1.2.6. Схемы подключения группы тяговых подстанций к линии электропередач

Требования к схеме подключения предъявляются следующие

обеспечение возможности параллельной работы на контактную сеть смежных тяговых подстанций;

создание равномерной загрузки линии электропередачи.

Если питание ЛЭП одностороннее, то цикл из трех подстанций с разным чередованием фаз обеспечивает их равномерную нагрузку на участке между источником электрической энергии и первой подстанцией (рис.1.11). Генераторы электрической станции будут работать в нормальном режиме симметричной нагрузки. Потери мощности напряжения ЛЭП уменьшаются из-за уменьшения неравномерности нагрузки.

Рассмотрим схемы подключения тяговых подстанций к ЛЭП (см. рис. 1.11).

Подстанция № 1. В данном случае зажим трансформатора «А_т» присоединяется к фазе А, а два других – «В_т» и «С_т» – к фазам В и С соответственно. При таком подключении подстанция обозначается I типа. Построим векторную диаграмму для этой подстанции (рис. 1.12).

Отстающая фаза _ас > _а. Следовательно, ток I_ас сдвинут током I_b соседнего плеча в сторону отставания. Потребление реактивной мощности увеличивается (по отстающей фазе), что приводит к уменьшению напряжения в ней.

Опережающая фаза _cb < _b. Следовательно, ток I _a сдвигает вектор тока I _cb в сторону опережения. Потребление реактивной мощности снижается, напряжение увеличивается.

Из сказанного следует, что из трех фаз менее нагружена одна – средняя – В.

Подстанция № 2. Зажим трансформатора «В_т» будет присоединен не к одноименной фазе, а к фазе С, которая и будет фактической фазой. Все фидерные зоны получат питание от точек «а» и «b», но в выборе фазы для питания мы уже не свободны после того, как выбрали схему питания от первой тяговой подстанции.

Построим векторную диаграмму (рис. 1.13). У второй подстанции изменилась последовательность фаз. Если у первой подстанции она была АВС (подстанция I типа), то у второй стала АСВ (подстанция II типа). Теперь менее загруженной фазой будет фаза С.

Подстанция № 3. Питание третьей зоны от подстанции № 2 возможно только от точки «b» (см. рис. 1.11). От подстанции № 3 питание этой зоны также должно быть от точки «b». Следовательно, все нечетные зоны будут получать питание от точек «b» и все четные – от точек «а».

Построим векторную диаграмму (рис. 1.14). Напряжение между контактными проводами и рельсами будет положительным на четных участках, а на нечетных – отрицательным, т. е. либо совпадающим по фазе с напряжением одной из фаз ЛЭП, либо противоположным ему. Для подстанции № 3 менее загруженной фазой оказывается фаза А. Последовательность фаз будет САВ (подстанция III типа).

Рис. 1.12. Векторная диаграмма напряжений и токов для подстанции № 1

Рис. 1.13. Векторная диаграмма напряжений и токов для подстанции № 2

Рис. 1.14. Векторная диаграмма напряжений и токов для подстанции № 3

Порядок чередования наименее загруженных фаз ЛЭП будет определяться количеством подстанций на участке и схемой питания тяговой сети.

При двухстороннем питании ЛЭП используются циклы, кратные трем (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Подключение к ЛЭП тяговых подстанций разных типов

при двухстороннем питании

К сожалению, подключение группы тяговых подстанций к линии электропередачи с использованием чередования фаз не решает всей проблемы несимметрии тока и напряжения. Эти вопросы будут рассмотрены особо.