Предложения по нормализации качества электроэнергии в точках общего присоединения тяговых подстанций с протяжённой внешней сетью электроснабжения.

Нормализация качества электроэнергии в системах электроснабжения при питании тяговой нагрузки переменного тока 25 кВ должна обеспечить комплексное решение проблем режима работы системы тягового электроснабжения:

· ослабление высших гармоник до нормативных значений в точках общего присоединения тяговых подстанций;

· компенсацию реактивной мощности до экономического значения;

· обеспечение напряжения на токоприёмнике электровоза до нормативных значений при организации тяжеловесного движения;

· уменьшение потерь активной мощности в тяговой сети до оптимальных значений.

В настоящее время для низковольтных трехфазных сетей 380/220 В разработаны эффективные активные фильтры гармоник тока (активные кондиционеры гармоник АКГ) для компенсации высших гармоник тока различных видов источников высших гармоник. Целесообразно применение АКГ для условий тяговой сети переменного тока 25 кВ на токи до 1000 А. Для системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ разработана схема АКГ для применения на тяговой подстанции рис. 1, выполнены исследования эффективности в компьютерной модели в среде МatLab, проведены лабораторные испытания на напряжении 220 В.

 

Рис. 1. Принципиальная схема активного кондиционера гармоник тока плеча питания тяговой подстанции

На данном этапе разработана модель АКГ из последовательно соединенных автономного инвертора на IGBT модулях и устройство фильтрации и компенсации УФК. Управление инвертором производится от измерителя высших гармоник тока, генерируемых в контактную сеть выпрямителями электровозов. В качестве УФК использована модель с параметрами одной секции УФК НИИЭФА-ЭНЕРГО.

Были проведены исследования эффективности АКГ для условий тяговой сети переменного тока 25 кВ на компьютерной модели систем тягового электроснабжения в среде MatLab.

Эффективность АКГ в режимах тяговой выпрямительной нагрузки и рекуперации оценивалась для межподстанционной зоны с тяговыми трансформаторами и для участка железной дороги с интенсивной рекуперацией Рассоха – Слюдянка Восточно Сибирской железной дороги. Модельный эксперимент в режиме тяги показал значительную эффективность АКГ для фильтрации высших гармоник выпрямителей электровозов. В режиме тяги активный кондиционер гармоник обеспечивает практически синусоидальную форму тока тяговой обмотки трансформатора. Коэффициенты искажения синусоидальности тока обмоток тягового трансформатора снижаются до величин 2 - 4%. Никакие другие средства фильтрации не могут обеспечить десятикратное снижение коэффициента искажения синусоидальности кривой тока. При совместных режимах тяги и рекуперации АКГ менее эффективно фильтрует высшие гармоники, генерируемые выпрямителями и инверторами электровозов, по сравнению с режимом тяги. Однако коэффициенты искажения синусоидальности кривой тока с помощью АКГ снижается в 3-6 раз.

Применение АКГ на тяговых подстанциях обеспечивает нормативные значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения К_U на шинах 110 кВ тяговых подстанций на участке железной дороги с интенсивной рекуперацией Рассоха – Слюдянка ВСЖД.

Выводы:

1. Применение активного кондиционера гармоник тока для использования в системе тягового электроснабжения 25 кВ перспективно для комплексного решения проблем режима работы системы тягового электроснабжения по ослаблению высших гармоник тока, компенсации реактивной мощности и обеспечения нормативных значений напряжения на токоприёмнике электровоза;

2. Целесообразно исследование эффективности АКГ для полигона железной дороги на компьютерной модели систем тягового электроснабжения в среде MatLab, проведение испытаний лабораторной модели и разработка параметров АКГ для макетного и опытного образца на напряжение тяговой сети переменного тока 25 кВ.