Автоматизация систем электроснабжения. Электроснабжение, защита и автоматика устройств СЦБ. Учебное пособие

ного напряжения U1 = 9,45–11 кВ можно обеспечить только за счет соответствующего переключения отпаек вторичной обмотки трансформатора.

U1 = 9 кВ

Рис. 3.6. Внешние характеристики трансформатора ОЛ-1,25/10

51

I2 = 0,5I2н

Рис. 3.7. Графики изменения выходного напряжения трансформатора

52

Рассмотрим влияние остальных трансформаторов, входящих в систему электроснабжения устройств СЦБ. Структурная схема их подключения от энергосистемы до сигнальной точки СЦБ приведена на рис. 3.8, а, а эквивалентная схема соединения их внутренних сопротивлений показана на рис. 3.8, б.

Рис. 3.8. Схема подключения трансформаторов в системе электроснабжения (а) и эквивалентная схема соединения их комплексных сопротивлений (б)

для трех значений тока нагрузки

53

Энергосистема

где UБ – ступень напряжения, для которого определяется данное сопротив-

ление (UБ = 0,22 кВ); Uср – напряжение энергосистемы (Uср = 115 кВ); Iк max, min – ток короткого замыкания.

Для тока Iк max = 10 кА практический расчет сопротивления дает:

Головной трансформатор TV1

где Sнт1 – номинальная мощность головного трансформатора TV1; Uк – напряжение короткого замыкания TV1.

Для трансформатора типа ТДН-16000/110 (Sнт1 = 16 МВ∙А и Uк = 10,5 %) получим:

Трансформатор собственных нужд TV2

54

Для трансформатора ТМ-400/10 (Sнт2 = 0,4 МВ∙А, Uк2 = 4,5 % и мощ-

ности Ркз = 0,0055 МВт):

Трансформатор СЦБ TV3. Для этого трансформатора расчетные выражения остаются теми же, что и для трансформатора собственных нужд TV2.

Для трансформатора ТМ-63/10 (Sнт3 = 0,063 МВт, Uкз3 = 4,5 % и мощ-

ности Ркз3 = 0,00128 МВт):

Трансформатор сигнальной точки СЦБ TV4. Для этого трансфор-

матора расчетные выражения те же, что и для трансформатора собственных нужд TV2.

При использовании трансформатора ОЛ-1,25/10 со следующими па-

раметрами: Sнт4 = 0,00125 МВт, Uк4 = 6 % и Ркз4 = 0,00006 МВт:

Сумма составляющих индуктивного и активного сопротивлений трансформаторов схемы (рис. 3.8 а, б) составит:

55

Очевидно, что эти величины являются значимыми для обеспечения требуемых норм напряжения на входах сигнальных точек СЦБ.

Втабл. 3.4 приведены обобщенные выражения для расчета величин сопротивлений трансформаторов, а в табл. 3.5 – выражения для расчета сопротивлений источников питания и ВЛ СЦБ. Они используются при проектировании систем электроснабжения устройств СЦБ.

Вэквивалентных схемах систем электроснабжения, приведенных на рис. 3.1, 3.2 и 3.4, показано, что устройства СЦБ подключаются непосред-

ственно к выходным обмоткам однофазных трансформаторов через низковольтные кабельные вставки длиной от 30 до 300 м. Другими словами, между выходной обмоткой однофазного трансформатора и потребителем (аппаратурой СЦБ) появляется дополнительный Т-образный четырехполюсник, обладающий последовательным активно-индуктивным и параллельным емкостным сопротивлениями.

В цепи электропитания аппаратуры сигнальной точки по напряжению 220 В включена обмотка аварийного реле и автоматические предохранители АВМ, что обусловливает появление дополнительного последовательного активно-индуктивного сопротивления. Практически это приводит к тому, что в цепи электропитания между выходной обмоткой трансформатора и реальными входами приборов-потребителей появляется дополнительное падение напряжения, величина которого находится в пределах Uдоп = (2−10) В.

56

57

58

Эквивалентно это приводит к большей степени снижения внешних характеристик суммарного источника напряжения (трансформатор ОЛ + соединительные цепи выходной обмотки с приборами-потребителями) при увеличении коэффициента нагрузки Kн (см. рис. 3.6), что обусловливает бóльшую нестабильность напряжения на входах приборов-потребителей сигнальных точек СЦБ.

Наклон внешних характеристик трансформатора (см. рис. 3.6) определяет его выходное сопротивление:

Если принять, что входное напряжение U1 трансформатора неизменно, то изменение напряжения Uпп на входах устройств СЦБ можно приближенно определить как

где Iпп max и Iпп min – максимальное и минимальное значения тока, потребляемого приборами-потребителями сигнальной точки СЦБ; Zдоп – сопротивление, обусловленное наличием соединительной линии от трансформатора до релейного шкафа СЦБ и внутренних и упомянутых соединений в шкафу.

Реальная величина тока, потребляемого сигнальной точкой СЦБ, составляет Iпп = 3–5 А, причем наибольшим потреблением тока из суммарного Iпп обладают рельсовые цепи – ток IРЦ. Как показано в разделе 2, рельсовые цепи имеют два основных режима работы: нормальный и шунтовой. Шунтовой режим РЦ характеризуется наличием подвижного состава на рельсовой цепи, причем нахождение колесных пар непосредственно на питающем конце РЦ эквивалентно короткому замыканию питающего конца,

тогда ток IРЦ = IРЦ max. В нормальном режиме работы при IРЦ = IРЦ min отношение максимального тока к минимальному лежит в пределах двух–

четырех и более. Причем это отношение в значительной степени зависит от наличия или отсутствия атмосферных осадков, типа РЦ, сезона, состояния верхнего строения пути и др.

59

Таким образом, при наличии относительно большой величины тока Iпп, который значительно больше токов, протекающих в ВЛ СЦБ, и его значительных изменений как в процессе эксплуатации и при движении поездов нестабильность напряжения на входе приборов-потребителей будет в значительной степени зависеть от параметров вторичной стороны трансформатора системы электроснабжения. В некоторых практических случаях выход напряжения питания сигнальных точек за допустимый нижний предел обусловлен именно этими факторами (см. статистические данные, приведенные в разделе 1).

60