами реак­ тивной мощности. Естественно, что этот вариант следует рассмотреть не изолированно, а совместно с рассматриваемыми в данной работе другими устройствами повышения качества энергии в тяговой сети.

2. Качество энергии при наличии средств его повышения

После выполнения описанных выше экспериментов на шести под­ станциях участка дополнительно были исследованы средства повы­ шения качества энергии: поперечная компенсация на одной из под­ станций и продольная компенсация, включенная в плечо отстающей фазы на другой подстанции.

на 3-ю гармонику обеспечивает практическое шунтирование 3-й гармоники.

в тяговой сети, на качество кривых тока и напряжения . Так же как при иссле­ довании УК, во всех характерных режимах электрические величины осциллографировались при одновременном фотографировании шкал приборов, измерявших эти же величины. Исследования вели при раздельном питании контактной сети на плече отстающей фазы. Сопротивление П Е К составляло 5,5 ом. Д л я обеспечения сопоставимости результатов при наличии и отсутствии П Е К исследования выполняли в таком порядке. Сначала осциллографировали

лом в 30 сек повторно осциллографировали. При этом интервалы между смеж­ ными осциллограммами выбирали такие, чтобы получить осциллограммы

18