Симметрирование токов в фазах питающей сети внешнего электроснабжения 110(220) кВ.

Для симметрирования токов в фазах питающей трёхфазной сети внешнего электроснабжения 110(220) кВ меняют на тяговых подстанциях подключение фаз трансформатора к фазам питающей сети. Это приводит к чередованию сочетаний наиболее загруженных фаз трёхфазной сети. Для этой цели используется встречное чередование загрузки фаз. Разработано три типа подключения. Чередование фаз ЛЭП на трансформаторе выполняется следующей: I-ый тип: Ат(Ас), Вт(Вс), Ст(Сс); II – тип: Aт(Ас), Cт(Bс), Вт(Сс); III - тип: Bт(Ас), Cт(Вс), Aт(Сс) (III). Встречное чередование загрузки фаз ЛЭП позволяет иметь три типа подстанций I, II, III. При этом первый и третий тип подстанции сдваиваются в цикле чередования: I, II, III, III, II, I, I и т.д. В межподстанционной зоне III – III с обеих сторон отстающие напряжения, в межподстанционных зонах I – I с обеих сторон опережающее напряжения, в межподстанционных зонах I – II с одной стороны отстающее напряжение с другой стороны опережающее напряжение. Режим напряжения межподстанционной зоны I – I имеет лучший уровень напряжения, чем зоны III – III при прочих равных условиях.

На рис. 8, 9,10 приведены схемы питания и векторные диаграммы для I, II, III типов подстанции. На рис. 11 приведена векторные диаграммы группы тяговых подстанций с трёхфазными трансформаторами

«звезда – треугольник» группа 11. На рис. 12 приведена схема присоединения фаз трансформатора к фазам ЛЭП для I, II, III типов подстанции Схема из трёх типов подключения фаз трансформаторов к фазам ЛЭП

обеспечивает:

1. Уменьшение несимметрии тока в трехфазной сети внешнего электроснабжения;

2. Параллельную работу тяговых трансформаторов смежных подстанций по контактной сети;

3. Однотипное конструктивное выполнение распредустройства 27, 5 кВ: присоединение фазы С трансформатора к тяговому рельсу на всех подстанциях;

4. Использование тягового трансформатора со стандартной схемой соединения обмоток «звезда – треугольник» группа 11.

Для обеспечения симметрирования тока в центре питания для одностороннего питания ЛЭП достаточен цикл из трёх подстанций I, II, III типов, а при двустороннем питании ЛЭП – цикл из шести подстанций I, II, III, III, II, I. При этом полное симметрирование тока обеспечивается только при равных токах и их угловых сдвигов на всех тяговых подстанциях.

За полный цикл чередования шести тяговых подстанций в контактной сети подаётся четыре напряжения: -U_C (- K), U_A(Ж), -U_B(- З), U_C(K).

Условие симметрирования: коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности К_I2 = 0, где К_I2 = I₂/I₁; I₂ = 0, где I₂ – ток обратной последовательности, I₁ – ток прямой последовательности.

Ток прямой последовательности

I_A1=1/3 (I_A + α I_B + α² I_C);

ток обратной последовательности

I_A2=1/3 (I_A + α² I_B + α I_C),

где α = е ^j120 = е^-j240 = - ½ + j√3/2; α² = е^j240 = е ^-j120 =

= - ½ - j√3/2.

На рис. 13 приведена векторная диаграмма токов обратной I_2A ипрямой I_1A последовательности. По векторной диаграмме определяется ток прямой I_А1, обратной I_А2 последовательностей, коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности К_I2 . Проверка правильности построения векторной диаграммы: İ_А = İ_2А + İ_1А.

На рис 14 приведена векторная диаграмма тока обратной последовательности I_2A для трёх типов подстанции и изменение расположения фазы тока обратной последовательности I_2А при встречном чередовании загруженных фаз. Ток обратной последовательности для каждого типа подстанции поворачивается на 120 электрических градусов и геометрическая сумма ∑Ῑ₂ = Ῑ_A2I + Ῑ_AII + Ῑ_A2III ≈ 0. Это обеспечивает симметрирование токов в трёхфазной питающей сети.

 

Векторная диаграмма строится в масштабе по заданным токам и угловым токам в плечах питания тяги.

I_A2III I_A2I

I_A2II

Рис. 14 Векторная диаграмма тока обратной последовательности для трёх типов подстанции.

 

 

 

 

Векторная диаграмма группы тяговых подстанций на рис. 11. Монтажная схема присоединения выводов трансформаторов к фазам ЛЭП и тяговой сети приведена на рис. 12.