Содержание к диссертации
Введение
1. Методика исследования эффективности регулирования напряжения в тяговой сети системы 2x25 кВ линейными автотрансформаторами 11
1.1. Постановка задачи исследования 11
1.2. Расчет токораспределения в системе электроснабжения 2x25 кВ с регулированием напряжения на автотрансформаторах 13
1.3. Расчет относительного теплового износа изоляции обмоток автотрансформаторов и тяговых трансформаторов при регулировании напряжения в системе 2x25 кВ 37
1.4. Алгоритм имитационной модели системы 2x25 кВ с регулированием напряжения в тяговой сети... 44
2. Анализ процесса регулирования напряжения в тяговой сети системы 2x25 кВ путем изменения коэффициентов трансформации автотрансформаторов 53
2.1. Процесс регулирования напряжения при отсутствии поездной нагрузки 53
2.2. Регулирование напряжения в системе 2x25 кВ автотрансформаторами в режиме нагрузки 59
2.3. Количественные характеристики регулирования напряжения на автотрансформаторных пунктах... 72
2.4. Выводы по разделу 89
3. Экспериментальные исследования регулирования напряжения в системе электроснабжения 2x25 кВ . ...92
3.1. Исследование точности методики расчета токо-распределения на однопутном участке 92
3.2. Исследование эффективности регулирования на магистральном двухпутном участке системы 2x25 кВ 95
3.3. Выводы по разделу 119
4. Экономическая эффективность регулирования напряжения в системе электроснабжения 2x25 кВ .123
5. Исследование эффективности регулирования напряжения в системе 2x25 кВ автотрансформаторами на примере конкретных фидерных зон 127
5.1. Эффективность автоматического регулирования напряжения на автотрансформаторных пунктах.. 127
5.2. Эффективность регулирования напряжения на автотрансформаторных пунктах путем неавтоматического изменения коэффициентов трансформации автотрансформаторов .132
5.3. Выводы по разделу.. 150
Заключение 152
Список использованных источников ; .155
- Расчет токораспределения в системе электроснабжения 2x25 кВ с регулированием напряжения на автотрансформаторах
- Регулирование напряжения в системе 2x25 кВ автотрансформаторами в режиме нагрузки
- Исследование эффективности регулирования на магистральном двухпутном участке системы 2x25 кВ
- Эффективность регулирования напряжения на автотрансформаторных пунктах путем неавтоматического изменения коэффициентов трансформации автотрансформаторов
Введение к работе
В принятых ХХУІ съездом КПСС "Основных направлениях экономического и социального развития на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года" /I/ подчеркивается: "Основное задачей транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение эффективности и качества работы транспортной системы".
Грузооборот железных дорог возрастет в одиннадцатой пятилетке в среднем по стране на 14-15$, а на дорогах Сибири, Дальнего Востока и Целинной железной дороге - на 19-20$. В одиннадцатой пятилетке намечено электрифицировать свыше 6 тысяч километров наиболее грузонапряженных линий, из них свыше 5 тысяч километров - на переменном токе промышленной частоты.
Постоянный рост грузооборота советских железных дорог, повышение весовых норм поездов заставляют искать пути усиления устройств электроснабжения даже на дорогах переменного тока. К таким мероприятиям относятся, например, подвеска усиливающего провода и применение продольной емкостной компенсации.
Однако на наиболее грузонапряженных участках сама величина номинального напряжения тяговой сети 25 кВ оказывается неэкономичной с точки зрения потерь напряжения и электроэнергии. Поэтому в ряде стран идут на передачу энергии к поездам при более высоком напряжении, например, 50 кВ /2/.
На дорогах нашей страны применение системы электроснабжения с повышенным напряжением экономически нецелесообразно, так как это означало бы появление при большой протяженности уже существующей системы переменного тока 25 кВ еще одной (третьей) системы электрической тяги с созданием электрооборудования ЭПС нового класса напряжения, устройством станций стыкования и усилением изоляции контактной сети / 3 /.
Увеличение напряжения, при котором передается электроэнергия С или большая ее часть), с сохранением существующих типов электроподвижного состава ж электрооборудования достигается путем применения трехпроводной системы электроснабжения с автотрансформаторами - системы 2x25 кВ, которая внедрена в нашей стране на Московской и Белорусской железных дорогах. Б одиннадцатой пятилетке по этой системе будут электрифицированы участки Горьковской и Целинной железных дорог.
В этой системе Срис.В.1) электротяговая сеть питается от расщепленных вторичных обмоток тяговых трансформаторов с номинальным напряжением каждой секции вторичной обмотки 27,5 кВ. Вторичная обмотка подключается к шинам контактной сети и питающего провода, а ее средняя точка - к рельсовой цепи. Напряжение между каким-либо проводом тяговой сети и рельсом 27,5 кВ, а между контактным и питающим проводами - 55 кВ. Расположенные в зоне между подстанциями автотрансформаторы включены первичными обмотками на напряжение 50(55) кВ, а вторичными - на напряжение 25 кВ контактной сети. Таким образом, к автотрансформаторам электроэнергия подводится напряжением 50 кВ, а к электровозам - напряжением 25 кВ, что позволяет использовать в этой системе обычный электроподвижной состав однофазного переменного тока 25 кВ.
Передача электроэнергии на большей части фидерной зоны повышенным напряжением уменьшает потери напряжения до токоприемников ЭПС и приводит, следовательно, к увеличению пропускной способности участка. За счет меньших токов (при одинаковой тяговой нагрузке) происходит снижение потерь энергии в элементах системы электроснабжения 2x25 кВ по сравнению с системой 25 кВ.
Существенным преимуществом системы 2x25 кВ является наличие третьего самостоятельного элемента электротяговой сети -питающего провода, ток которого находится в противофазе с током контактной сети. Это обстоятельство позволяет уменьшить влияние тяговой сети на линии связи /3,5/.
Впервые трехпроводная схема питания дорог переменного тока была применена в США в 1913 году при напряжении 2x11 кВ /4,5,6/. Система 2x25 кВ применена на Японских железных дорогах. Отличительной особенностью тяговой сети 2x25 кВ Японских железных дорог является отсутствие соединения рельсовых цепей со средними точками вторичных обмоток трансформаторов /3/, что имеет особое значение для токораспределения и регулирования напряжения в тяговой сети.
Для повышения пропускной способности участка в 1913 году в США было применено напряжение между питающим проводом и рельсом 22 кВ при напряжении в контактной сети II кВ /6,7/. Этот способ повышения качества электроэнергии основан на снижении приведенного сопротивления тяговой сети.
Следует отметить, что предварительные исследования, проведенные в Московском институте инженеров железнодорожного транспорта (МИИТ) /8,9,10,11,12,13,14,15/, Всесоюзном научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) Д6,17,18/, Ростовском институте инженеров железнодорожного транспорта (РИШТ) /19,20/, Омском институте инженеров железнодорожного транспорта (ОмИИТ) /21/, а также экспериментальные исследования на действующих участках /22,23,24/ позволяют сделать вывод о достаточно высоких энергетических показателях системы электроснабжения 2x25 кВ.
В нашей стране впервые в мировой практике система 2x25 кВ применяется с регулированием напряжения в тяговой сети на автотрансформаторах. При таком способе регулирования система электроснабжения 2x25 кВ получает дополнительную по отношению к обычной системе 25 кВ возможность повышения напряжения в тяговой сети - путем изменения коэффициентов трансформации автотрансформаторов ( см.рис.Б.I). Основная идея этого способа регулирования заключается в том, что напряжение в средней части фидерных зон при двустороннем питании или в конце консоли при одностороннем питании может быть повышено без повышения напряжения на шинах подстанций. Это могло бы позволить располагать тяговые подстанции на большие расстояния друг от друга и облегчить пропуск поездов при вынужденных режимах работы системы электро снабжения.
Однако при анализе эффективности такого способа регулирования необходимо учесть, что повышение в этом случае напряжения сопровождается протеканием уравнительных токов в контурах, образованных проводами тяговой сети, рельсами и обмотками автотрансформаторов, и перераспределением нагрузки между элементами системы электроснабжения, что приводит к увеличению потерь мощности в системе 2x25 кВ и к дополнительной нагрузке автотрансформаторов.
С другой стороны, стоимость автотрансформаторов для системы 2x25 кВ, оборудованных устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), примерно в два раза выше стоимости автотрансформаторов без этих устройств ДЗ/.
Состояние теоретических разработок системы 2x25 кВ в момент внедрения ее в СССР (а отсюда и методов расчета) было таково, что определение надежности работы и экономичности этой системы с достаточной точностью не представлялось возможным. Поэтому исследование эффективности системы 2x25 кВ с регулированием напряжения на автотрансформаторах, потребовавшее достаточно детального анализа работы системы электроснабжения, удалось выполнить уже после ее внедрения.
Целью настоящей диссертации являлось исследование эффективности регулирования напряжения путем изменения коэффициентов трансформации автотрансформаторов и оценка возможностей дальнейшего усиления такой системы.
Работа выполнялась на кафедре "Энергоснабжение эл.ж.д." МИИТа. Экспериментальная часть работы проводилась на Московской железной дороге и включает в себя проверку методики исследования и подтверждение результатов выполненных ранее теоретических разработок.
Диссертация состоит из введения, 5 разделов и заключения.
Во введении показана актуальность и дана краткая характеристика диссертационной работы.
В первом разделе приведена методика исследования эффективности регулирования напряжения в тяговой сети системы 2x25 кВ.
Во втором разделе рассмотрены процессы в системе электроснабжения 2x25 кВ, протекающие при изменении коэффициентов трансформации автотрансформаторов и исследованы возможные пределы повышения напряжения при этом способе регулирования в различных режимах работы системы электроснабжения.
В третьем разделе изложены результаты экспериментального исследования эффективности регулирования напряжения в тяговой сети на автотрансформаторных пунктах на магистральном двухпутном участке.
В четвертом разделе даны соображения к тезснико-экономическому сравнению вариантов с регулируемыми и нерегулируемыми автотрансформаторами.
Пятый раздел содержит подтверждение полученных в предыдущих разделах выводов на примере действующих и проектируемых участков системы электроснабжения 2х25кВ.
На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:
- вывод о низкой эффективности регулирования напряжения на автотрансформаторных пунктах и о целесообразности производства автотрансформаторов для системы 2х25кВ без устройств РШ;
- имитационная модель системы электроснабжения 2х25кВ;
- метод расчета токораспределения в тяговой сети системы 2х25кВ с регулированием напряжения на трансформаторах и автотрансформаторах;
- способ расчета ограничений пропускной способности участка по устройствам системы электроснабжения 2х25кВ;
- анализ процессов в тяговой сети, происходящих при изменении коэффициентов трансформации автотрансформаторов при существующих в СССР схемах системы 2х25кВ.
Расчет токораспределения в системе электроснабжения 2x25 кВ с регулированием напряжения на автотрансформаторах
Электротяговая сеть системы 2x25 кВ представляет собой совокупность магнитно и гальванически связанных контуров, образованных проводами тяговой сети, рельсами и обмотками автотрансформаторов. Расчет токораспределения в этой системе даже при постоянстве коэффициентов трансформации автотрансформаторов представляет собой сложную и трудоемкую задачу.
Изменение Лат при регулировании напряжения делает возможным расчет токораспределения в системе электроснабжения 2x25 кВ только путем описания схемы замещения одной или нескольких фидерных зон системой уравнений и определение токов и напряжений в тяговой сети в результате ее решения. Исследование эффективности регулирования напряжения в системе электроснабжения 2x25 кВ выдвигает следующие требования к методу расчета токораспределения в тяговой сети: 1. Модель участка железной дороги должна воспроизводить токораспределение на нескольких фидерных зонах одновременно, с учетом присоединения трансформаторов к разным фазам линии электропередачи и с учетом взаимного влияния фидерных зон. 2. Модель должна воспроизводить любое количество автотрансформаторов на каждой зоне, разные подвески по путям и разные схемы питания путей на фидерных зонах. 3. Коэффициенты трансформации автотрансформаторов и тяговых трансформаторов могут принимать любые не связанные друг с другом значения и в процессе моделирования изменяться автоматически. 4. Между любыми элементами тяговой сети могут находиться установки поперечной компенсации реактивной мощности, в рассечку каждого провода могут быть включены установки продольной емкостной компенсации и любой участок может быть разомкнут. 5. Коэффициент мощности каждого электровоза, находящегося в режиме тяги, должен определяться с учетом эквивалентной индуктивности питающей электросистемы и взаимного расположения нагрузок. 6. Число поездов в процессе имитационного моделирования может изменяться от нуля до величины порядка нескольких десятков. Анализ имеющихся методов расчета тяговых сетей 2x25 кВ, основанных на решении дифференциальных уравнений /35,36/, показал, что создание и использование в имитационной модели подобного метода, отвечающего всем перечисленным требованиям, на сегодняшний день практически невозможно. Это вынуждает идти по пути упрощения модели. Наиболее целесообразным является введение допущения о синусоидальном характере изменения во времени токов и напряжений в тяговой сети. Замена реальных кривых токов и напряжений в элементах системы электроснабжения 2x25 кВ эквивалентными синусоидами позволяет перейти от системы дифференциальных уравнений, описывающих схему замещения участка к системе алгебраических уравнений с комплексными коэффициентами /37/.
Дальнейшее упрощение расчета токораспределения в системе 2x25 кВ, например, путем использования приближенных аналитических выражений Д2,22,38,39,40,41,42/ представляется в случае регулирования напряжения на автотрансформаторах нецелесообразным по причине, указанной автором в ДЗ/, а именно - токи в проводах тяговой сети не могут быть представлены в виде суммы нагрузочных токов, рассчитанных при Лат = 2, и уравнительных токов при отсутствии нагрузки. Это обстоятельство делает возможным создание только чрезвычайно грубых упрощенных методов расчета, сопряженных с большими погрешностями в определении токов и напряжений в элементах системы электроснабжения.
Таким образом, наиболее приемлемым способом расчета токораспределения в тяговых сетях 2x25 кВ с регулированием напряжения на автотрансформаторах, отвечающим вышеприведенным требованиям, представляется способ составления и решения на ЭВМ системы линейных алгебраических уравнений с комплексными коэффициентами.
Регулирование напряжения в тяговой сети 2x25 кВ путем изменения #я применено на советских железных дорогах впервые в мировой практике, поэтому к моменту внедрения в нашей стране системы 2x25 кВ методы расчета таких тяговых сетей отсутствовали.
Первая методика расчета токораспределения на однопутном участке системы 2x25 кВ с изменяющимся /гат была разработана в 1976 г. в МИИТе к.т.н. Ю.А.Черновым /43/. Разработанные впоследствии во ВНИИЖТе /27,44/ и ОмИИТе /45/ метода расчета токораспределения на однопутном участке системы 2x25 кВ так же, как и /43/ рассматривали одну тяговую нагрузку с последующим применением метода наложения.
Методика /45/, кроме того, основывается на чрезвычайно грубом допущении о равенстве э.д.с. общих обмоток всех автотрансформаторов э.д.с. соответствующей секции вторичной обмотки тягового трансформатора.
Разработанная автором методика расчета токораспределения на однопутном участке системы 2x25 кВ /46/, используя схему замещения, предложенную в работе /43/, включает в себя чрезвычайно актуальное для решения поставленной задачи предложение проф. Г.Г.Марквардта и к.т.н. Э.С.Бржозовского /47/ - разноску поездной нагрузки на узлы, образованные подключением к тяговой сети трансформаторов и автотрансформаторов. Методика /46/ в отличие от /27,45/ позволяет воспроизводить неодинаковые напряжения полуобмоток тяговых трансформаторов и исследовать характеристики трехпроводных электротяговых сетей с любым напряжением в питающем проводе, например, 50 кВ /8/.
Регулирование напряжения в системе 2x25 кВ автотрансформаторами в режиме нагрузки
Таким образом, при соединении средней точки расщепленной вторичной обмотки тягового трансформатора с рельсом процесс регулирования напряжения в системе 2x25 кВ путем снижения коэффициентов трансформации автотрансформаторов сопровождается снижением напряжения его первичной обмотки. Эффект повышения напряжения общей обмотки, подключенной к контактной сети, является результатом двух противоположных процессов - понижения вследствие протекания уравнительных токов напряжения первичной обмотки автотрансформатора и перераспределения этого понизившегося напряжения в сторону увеличения напряжения общей обмотки.
Такой способ регулирования напряжения в тяговой сети 2x25 кВ принципиально отличается от его регулирования устройствами РШ тяговых трансформаторов, так как невозможен без протекания уравнительных токов. В отличие от регулирования на трансформаторах, при этом способе даже в случае отсутствия нагрузки увеличение напряжения вторичной обмотки будет меньше, чем в опыте холостого хода автотрансформатора.
Исследования / 8,9,11,12,15,22,67/ уравнительных токов в контурах тяговой сети 2x25 кВ, обусловленных неравенством
Й-ат, показали, что эти токи могут достигать величин, соизмеримых с номинальным током автотрансформаторов. В связи с этим различие ftaT соседних автотрансформаторных пунктов при реальных расстояниях между ними 15-25 км не должно превышать двух-трех ступеней РШ. Это означает, что для регулирования напряжения в тяговой сети устройствами РПН автотрансформаторов их коэффициенты трансформации должны снижаться постепенно по мере увеличения расстояния от подстанции до автотрансформаторного пункта. При этом уравнительные токи в контурах тяговой сети направлены так, как показано на рис. 2.4. Токи обмоток большинства автотрансформаторов являются разностью уравнительных токов соседних контуров и при равенстве последних равны нулю.
Исключение составляют автотрансформаторы, имеющие минимальный на данной зоне коэффициент трансформации. В случае одностороннего питания Сем.рис.2.4,а), а также в случае двустороннего питания и четного числа автотрансформаторных пунктов на фидерной зоне обмотки таких автотрансформаторов оказываются загруженными уравнительным током соседних с ними контуров. При нечетном числе автотрансформаторных пунктов на фидерной зоне с двусторонним питанием (см.рис.2.4,б) по обмоткам автотрансформаторов, имеющих минимальный коэффициент трансформации, протекает сумма уравнительных токов соседних с ними контуров тяговой сети, вследствие чего они перегружаются в большей степени, чем остальные автотрансформаторы /11/,
Таким образом, регулирование напряжения в тяговой сети путем изменения /t требует наличия резерва мощности (сверх необходимой при дат = 2) трех-четырех автотрансформаторных пунктов - первых от тяговых подстанций на случай применения этого способа регулирования в вынужденных режимах и одного--двух в середине фидерной зоны для обеспечения регулирования в случае двустороннего питания. Отсутствие такого резерва мощности будет приводить, как показано автором в Д4/, к снижению пропускной способности участка по условиям перегрева автотрансформаторов .
Регулирование напряжения в системе 2x25 кВ путем постепенного снижения №ат на двухпутных участках осложнено, кроме того, возникновением уравнительных токов в соседних с постом секционирования контурах тяговой сети. При расстояниях между автотрансформаторными пунктами 10 км токи в обмотках автотрансформаторов второго пути, соседних с постом секционирования (рис.2,5,а), превышают свои номинальные значения. Это, как показано автором в ДО ,11,12/, приводит к необходимости регулирования напряжения на двух путях, чтобы коэффициенты трансформации обоих автотрансформаторов каждого автотрансформаторного пункта были равны друг другу (рис.2.5,б).
Таким образом, для регулирования напряжения этим способом в какой-либо части фидерной зоны (например - в конце консоли или на ограничивающем перегоне) необходимо включение в работу устройств РПН каждого автотрансформатора данной фидерной зоны. Кроме значительного увеличения числа ревизии автотрансформаторных пунктов, вследствие большого числа переключений устройств РПН, это означает существенное снижение надежности электроснабжения Дз/, так как выход из строя устройств ИШ какого-либо автотрансформатора не позволит осуществить постепенное снижение /гат всех автотрансформаторов данной фидерной зоны.
Исследование эффективности регулирования на магистральном двухпутном участке системы 2x25 кВ
Регулирование на автотрансформаторах позволяет в этих условиях повысить уровень напряжения на 1,37 - 1,45 кВ, то есть на 5,85 - 5,92$. При этом потери мощности в системе 2x25 кВ увеличиваются на 13,2 - 24,6$. В варианте с тремя автотрансформаторными пунктами ток средних автотрансформаторов на 14$ превышает свое номинальное значение, тогда как в варианте /гат = 2 эти токи составляют В0% НОм ПеРегРУ-зка автотрансформаторов делает невозможным этот способ регулирования в случае трех автотрансформаторных пунктов по причине блокировки дистанционного управления устройств РШ.
Сравнение вариантов показывает, что наличие четвертого автотрансформаторного пункта обеспечивает повышение напряжения в тяговой сети не более чем на 0,33 кВ. С учетом потерь холостого хода двух автотрансформаторов (приблизительно 16 кВт) снижение суммарных потерь мощности фидерной зоны с четырьмя автотрансформаторными пунктами составляет 64 кВт при V = 180 и 23 кВт при V = 90. Капитальные затраты на сооружение одного автотрансформаторного пункта составляют величину 75-80 тыс.руб. Поэтому наличие в средней части рассматриваемой фидерной зоны четвертого автотрансформаторного пункта экономически не оправдано. Ранее /18/ автором получен аналогичный вывод для другого варианта размещения автотрансформаторных пунктов на этой фидерной зоне.
Таким образом, применение регулирования на автотрансформаторах требует в данном случае или сооружения четвертого автотрансформаторного пункта или установки на втором пункте автотрансформаторов большей мощности.
Степень увеличения необходимой суммарной проходной мощности автотрансформаторов а7 при регулировании ими напряжения в тяговой сети исследовалась на примере двухпутной фидерной зоны 90 км с равномерно распределенной нагрузкой A3/. Зависимости от уровня напряжения на ограничивающем перегоне " ор-р представлены на рис. 2.19 для суммарной интенсивности нагрузки обоих путей 944 кВА/км. Следует отметить, что при меньшей интенсивности нагрузки напряжение на ограничивающем перегоне не снижается ниже 21 кВ и необходимость в его регулировании отсутствует. Крутизна зависимостей ат = / ( огтР в интеРваяе напряжения 20,5 - 21,5 кВ такова, что увеличению напряжения Vorp на I кВ соответствует увеличение на 10,5 - 10,8 МВА, а при Ц)тъ У 21,5 кВ крутизна этих зависимостей еще более возрастает.
Таким образом, в данных условиях для увеличения напряжения на I кВ за счет регулирования на автотрансформаторных пунктах необходимо предусмотреть увеличение установленной мощности автотрансформаторов не менее, чем на 10 МВА или увеличение их числа как минимум на единицу.
Регулирование напряжения в системе электроснабжения 2x25 кВ на автотрансформаторах путем изменения их коэффициентов трансформации происходит за счет перераспределения напряжения первичной обмотки автотрансформатора между его последовательной и общей обмотками. Это, в случае соединения среднего вывода вторичной обмотки тягового трансформатора с рельсами, вызывает появление в контурах тяговой сети уравнительных токов, величина которых может превышать номинальный ток автотрансформатора.
Регулирование напряжения в тяговой сети невозможно на части фидерной зоны или на одном автотрансформаторе. При этом способе регулирования необходимо изменение коэффициентов трансформации всех автотрансформаторов фидерной зоны, что означает увеличение числа ревизий автотрансформаторных пунктов и снижение эксплуатационной надежности системы электроснабжения.
Регулирование напряжения на автотрансформаторах приводит к увеличению токов в контактных и питающих проводах, токов первичных обмоток тяговых трансформаторов и снижению коэффициента мощности на вводах тяговых подстанций.
Регулирование напряжения на автотрансформаторных пунктах требует увеличения сечения питающих проводов и мощности автотрансформаторов сверх необходимой при /taT = 2. При отсутствии запаса мощности автотрансформаторов и сечения питающих проводов этот способ регулирования будет приводить к снижению пропускной способности участка.
Увеличение вследствие изменения /ъат падения напряжения в системе электроснабжения приводит к уменьшению напряжения первичных обмоток автотрансформаторов и к снижению эффективности этого способа регулирования. При отсутствии поездной нагрузки увеличение напряжения, приходящееся на одну ступень РПН, составляет Эо-95$ увеличения в опыте холостого хода автотрансформатора. При большой нагрузке, требующей регулирования напряжения, указанное отношение может снижаться до 16%. Регулирование напряжения на автотрансформаторах имеет не отвечающие потребностям характеристики, а именно -при необходимости повышения при большой нагрузке пропускной способности увеличение напряжения минимально и доходит до 70 Вольт на одну ступень РПН, а при сбросе нагрузки это увеличение максимально, что приводит к выходу напряжения в тяговой сети за допустимый уровень.
Сравнение различных способов регулирования напряжения в тяговой сети системы 2x25 кВ показало, что регулирование на автотрансформаторах является наименее эффективным средством снижения минимальной величины межпоездного интервала.
Во всех случаях двустороннего питания фидерных зон с регулированием напряжения в тяговой сети однофазными тяговыми трансформаторами необходимость в дополнительных средствах регулирования напряжения не возникает.
Эффективность регулирования напряжения на автотрансформаторных пунктах путем неавтоматического изменения коэффициентов трансформации автотрансформаторов
При неравенстве №ат в режиме нагрузки происходит значительное увеличение токов автотрансформаторов, ближайших к отключенной подстанции. Среднее значение тока последовательной обмотки ATI3 в режиме регулирования на 60$ выше, чем в режиме с Лат »2.
Максимальное значение IiS в режиме регулирования равно. В связи с тем, что согласно ГОСТ 14209-69 "систематические перегрузки по току более полуторакратного от номинального допускаются только по согласованию с предприятием-изготовителем" /63/, этот режим является для исследуемого участка предельным как по поездной нагрузке, так и по степени использования устройств РПН автотрансформаторов.
В режиме с /гат « 2,0 максимальное значение 113 равно І92А, то есть пропускная способность участка железной дороги в этом случае выше, чем при неравенстве коэффициентов трансформации автотрансформаторов. Это совпадает с теоретическими выводами автора Д4/ о снижении пропускной способности данного участка в случае регулирования напряжения на автотрансформаторах.
При снижении поездной нагрузки в режиме регулирования ( участок "а-б" на ркс.ЗЛІ) происходит резкое повышение напряжения "контактная сеть-рельсы" первого пути в месте подключения АТІІ с 24,48 кВ до 29,70 кВ, то есть более чем на 5 кВ. Уровень напряжения в тяговой сети 29,6 кВ согла-оно ГОСТ 6962-75 является недопустимым.
В режимах регулирования напряжения происходили неоднократные срабатывания дистанционных защит фидеров ТП2 ж поста секционирования ( участки "в-г" и "д-е" на рис.3.II).
На рис. 3.12 представлены регистрограммы тока последовательной обмотки //з и напряжения общей обмотки ViS третьего автотрансформатора первого пути при отключении ТИТ и проходе по участку грузовых поездов. Устройства РЛН обоих автотрансформаторов АТПЇ находятся в 6-м положении, АШ2 -в 9-м положении и АТПЗ - в II-м положении. Б течение 13 минут имеют место четыре срабатывания релейной защиты, три из которых сопровождаются повышением напряжения в контактной сети до 29 кБ и выше.
В режимах без регулирования напряжения на автотрансформаторах при проходе по участку грузовых поездов срабатываний релейной защиты и выходов напряжения в тяговой сети за допустимый по ГОСТ /70/ уровень зафиксировано не было.
Разработанная в данном исследовании методика расчета токораспределения в системе 2x25 кВ достаточно полно отражает процессы, происходящие в электротяговой сети. При отсутствии данных о величине переходного сопротивления "рель-сы-земля" Zn сопротивления контуров тяговой сети 2x25 кВ могут быть расчитаны для предельных значений Zn и приняты равными среднему из полученных значений.
Потери напряжения в тяговой сети системы 2x25 кВ при /гя_р2 в 2 - 2,2 раза ниже, чем в системе 25 кВ, то есть система электроснабжения 2x25 кВ без регулирования напряжения является достаточно мощной системой. Напряжение в середине фидерной зоны в нормальном режиме ее питания не снижалось ниже 24,8 кВ, а средний уровень этого напряжения составил величину 25,5 кВ без применения регулирования на автотрансформаторах. В режиме одностороннего питания напряжение в конце консоли при ftaT = 2 не снижалось ниже 21 кВ. В то же время имелась возможность повышения напряжения в тяговой сети регулированием на шдстанционных трансформаторах. Напряжение в тяговой сети системы 2x25 кВ может быть повышено устройствами РПН автотрансформаторов. Увеличение напряжения общей обмотки, приходящееся на одну ступень РПН автотрансформатора даже при отсутствии поездной нагрузки составляет для исследованной схемы питания опытного участка величину порядка 0,31-0,33 кВ.
Регулирование напряжения на автотрансформаторах приводит к резкому повышению напряжения при сбросе нагрузки на величину до 5 кВ и значительному превышению допустимого по ГОСТ уровня.
При отсутствии тяговой нагрузки токи в обмотках автотрансформаторов, обусловленные неравенством коэффициентов трансформации, достигают величины, соизмеримых с их номинальными значениями. В вынужденном режиме одностороннего питания исследуемой фидерной зоны применение этого способа регулирования приводит к снижению пропускной способности участка по условиям перегрузки автотрансформаторов.
Регулирование напряжения на автотрансформаторных пунктах практически возможно только при условии соблюдения строгой последовательности переключений устройств РІІН во избежание превышения токами автотрансформаторов своих номинальных значений и блокировки дистанционного управления РШ. Применение регулирования напряжения на автотрансформаторных пунктах требует создания релейной защиты, способной обеспечить нормальную работу системы электроснабжения 2x25 кБ при неравенстве коэффициентов трансформации автотрансформаторов.
