Устройство для электроснабжения электрифицированного транспорта

 

Изобретение относится к устройствам тягового электроснабжения, в частности к участкам железных дорог с разделением путей на группы. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит тяговые подстанции 1, тяговую сеть, пункты 25 параллельного соединения и посты 22 секционирования, на которых соединение контактных проводов разных групп путей выполнено через диодные блоки 24. На тяговой подстанции имеется два преобразовательных трансформатора 2 и 3 с разными уровнями вторичного напряжения, питающими через тиристорные преобразователи 4 и 5 разные группы путей. К трансформатору 3 с большим уровнем напряжения подключен также инвертор 6, который вместе с преобразователем 4 на меньший уровень напряжения подключен со стороны постоянного тока к тем контактным проводам, к которым присоединены анодные выводы упомянутых диодных блоков. Соединение выпрямителей с контактными проводами разных фидерных зон выполнено таким образом , что один из выпрямителей соединен через соответствующий быстродействующий выключатель и отделитель нагрузки, а другой - через отделитель нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 60 M 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КЫГД И

ИЖ..:.И- 1;=-,„.-;.-,,Б."-1БЛ". ОТ;.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4629882/11 (22) 02.01.89 (46) 23.04.91. Бюл. ЬВ 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) В. В. Руденский, Т. П. Добровольскис, С.Д. Соколов и Н. А. Перова (53) 621.331(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1437266, кл. В 60 М 3/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОГО ТРАНСПОРТА (57) Изобретение относится к устройствам тягового электроснабжения, в частности к участкам железных дорог с разделением путей на группы. Цель изобретения — повышение надежности. Устройство содержит .тяговые подстанции 1, тяговую сеть, пункты

25 параллельного соединения и посты 22 секционирования, на которых соединение

„„Я2„„1643225 А1 контактных проводов разных групп путей выполнено через диодные блоки 24. На тяговой подстанции имеется два преобразовательных трансформатора 2 и 3 с разными уровнями вторичного напряжения, питающими через тиристорные преобразователи

4 и 5 разные группы путей. К трансформатору 3 с большим уровнем напряжения подключен также инвертор 6, который вместе с преобразователем 4 на меньший уровень напряжения подключен со стороны постоянного тока к тем контактным проводам, к которым присоединены анодные выводы упомянутых диодных блоков. Соединение выпрямителей с контактными проводами разных фидерных зон выполнено таким образом, что один из выпрямителей соединен через соответствующий быстродействующий выключатель и отделитель нагрузки, а другой — через отделитель нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1643225 секционирования, каждый из которых со- 50 держит две пары последовательно соединенных выключателей 23 . соединяющих контактные провода соседних фидерных зон одного пути. Общие точки пар выключателей 23 соединены между собой через диодный блок 24 таким образом, что его катодный вывод связан с контактными проводами первой группы путей, а анодный вывод — с контактными проводами второй группы путей, Кроме того, между подстанИзобретение относится к устройствам тягового электроснабжения постоянного тока, в частности к участкам железных дорог с разделением путей на группы.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема устройства.

Устройство содержит тяговую подстанцию 1 с установленными на ней первым 2 и вторым 3 трансформаторами соответственно с большим и меньшим вторичными напряжениями. К вторичным обмоткам первого 2 и второго 3 трансформаторов подключены первый 4 и второй 5 преобразователи на тиристорах в виде выпрямителей. К вторичной обмотке трансформатора 2 присоединен и инвертор 6. Анодные выводы преобраэователей 4 и 5 соединены через первый реактор 7 инвертора с катодным выводом инвертора 6 и с первым выводом второго реактора 8. Параллельно первому и второму реакторам 7 и 8 присоединены соответственно первое 9 и второе 10 разделительные устройства. Катодный вывод первого преобразователя 4 через первый отделитель 11 нагрузки соединен с контактными проводами 12 правой фидерной зоны первой группы путей и через последовательно соединенные первый быстродействующий выключатель 13 и второй отделитель 14 нагрузки соединен с контактными проводами 15 левой фидерной зоны первой группы путей. Катодный вывод второго преобразователя 5 через третий отделитель 16 нагрузки соединен с контактными проводами 17 левой фидерной зоны второй группы путей и через последовательно соединенные второй быстродействующий выключатель 18 и четвертый отделитель 19 нагрузки соединен с контактными проводами 20 правой фидерной зоны второй группы путей. Анодный вывод инвертора 6 соединен через выключатель 21 инвертора с правым по фиг, 1 выводом второго быстродействующего выключателя 18.

На границах с фидерными зонами соседних подстанций установлены посты 22

45 цией 1 и постом 22 секционирования установлены пункты 25 параллельного соединения, соединяющие контактные провода соседних путей через последовательно соединенные выключатель 23 и диодный блок

24, катодный вывод которого присоединен к контактному проводу 12 первой группы путей. Второй вывод второго реактора 8 образует минусовой вывод подстанции и со.единен с рельсами 26 всех путей.

Система управления подстанцией содержит четыре (по числу фидеров) комплекта аппаратуры. Для фидера, подключенного через отделитель 14 (или 19), в комплект входят (фиг, 2) датчик 27 тока, пороговый элемент 28, входом подключенный к выходу датчика 27, а выходом — к блокам управления выключателя 13 (18) и преобразователя

5(4), а также через управляемый ключ 29 — с входом счетчика 30 и через линию 31 задержки с блоками управления выключателя 13 (18) и преобразователя 5(4). В ыключатель 13 (18) и преобразователь 5 (4) имеют соответственно повторители 32 и 33 выключенного состояния, Выход повторителя 32 связан с одним из входов элемента И 34, второй вход которого вместе с управляющим входом ключа 29 связан с выходом счетчика 30. Выход элемента И 34 связан с блоком управления отделителя 14 (19), повторитель 35 отключенного положения которого связан с одним из входов элемента И 36. второй вход которого связан с выходом элемента И 34, а выход — с блоком управления преобразователя 4 (5), Комплект аппаратуры управления, относящийся к отделителю 11 (16), содержит датчик 37 тока, пороговый элемент 38, входом связанный с датчиком 37 тока, выходом — с блоками управления выключателем

13 (18) и преобразователем 4 (5), а также через управляемый ключ 39 — с входом счетчика 40 и входом линии 41 задержки, выход которой связан с блоком управления преобразователем 4(5), Выход счетчика 40 связан с одним из трех входов элемента И 42, два других входа которого связаны с выходами повторителей 32 и 33 соответственно.

Выход элемента И 42 и выход повторителя

43 отключенного состояния отделителя 11 (16) связаны с входами элемента И 44,выход которого связан с входом линии 31 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Если поезд в режиме тяги находится на одном из путей первой группы и питается, например, от контактного провода 15,то ток электровоза протекает по цепи 4-13 — 14 — 15электровоз — 26-8-4. При прохождении воэ1643225

25

35

55 душного промежутка и переходе токоприемника электровоза на контактный провод

12 ток электровоза переходит иэ цепи 13 — 14 в цепь 11 с сохранением питания первого преобразователя 4. Если напряжение на то коприемнике станет ниже напряжения холостого хода второго преобразователя 5, то последний начинает подпитывать электровоз, например, по цепи 5 — 18 — 13 — 20 — 23 — 2412 — электровоз — 26 — 8 — 5. Если поезд в режиме тяги находится на пути второй группы и питается от контактного провода 20, то ток замыкается по цепи 5 — 18 — 19 — 20-электровоз — 26 — 8 — 5, После прохождения воздушного промежутка ток замыкается по цепи

5 — 16-17 — зле кт ро воз-26-8-5.

Если поезд находится на одном из путей второй группы и на этом поезде применяют рекуперативное торможение, то ток, генерируемый электрическими машинами электровоза (или секций электропоездов) замыкается, например, по цепи электровоз — 17 — 16 — 18 — 21 — 6 — 7 — 8 — 26 — электровоз.

Если при этом на пути первой группы находится поезд в режиме тяги, то часть тока или весь ток оекуперации замыкается по цепи рекуперирующий электровоз — 17-23-24-23 — 15 — потребляющий электровоз. Долл тока, передаваемая от рекуперирующего электровоза к потребляющему зависит, в основном, от соотношения токов электровозов и их взаимного расположения, Остальная доля тока на потребляющий электровоз поступает по цепи 4 — 13 — 14 — 15- потребляющий электровоз — 26-8-4.

При одновременной работе инвертора

6 и первого преобразователя 4 ток трансформатора 2 определяется разностью токов преобразователя 5 и инвертора 6, Направление потока мощности через трансформатор 2 определяется знаком разности этих токов. Если ток инвертора 6 больше тока преобразователя 5, энергия через трансформатор 2 передается в питающую сеть переменного тока и через энергосистему другим потребителям. Благодаря тому, что преобразователь 4 и инвертор 6 подключены к контактным проводам разных путей и электрически разъединены, отсутствуют цепи для протекания тока от преобразователя

4 к инвертору 6, и они могут работать независимо с любыми внешними характеристиками, От преобразователя 5 к инвертору 6 может протекать циркуляционный ток по цепи 5 — 18-21 — 6 — 7 — 5, Однако в нормальных эксплуатационных режимах при работе инвертора 6 преобразователь 5 выключен (не подаются импульсы управления), а в переходных режимах циркуляционный ток ограничивается индуктивностью реактора 7.

В аварийных режимах при коротких замыканиях в контактной сети или на электровозе, а также при перегрузках защита от сверхтоков оборудования тяговой подстанции и тяговой сети обеспечивается воздействием на систему управления преобразователей 4 и 5, инвертора 6, быстродействующих выключателей 13 и 18 и отделителей 14, 16, 19 и 11 нагрузки. Если, например, произошло короткое замыкание между контактным проводом 17 и рельсами

26, питание места короткого замыкания осуществляется от трех источников: от выпрямителя 5 по цепи 5 — 16 — 17 — 26 — 8 — 5 и от соседних подстанций: слева через выключатели 23 левого поста 22 секционирования и справа через выключатели 23 правого поста, контактный провод 20, четвертый отделитель 19, второй быстродействующий выключатель 18, второй отделитель 16. Гашение тока преобразователя 5 происходит за счет перевода его в инверторный режим.

Ускорение гашения тока достигается шунтированием реактора 8 разрядным устройством 10.

Гашение составляющих тока короткого замыкания от соседних подстанций осуществляется: слева выключением соответствующих выключатетей 23 и справа выключением второго быстродействующего выключателя 18. Если короткое замыкание ликвидировалось до автоматического повторного включения (АПВ) преобразователя 5, то после АПВ последнего происходит

АПВ выключателей 23 и второго быстродействующего выключателя 18, после чего устройство продолжает работать в нормальном режиме. Если же после серии АПВ преобра-. зователя 5 не произошло ликвидации короткого замыкания, то при выключенном преобразователе 5 и отключенных выключателях 23 и втором быстродействующем выключателе 18 происходит выключение второго отделителя 16. после чего включается второй быстродействующий выключатель 18 и преобразователь 5. Поврежденный контактный провод 17 оказывается обесточенным до устранения повреждения, а остальная часть устройства работает в нормальном режиме. Аналогично осуществляется защита от сверхпотоков при коротком замыкании или перегрузках на других участках тяговой сети, При опрокидывании инвертора происходит выключение третьего быстродействующего выключателя 21, при этом для ускорения гашения аварийного тока реактор 7 шунтируется разрядн ым устройством 9.

Указанный алгоритм работы устройства в аварийном режиме может быть реализо1643225

15

25

55 ван и системой управления подстанцией 1, показанной на фиг. 2. Работа системы управления в режиме короткого замыкания на фидерной зоне с контактным проводом 15 осуществляется следующим образом.

В момент ц ток через отделитель 14 превышает уставку защиты, т, е, сигнал с датчика 27 тока превышает порог срабатывания порогового элемента 28, на его выходе появляется сигнал, приводящий в действие преобразователь 4 и выключатель

13. Преобразователь 4 переходит в инверторный режим сдвигом импульсов управления в сторону отставания на 110 — 140 и его ток падает до нуля. Выключатель 13 разрывает свои контакты, а ток через отделитель

14 падает до нуля. После срабатывания порогового элемента 28 сигнал с его выхода через нормально замкнутый контакт ключа

29 поступает- на вход счетчика 30 и вход линии 31 задержки.

По прошествии времени Лиз на выходе линии 31 задержки появляется сигнал повторного включения преобразователя 4 и выключателя 13, Если короткое замыкание .на контактном проводе 15 сохранилось, то произойдет повторное отключение преобразователя 4 и выключателя 13 так же, как и при появлении короткого замыкания. Количество повторных включений определяется счетчиком 30. Допустим, как это показано на фиг. 3, сигнал на выходе счетчика 30 появляется после второго импульса, поступившего на его вход. С выхода счетчика 30 сигнал поступает на управляющий вход ключа 29 и размыкает его, запрещая тем самым дальнейшие повторные включения преобразователя 4 и выключателя 13. Этот же сигнал поступает на один из входов элемента И 34, а на второй его вход сигнал поступает с повторителя 32 после отключения выключателя 13, В результате на выходе элемента И 34 появляется сигнал, который приводит в действие отделитель 14, после размыкания которого его повторитель 35 выдает сигнал на один иэ входов элемента И 36, на второй вход которого уже подан сигнал с выхода элемента И 34, В результате на выходе элемента И 36 появляется сигнал, приводящий к включению преобразователя 4 через его систему импульсно-фазового управления.

Поврежденный участок с контактным проводом 15 остается обесточенным до устранения на нем аварии, Подача напряжения на контактный провод 15 выполняется оператором через блок 45 оперативного управления, При этом для введения системы автоматического повторного включения оператор подает сигнал "Сброс" на счетчики зои 40, Система управления для выключателя

18. отделителя 19 и преобразователя 5 выполнена таким же образом. Для отделителя

11 (16) в комплекте с выключателем 13 (18) и преобразователем 5 (4) система управления аналогична. Отличие состоит в том, что в нее введен повторитель 33 выключенного состояния преобразователя 4 (5), выход которого связан с третьим входам элемента И 42, за счет чего отключение отделителя 11 (16) происходит только при выключенном преобразователе 4 (5), что при отключенном выключателе 13 (18) обеспечивает отсутствие тока через контакт отделителя 11 (16) при его размыкании, Формула изобретения

1. устройство для электроснабжения электрифицированного транспорта, содержащее две группы путей, первый трансформатор с повышенным уровнем напряжения, второй трансформатор с пониженным уровнем напряжения, первый и второй преобразователи, подключенные соответственно к первому и второму трансформаторам со стороны переменного тока, катодный вывод первого преобразователя связан через коммутационные аппараты с контактными проводами левой и правой фидерных зон первой группы путей, катодный вывод второго преобразователя через другие коммутационные аппараты связан с контактными проводами левой и правой фидерных зон второй группы путей, связанными с анодами первых диодных блоков, катоды которых связаны с конта:тными проводами первой группы путей, анодные выводы преобразователей подключены через реактор к рельсовой цепи, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, катодный вывод первого преобразователя присоединен к контактным проводам правой фидерной зоны первой группы путей через первый отделитель нагрузки и к контактным проводам левой фидерной зоны первой группы путей через последовательно соединенные первый быстродействующий выключатель и второй отделитель нагрузки, катодный вывод второго преобразователя присоединен к контактным проводам левой фидерной зоны второй группы путей через третий отделитель нагрузки и к контактным проводам правой фидерной зоны второй группы путей через последовательно соединенные еТорой быстродействующий выключатель и четвертый отделитель нагрузки, при этом

1643225 преобразователи выполнены на управляемых вентилях.

Составитель Н.Кецарис

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Редактор И,Шулла

Заказ 1202 Тираж 284 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

2. Устройство по и. 1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения условий приема энергии рекуперации, оно снабжено инвертором, его входные выводы подключены к,входным выводам первого преобразователя, анодный вывод инвертора через третий быстродействующий выключатель соединен с одним из выводов второго быстродействующего выключателя, 5 а катодный вывод инвертора через параллельно соединенные реактор и двунаправленное разрядное устройство соединен с анодными выводами преобразователей.