4.Семиобмоточный симметрирующий трансформатор

Для вновь электрифицируемых участков железных дорог предлагаются системы тягового электроснабжения(СТЭ) повышенного напряжения, включающие в свой состав опорные тяговые подстанции (ТП) с симметрирующим трансформаторами по схеме Скотта и промежуточные ТП напряжением 85..110 кВ [1]. Схема одного из вариантов такой СТЭ показана на рис. 1.

Рис.1. СТЭ повышенного напряжения с симметрирующими трансформаторами

Опорная (питающая) тяговая подстанция в этой системе – единственное звено, связывающее сеть общего назначения 220 (110) кВ с сетью тягового электроснабжения. Питающая подстанция оборудована симметрирующими трансформаторами мощностью 63..80 МВА. Тяговая сеть состоит из двухпроводных линий левого и правого плеч (напряжение между проводами 93,9 – 94 кВ), промежуточных подстанций (ОТП) с однофазными трансформаторами мощностью 16 – 25 МВА (в зависимости от объемов перевозок и расстояний между питающими тяговыми подстанциями). Двухпроводные линии предполагается прокладывать по опорам контактной сети. При необходимости тяговая сеть на стороне 27,5 кВ может быть усилена экранирующим и усиливающим проводами.

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений симметрирующего трансформатора

От опорной подстанции получают питание контактная сеть на 27,5 кВ и продольные линии электроснабжения на 94 кВ. В варианте рис. 1 в схеме симметрирующего трансформатора тяговой подстанции (СТТП) на стороне тяги сочленены две подобные друг другу симметрирующие структуры соединений обмоток (рис.2). Первая с выводами 1, 3, 5 представляет собой схему СТТП, предложенную МИИТ для замены трансформаторов на существующих тяговых подстанциях. Здесь напряжения между выводами 1 – 5 и 3 – 5 равны 27,5 кВ и сдвинуты по фазе на 90°.

Вторая структура (выводы 2, 4, 5) подобна первой, имеет с ней общий вывод 5, соединяемый с рельсами (землей). Напряжения между выводами 2 – 5 и 4 – 5 предусматривают равными кВ, чтобы обеспечить уровень изоляции одного из проводов двухпроводных линий по отношению к земле (вывод 5) в пределах 115 кВ. Напряжение между проводами двухпроводной линии, получающей питание от выводов 1 и 2, составляет 93,9 кВ, между выводом 1 и землей — 27,5 кВ, между выводом 2 и землей — 66,4 кВ. Напряжение между выводами 3 и 4 равно 93,9 кВ, между выводом 3 и землей — 27,5 кВ, между выводом 4 и землей — 66,4 кВ. Напряжения между выводами 1 – 2 и 3 – 4 сдвинуты по фазе на 90°, что обеспечивает симметрирующий эффект трансформатора. Симметрирующий эффект этого СТТП соответствует кривой 3 на рис. 1.?

Схема соединений катушек трансформатора, соответствующая рис. 2, изображена на рис. 3 (стрелками показаны направления векторов напряжений). Катушки 27.5 кВ соединены в треугольник и две неполных звезды. Номинальные напряжения катушек указаны на рис. 3. Подсистема 66.4 кВ включает катушки на 34.37 кВ и 19.84 кВ. В текущей версии программного комплекса максимальное число обмоток трансформатора равно пяти, поэтому симметрирующие трансформаторы моделируются двумя четырехобмоточными трансформаторами мощностью по 40 МВА каждый.

Рис. 3. Схема соединений катушек симметрирующего трансформатора