Определение ЭМС работы тяговой сети и линии связи по мешающему напряжению

Совместная работа ТС и ЛС возможна если расчетное напряжение шума меньше допустимого

                 где [U_ш]_ЭЖД – допустимое напряжение шума в ЛС от влияния ТС

Согласно правилам защиты устройств связи от влияния ТС

 

 

7 Влияние тяговой сети 2× 25 кВ на смежные линии

7.1 Особенности тяговой сети 2× 25 кВ

Тяговая сеть 2× 25 кВ позволяет снизить опасные и мешающие напряжения, наведенные в ВЛС и КЛС. Это обусловлено тем, что токи в питающем и контактном проводе уменьшаются примерно в два раза по сравнению с тяговой сетью 25 кВ и направлены встречно, а ток в рельсах резко уменьшается.

Рисунок 7.1 – Схема взаимного расположения электрифицированного участка при системе электроснабжения 2× 25 кВ и смежных коммуникациях

Рисунок 7.2 – Схема размещения элементов тяговой сети 2× 25 кВ и защищаемых коммуникаций на двухпутном участке

Результирующее напряжение, наведенное в линии связи от ТС 2× 25 кВ n–путного участка, может быть представлено в виде суммы комплексных составляющих: транзитной, местной и некомпенсированной составляющей наведенного напряжения

Где

- транзитная составляющая напряжения, обусловленная прохождением влияющего тока по системе «контактная сеть – питающий провод»;
- местная составляющая напряжения, обусловленная прохождением влияющего тока по системе «контактная сеть – рельсы»;
- некопенсированная составляющая напряжения, обусловленная прохождением влияющего тока в конце плеча питания между отключенной тяговой подстанцией и ближайшим к ней автотрансформатором.

Эта система впервые была применена в бывшем СССР в 1979 г. на участке Вязьма – Орша. В настоящее время система применяется на Московской, Горьковской и бывшей Байкало – Амурской магистрали России.

           На тяговых подстанциях (ТП), как правило, устанавливаются однофазные трансформаторы, первичные обмотки которых соединяются по схеме открытого треугольника. Вторичная обмотка каждого трансформатора имеет выведенную нулевую точку, образуя напряжение 2× 27, 5 (25) кВ.

           Соответственно на ТП имеются две системы шин, на которые и подаются эти напряжения. Одно из них, равное номинальному напряжению 27, 5 кВ, подается не на систему контактная подвеска – рельс, а 2× 27, 5 кВ – на систему рельс – питающий провод, подвешенный на опорах контактной сети.

           При этой системе между ТП на небольшом расстоянии друг от друга (10÷ 15 км) располагают автотрансформаторы АТ1, АТ2. Первичная обмотка получает питание от ТП по контактной подвеске К и питающему проводу П при напряжении 2× 27, 5 кВ, т.е. в два раза выше напряжения в контактной сети и на электровозе.

К контактной сети подключена вторичная обмотка АТ (т.е. часть обмотки АТ, выполняющая роль вторичной), и на электровоз подается номинальное напряжение 25 кВ.

          В этом случае контактная подвеска К и питающий провод П выполняют как бы роль линии электропередач, питающей первичную обмотку АТ.

           Таким образом, контактная подвеска участвует одновременно в двух контурах – контуре первичном, питающем первичную сторону АТ, и контуре вторичном, питающем электровоз от вторичной стороны АТ.

           На рисунке 7.1 показано направление токов в контактной сети К, питающем проводе П и рельсах Р при расположении электровоза Э между АТ.

            Если электровоз расположен между АТ и АТ автотрансформаторами, то он получает питание от вторичных обмоток двух ближайших автотрансформаторов (показано сплошными линиями). При этом на участке подстанции до автотрансформатора АТ в рельсах тока почти нет (“почти” – так как незначительную часть нагрузка получает и по сети контактный провод – рельсы).

         Следовательно, питание электровоза на большей части длины происходит по цепи питающий провод П – рельс Р суммарным напряжением 50 кВ, что приводит к уменьшению потери напряжения и потери энергии. Кроме того, токи имеют меньшее значение и протекают на большей части участка по воздушным проводам П и К, расположенным достаточно близко друг к другу, а токи в рельсах близки к нулю. Все это приводит к уменьшению электромагнитного влияния на близлежащие линии низкого напряжения.

          Питается электровоз от ближайших автотрансформаторов через контур контактная подвеска – рельсы, т.е. как и на обычной линии однофазного тока напряжением 25 кВ. Но это расстояние между автотрансформаторами принимают равным 10-15 км, т.е. оно составляет только часть фидерной зоны.

           Следует отметить, что на железных дорогах России ТП при этой системе имеют специальные трансформаторы с двумя вторичными обмотками на 27, 5 кВ каждая. Эти обмотки соединяют последовательно, а общий их вывод присоединяют к рельсам. На действующих подстанциях, где имеется на шинах напряжения 27, 5 кВ, применяют дополнительный повышающий автотрансформатор.

При системе электроснабжения напряжением 2× 25 кВ по сравнению с системой 25 кВ достигается следующий эффект:

        питание тяговой нагрузки происходит при более высоком напряжении, что обеспечивает снижение потерь электрической энергии;

         снижается полное сопротивление тяговой сети примерно в 1, 5 раза, что приводит к снижению потерь напряжения в тяговой сети;

          снижение полного сопротивления тяговой сети, потерь напряжения, а также токовых нагрузок позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 80-100 км;

         уровень влияния на смежные устройства понижается в 8-10 раз;

          К недостаткам этой системы относятся:

   необходимость установки в межподстанционных зонах большого числа автотрансформаторов;

   усложнение обслуживания устройств электроснабжения за счет дополнительного оборудования;

   необходимость подвески дополнительных питающих проводов.

Транзитная составляющая напряжения проявляется на части участка сближения длиной ℓ _тр и обусловлена прохождением токов по системе «контактная сеть – питающий провод». Ее значение для i – го пути n – путного участка определяют в в частях ℓ '_тр и ℓ ''_тр на участках сближения ℓ '_а и ℓ ''_а.

Местная составляющая индуцированного напряжения обусловлена прохождением токов нагрузки по системе «контактная сеть – рельсы» во всех зонах между автотрансформатором, где работают электровозы.

Местная составляющая напряжения появляется на линии связи длиной ℓ '_м , имеющей сближение в одной или нескольких полных межавтотрансформаторных зонах ℓ _ат , и на участках линии связи длиной ℓ ''_м , имеющих сближение не на всей зоне ℓ _ат

Некомпенсированная составляющая индуцированного напряжения возникает в конце плеча питания между отключаемой тяговой подстанцией и ближайшей к ней автотрансформатором на участке длиной ℓ _ап.

Результирующее напряжение, индуцированное тяговой сетью системы электрификации 2× 25 кВ для n – путного участка с линейными автотрансформаторами для неэкранированного провода, рассчитывают по формуле

где S_ат – коэффициент защитного действия системы электроснабжения 2× 25 кВ.

7.2 Методика расчета коэффициента защитного действия системы 2х2, 25 кВ

Коэффициент защитного действия системы электроснабжения 2× 25 кВ для n-путного участка определяется из выражения:

При сложной трассе сближения, когда линия связи меняет свое расположение р раз, коэффициент A_i и D_i вычисляют по формулам:

где K_ат – коэффициент трансформации автотрансформатора в системе 2× 25 кВ, K_ат=2;
K_p – Коэффициент, учитывающий вероятность реализации расчетного значения индуцированного напряжения. При работе ТС в режиме КЗ K_p = 1 и в вынужденном режиме K_p =0, 6;

- коэффициент, учитывающий часть тока нагрузки на участке линии связи длиной ℓ '_м, ℓ ''_м, ℓ '''_м;

K_mэ, K'_m, K''_m, K_mн – коэффициенты, характеризующие уменьшение эквивалентного тока I_экв по сравнению с результирующим током I_рез соответственно на участках сближения длинной ℓ _э, ℓ '_тр, ℓ ''_тр, ℓ _ап;

a'_i, a''_i, b'_i, b''_i – коэффициенты зависящие от ширины сближения, расположения линии связи относительно ТС;

с'_i, с''_i, d'_i, d''_i – коэффициенты характеризующие изменение соотношения токов в ТС и питающем проводе;

ℓ _э, ℓ '_тр, ℓ _атi, ℓ _мi, ℓ _ап – длины сближения, км.

Численное значение K_mэ, K'_m, K''_m, K_mн определяются по формуле (3.4) при подстановке вместо ℓ _э, соответственно ℓ '_тр, ℓ ''_тр, ℓ _ап.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: