Файл: Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.06.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 1
h (5-4) 3 |
1 5 |
3 0 |
4 5 |
6 0 |
7 5 |
9 0 |
1 0 5 |
1 2 0 |
1 3 5 |
1 5 0 |
1 6 5 |
1 8 0 |
1 3 5 |
2 1 0 |
2 2 5 т |
2 5 5 2 7 0 2 8 5 |
т |
3 1 5 |
т |
3 4 5 |
І , т Н |
|
|
||
100 ! |
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О3 |
15 |
30 |
45 |
|
ВО |
75 |
30 |
105 |
120 |
135 |
150 |
165 |
180 |
135 |
ІІО |
225 |
210 |
255 |
270 |
285 |
300 |
315 |
330 |
345 і.мин |
|
hit-2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
15 |
30 |
45 |
|
60 |
75 |
90 |
105 |
120 |
135 |
150 |
165 |
WO |
195 210 |
225 |
240 |
255 |
270 |
285 |
300 |
315 |
330 |
305 Ь,мии |
||
j m j . . 3 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l5 |
-C |
|
3 |
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
105 |
120 |
135 |
150 |
165 |
180 |
195 |
210 |
225 |
240 |
255 |
270 |
285 |
300 |
315 |
330 |
345 t, mн |
|
250 |
|
|
• |
- |
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J-0 |
200 |
|
|
|
/V |
Л / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
||
|
|
|
|
|
te: |
|
|
/-\ А. |
|
|
|
|
7 / ѵ |
VA |
|
|
•\ |
|
|
|
|||||
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
100 |
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г-Ѵ— |
|
|
4-2 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О3 |
/5 |
JO |
A :W л 00 |
75 |
90 |
105 |
120 |
135 |
150 |
165 |
180 |
195 |
210 |
225 |
240 |
255 |
270 |
285 |
300 |
315 |
330 |
345 t,мин |
3 15 30 45 60 15 |
90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 t, мин |
Рис. 1-8
Рис. 1-9
|
150' |
|
|
|
|
|
|
|
|
12о' |
|
|
|
|
|
|
|
|
105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
лп |
О |
15 |
30 |
45 |
50 |
75 |
90 |
105 |
3 |
||||||||
Л*2СКМ |
' |
1—•—1 |
|
—г |
1 |
' |
||
|
Квю |
|
|
|
|
|
|
|
|
135 |
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
•15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
О,3 |
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
105 |
1120 1135
120 135
нбт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О < |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AD . 3 |
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
105 |
120 |
135 |
кйт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О3 |
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
30 |
105 |
120 |
135 |
150 |
|
165 |
|
180 |
' |
195 |
• |
210 |
• |
225 |
• |
240 |
255 |
270 |
285 |
300 |
315 |
330 |
345Ьшн |
' |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
• |
|
• |
• |
|
• |
— |
150 Ш |
180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 3451 мин |
150 |
165 |
180 |
195 |
210 |
225 |
240 |
255 |
270 |
285 |
300 |
315 |
330 |
345 |
ШН |
|
|
1 — |
I |
|
+I |
- !j - — I |
!— \ — |
|
|
|
|
|||
|
|
|
I |
i |
' |
! |
A |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|_ _ |
|
Л-ч |
|
! / \ I |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
іj |
\ / |
\ |
I |
I |
! / |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
i V |
\ |
t^. —f |
pi—' |
|
|
|
|
||
150 |
165 |
180 |
195 |
210j |
225/ |
! |
\—К ^ |
270 |
\ |
300 |
315 |
330 |
345 Ь,мии |
|
240 |
255 |
285 |
||||||||||||
Рис. |
1-10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
из параллельных ветвей сети внешнего электроснабжения участка (/—2, 2—4, 4—5, 5—0), вызванных отдельно активными и реак тивными составляющими ТПП (см. рис. 1-9) и ТОП (см. рис. 1-10). Как видно из рис. 1-9, потери активных и реактивных составляющих ТПП по участкам соизмеримы, причем на отдельных участках по тери от реактивных составляющих этих токов (APim /, а—\)) ока зываются большими, чем от активных составляющих (АРя>е/, (,•_ ,•)). Потери мощности от ТОП на тех же участках (см. рис. 1-10) ока зываются благодаря симметрирующему эффекту «винта» более уме ренными. Однако эти потери в тяговых трансформаторах остаются неизменными и общие потери мощности на участке оказываются всетаки значительными. В табл. 1-2 приведены средние значения по терь мощности по участкам сети внешнего электроснабжения от
действительных |
A P R e /, и мнимых |
A P i m |
j t составляющих ТПП, |
|||
от полного ТПП АРІ и от ТОП АР 2 , а также |
полные потери мощно |
|||||
сти по участку |
APs ((•_/) по |
всей |
сети |
внешнего |
электроснаб |
|
жения А Р |
2 . |
|
|
|
|
|
Полные |
потери мощности |
по участку |
составили |
2622,33 кет |
(без учета потерь мощности в трансформаторах тяговых подстанций). Потери в трансформаторах составили 177 кет. Общие потери энер гии по участку электроснабжения достигают (до шин 27,5 кв под станций) 24 549 ООО квт-ч в год, что составляет 5,6% от мощности, потребляемой электровозами. Данные табл. 1-2 показывают, что
общие годовые потери |
энергии от ТОП по сети внешнего электро |
|
снабжения составляют |
1 217 ООО квт-ч в год, что при средней по |
|
сети стоимости электроэнергии 1,3 копіквт-ч составляет |
15 810 руб. |
|
в год. Следовательно, |
с учетом восьмилетнего срока |
окупаемости |
экономически целесообразными оказываются капитальные затраты только на симметрирование нагрузок по участку, если эти затраты не превышают 126 480 руб. (без учета снижения потерь энергии в тяговых трансформаторах при исключении в них ТОП). Еще более ощутимый экономический эффект обеспечивает компенсация реак тивных составляющих ТПП. Как видно из табл. 1-2, компенсация этих токов с одновременным симметрированием тяговых нагрузок обеспечивает снижение потерь мощности в сети внешнего электро снабжения участка на 53,25%, т. е. более чем вдвое. В экономиче
ском отношении это означает экономию энергии 12 220 000 |
квт-ч |
в год, или 158 800 руб. в год. С учетом восьмилетнего срока |
оку |
паемости экономически целесообразными становятся капитальные затраты на устройства симметрирования и компенсацию в пределах до 1,27 млн. руб. При этом не учитывался одновременный эффект от повышения напряжения в тяговой сети и увеличения скоростей движения поездов.
Анализ данных табл. 1-2 показывает, что на участках питающей сети, примыкающих к наиболее удаленным от источника питания подстанциям, потери мощности от ТОП соизмеримы с потерями от ТПП (участки 1—2, 2—3, 2—4). По мере приближения к питающему центру потери от ТПП растут в квадратичной зависимости от прак-
16
Т а б л и ц а 1-2
Участок |
|
Д^Іпі/, |
àPt |
Д Р 2 |
|
||
1—2 |
кет |
20,51 |
12,00 |
32,51 |
12,84 |
45,35 |
|
% |
45,10 |
26,40 |
71,50 |
28,50 |
1,73 |
||
|
|||||||
2—3 |
кет |
9,86 |
1,29 |
11,15 |
22,89 |
34,04 |
|
% |
29,00 |
3,80 |
32,80 |
67,20 |
1,30 |
||
|
|||||||
3—4 |
кет |
56,40 |
82,60 |
139,00 |
5,85 |
144,85 |
|
% |
39,00 |
57,10 |
96,10 |
3,90 |
5,50 |
||
|
|||||||
2—4 |
кет |
71,80 |
52,61 |
124,41 |
14,00 |
138,41 |
|
% |
51,80 |
38,00 |
89,80 |
10,20 |
5,30 |
||
|
|||||||
4—5 |
кет |
102,38 |
150,19 |
252,57 |
15,00 |
267,57 |
|
% |
38,30 |
56,20 |
94,50 |
5,50 |
10,50 |
||
|
|||||||
4—6 |
кет |
259,56 |
271,63 |
531,19 |
18,77 |
549,96 |
|
% |
47,10 |
49,30 |
96,40 |
3,60 |
21,00 |
||
|
|||||||
5—0 |
кет |
435,54 |
398,43 |
833,97 |
25,47 |
859,44 |
|
% |
50,70 |
46,40 |
97,10 |
2,90 |
32,80 |
||
|
|||||||
6—0 |
кет |
273,32 |
285,35 |
558,67 |
14,04 |
572,71 |
|
% |
46,90 |
49,80 |
96,70 |
3,30 |
21,87 |
||
|
|||||||
|
кет |
1229,37 |
1254,10 |
2483,47 |
138,86 |
2622,33 |
|
|
% |
46,75 |
47,8 |
94,55 |
5,45 |
100,00 |
тически арифметически складывающихся ТПП параллельно рабо тающих подстанций. Потери от ТОП по абсолютным величинам изза симметрирующего эффекта «винта» остаются на том же уровне, а по отношению к потерям от ТПП заметно снижаются.
Основные потери энергии (86%) сосредоточиваются на головных участках питающей сети (участки 4—5, 4—6, 5—0, 6—0).
На этих участках доля потерь мощности от ТОП (73,28 кет}
настолько незначительна в общем балансе |
потерь |
(2249,68 |
квт)> |
|
что позволяет рассматривать этот участок сети практически |
симмет- |
|||
|
|
|
|
17 |
|
Г о с . |
публиччвк |
I |
|
, |
к з у ч н о - т о х н г с - е с к а я |
|||
I |
ПиТ.пііп-..-. |
f f Г.Р |
ричным. Именно поэтому при разработке автоматической системы управления (АСУ) электроснабжением [71, 74] следует определить целесообразность установки на головных подстанциях симметрич ных трехфазных регулируемых статических компенсаторов, рабо тающих в режиме Q l T P = 0. Здесь под Q 1 T P подразумевается сумма транзитной реактивной мощности прямой последовательности и реактивной мощности прямой последовательности данной подстан ции. Такие компенсаторы наиболее целесообразно присоединять непосредственно к шинам питающего напряжения головных под станций.
Следует учитывать, что уровень потребления Q 1 T p на головных подстанциях меняется значительно менее резко, чем на каждой из подстанций участка (см. рис. 1-8, 1-9). Это создает лучшие условия для управления генерируемой статическими компенсаторами реак тивной мощности. Естественно, что этот вариант следует рассмотреть не изолированно, а совместно с рассматриваемыми в данной работе другими устройствами повышения качества энергии в тяговой сети.
2. Качество энергии при наличии средств его повышения
После выполнения описанных выше экспериментов на шести под станциях участка дополнительно были исследованы средства повы шения качества энергии: поперечная компенсация на одной из под станций и продольная компенсация, включенная в плечо отстающей фазы на другой подстанции.
В |
процессе исследования было |
снято |
свыше |
150 осциллограмм. |
На |
|||||
рис. 1-11, а представлена характерная |
осциллограмма |
токов и напряжений |
||||||||
на подстанции при включенной установке |
поперечной |
компенсации |
(УК). |
|||||||
Здесь |
ик — напряжение на У К , ("к — ток У К , |
і п В |
— ток плеча на |
участке |
||||||
между |
У К и тяговым трансформатором (для |
удобства расшифровки |
этот |
ток |
||||||
осциллографировался |
повернутым на |
180°), |
і в |
— ток плеча после |
УК- |
Как |
||||
видно из рис. 1-11, а, |
ток і п В — т о к плеча между У К и источником питания — |
|||||||||
перекомпенсирован и опережает напряжение плеча |
питания. Настройка |
У К |
на 3-ю гармонику обеспечивает практическое шунтирование 3-й гармоники.
Благодаря этому |
форма кривой тока і п В лучше, чем кривой тока і в . |
Анализ |
осциллограмм в широком диапазоне нагрузок показал, что мощность |
У К на |
|
этой подстанции |
завышена. |
|
При исследованиях установки продольной емкостной компенсации |
(ПЕК) |
|
ставилась задача |
дать экспериментальную оценку степени воздействия П Е К |
|
на естественный |
коэффициент мощности электровоза, на режим напряжения |
в тяговой сети, на качество кривых тока и напряжения . Так же как при иссле довании УК, во всех характерных режимах электрические величины осциллографировались при одновременном фотографировании шкал приборов, измерявших эти же величины. Исследования вели при раздельном питании контактной сети на плече отстающей фазы. Сопротивление П Е К составляло 5,5 ом. Д л я обеспечения сопоставимости результатов при наличии и отсутствии П Е К исследования выполняли в таком порядке. Сначала осциллографировали
напряжения до |
(« д ) и после (ип ) П Е К , а также ток і плеча отстающей фазы |
при включенной |
П Е К - Затем П Е К шунтировали выключателем и с интерва |
лом в 30 сек повторно осциллографировали. При этом интервалы между смеж ными осциллограммами выбирали такие, чтобы получить осциллограммы
18