Низковольтная линия питания для линии железной дороги или метро, электрифицированных постоянным током



Низковольтная линия питания для линии железной дороги или метро, электрифицированных постоянным током
Низковольтная линия питания для линии железной дороги или метро, электрифицированных постоянным током
Низковольтная линия питания для линии железной дороги или метро, электрифицированных постоянным током

 


Владельцы патента RU 2521013:

АНСАЛЬДО СТС С.П.А. (IT)

Настоящее изобретение относится к обеспечению низковольтной линии питания устройств вдоль линий железной дороги и метро. Причем линия получает энергию от высоковольтной контактной линии постоянного тока, проходящей поверху, вместо специальной электрической линии, установленной для этой цели вдоль путей. Технический результат заключается в снижении стоимости и повышении надежности в эксплуатации низковольтной линии. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к низковольтной линии питания для железной дороги или линии метро, электрифицированной постоянным током.

В течение многих лет ощущалась необходимость обеспечения низковольтной электроэнергии для подачи питания в различные электрические и электронные системы, расположенные вдоль пути, для того, чтобы обеспечить технологическое развитие железнодорожной системы и в области железнодорожного транспорта, и в области метро.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Такая энергия обычно подается посредством специализированных низковольтных электрических линий (как правило 400 В), которые расположены сбоку от пути между двумя последующими станциями.

Пределы использования специализированной линии следующие:

1) высокая конструкционная стоимость (работы по прокладке кабеля в бетонных тоннелях длительны и дорогостоящи);

2) высокая стоимость технического обслуживания и ремонтных работ;

3) плохая изоляция;

4) риск того, что произойдет бросок напряжения, вызванный стихийным снижением нагрузки и/или падением силового питающего кабеля железнодорожной линии из-за аварии;

5) высокие эксплуатационные затраты. Низковольтная электроэнергия подается по регулируемым ценам, сопоставимым с ценами, применяемыми для гражданского назначения, и таким образом совершенно отличным от обычных промышленных цен.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение низковольтной линии питания для линии железной дороги или линии метро, которая преодолевает проблемы электрических линий специализированного типа.

Вышеупомянутая задача решается настоящим изобретением, которое относится к низковольтной линии питания постоянного тока для линии железной дороги или метро, в которой путь соединен с множеством опор, выполненных с возможностью поддержания силового питающего кабеля высокого напряжения для электрической тяги железнодорожных транспортных средств, которые перемещаются вдоль пути посредством потребления тока, требуемого для их питания, от силового питающего кабеля, указанная линия питания характеризуется тем, что она содержит: разъединяющий переключатель, выполненный с возможностью соединения, при его замыкании, силовой питающей линии с внутренней электрической линией; статический преобразователь постоянного тока в постоянный ток, который получает напряжение постоянного тока по внутренней электрической линии в качестве входного и выполнен с возможностью уменьшения значения напряжения, подаваемого на его вход, до нормированного значения на его выходе; статический преобразователь постоянного тока в переменный ток, который получает нормированное напряжение в качестве входного и выполнен с возможностью генерирования переменного тока на его выходе; и по меньшей мере один трансформатор, который имеет вход, получающий напряжение переменного тока, и имеет по меньшей мере один выход, на котором имеется низковольтное напряжение, которое может быть использовано для питания электрических и электронных систем, расположенных вдоль пути.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 схематично изображает линию железной дороги или линию метро, электрифицированную постоянным током;

фиг.2 схематично изображает низковольтную линию питания для линии железной дороги или метро, обеспеченную в соответствии с пунктами формулы изобретения настоящего изобретения;

фиг.3 подробно изображает линию фиг.2.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 позиция 1 изображает в целом низковольтную линию питания для линии железной дороги или линии метро, электрифицированной постоянным током.

Линия 1 обеспечена вдоль линии 3 железной дороги или метро, электрифицированной постоянным током (изображена схематично), в которой путь 5 соединен с множеством вертикальных опор 7, выполненных с возможностью поддержки кабеля высокого напряжения постоянного тока, контактной силовой питающей линией 10 для подачи питания к железнодорожным транспортным средствам 12, которые перемещаются вдоль рельсов 5 посредством потребления тока, необходимого для их питания, от силового питающего кабеля 10 посредством токосъемника.

Контактная линия 10 снабжена множеством переключающих устройств 13, поддерживаемых опорами 7 и используемых для разделения участков линии 10 и обеспечения технического обслуживания самой линии 10.

Линия 1 (фиг.2) содержит разъединяющий переключатель 20, удерживаемый опорой 7 и выполненный с возможностью соединения, при замыкании, силовой питающей линии 10 постоянного тока с внутренней электрической линией 22, на которой расположен плавкий предохранитель 24.

Согласно настоящему изобретению разъединяющий переключатель 20 сконфигурирован так, чтобы его замкнутое/разомкнутое состояние непосредственно видно снаружи разъединяющего переключателя 20 и таким образом его состояние детектируемо с первого взгляда оператором, который находится рядом с опорой 7.

Может быть использован монопольный 100-амперный разъединяющий переключатель 20 с заземляющими пластинами промышленного типа.

Плавкий предохранитель 24 также виден оператору, находящемуся около опоры 7.

Как правило, плавкий предохранитель 24 представляет собой 63-амперный предохранитель типа «МТ» с отключающей способностью 100 кА.

Разрядник 25 с искровым промежутком с напряжением разряда ≥5 кВ расположен параллельно с плавким предохранителем 24.

Линия 1 содержит статический преобразователь 27 постоянного тока в постоянный ток (известного типа), который получает напряжение постоянного тока по внутренней электрической линии 22 в качестве входного и выполнен с возможностью уменьшения значения напряжения на входе 27а до нормированного значения на его выходе 27b.

Статический преобразователь 27 постоянного тока в постоянный ток выполнен с возможностью уменьшения и регулирования напряжения постоянного тока на силовом питающем кабеле 10.

Напряжение постоянного тока на силовом питающем кабеле 10 и на входе 27a обычно колеблется между 2,2 и 4 кВ (Uпост), в то время как напряжение на выходе 27b обычно составляет 450 (Uпост) по величине с устойчивостью во времени ±10%.

Статический преобразователь 27 постоянного тока в постоянный ток образует первую ступень линии 1.

Электронный переключатель I расположен в удобном положении между входом 27a и плавким предохранителем 24; такой электронный переключатель I соединен со схемой Р предварительной зарядки (известного типа), выполненной с возможностью регулирования резерва С мощности, соединенного с входом 27a при напряжении, эквивалентном напряжению на внутренней электрической линии 22 с временем задержки, которое обеспечивает замыкание разъединяющего переключателя 20 при отсутствии разности потенциалов на ее концах.

Линия 1 дополнительно содержит статический преобразователь 28 постоянного тока в переменный ток (известного типа), который получает нормированное напряжение на выходе 27b в качестве входного 28а и выполнен с возможностью генерирования синусоидального напряжения переменного тока (например, имеющего значение 400 В) на его выходе 28b.

Статический преобразователь 28 постоянного тока в переменный ток формирует вторую ступень линии 1.

Статический преобразователь 28 постоянного тока в переменный ток состоит из удобно расположенного преобразователя, выполненного с использованием наиболее современной технологии БТИЗ.

Например, преобразователь постоянного тока в переменный ток может иметь следующие электрические характеристики:

- входное напряжение Uвх: 2-4 кВ постоянного тока;

- переменное амплитудное колебание ±300 В на 3 кВ постоянного напряжения, f=300 Гц;

- номинальное выходное напряжение Uн: 230 В переменного тока, 50 Гц;

- динамическая устойчивость (10%-100% изменение колебаний нагрузки) относительно Uн: +/-5%;

- статическая устойчивость относительно Uн: +/-1%;

- гармоническое искажение с линейной нагрузкой: <1,5%;

- гармоническое искажение с нелинейной нагрузкой: <5%;

- КПД: >80%;

- естественная вентиляция линии 5 кВа;

- принудительная вентиляция линии 40 кВа;

- степень защиты: IP54;

- рабочая температура: -10°C +40°C (без воздействия прямых солнечных лучей).

Наконец, линия 1 содержит трансформатор 30, который имеет вход, получающий синусоидальное напряжение переменного тока от выхода 28b преобразователя 28 постоянного тока в переменный ток. Трансформатор 30, выполняющий функцию гальванической развязки, имеет выход 30b, на котором имеется переменный ток, который может быть использован для питания различных электрических и электронных систем 32 (например, сигнальных будок, шкафов цифровых передаточных систем, расположенных вдоль линии, освещения линии для технического обслуживания устройств электротяги, туннельного освещения и т.д.), расположенных вдоль пути 5.

Трансформатор 30 соответствует требованиям RFI (итальянские железные дороги) ST IS 365 и имеет дополнительную изоляцию между первичной обмоткой и вторичной обмоткой 8 кВ.

Во время функционирования, как только электронный переключатель I и затем разъединяющий переключатель 20 были замкнуты, постоянный ток на силовом питающем кабеле 10 подается на преобразователь 27, который его уменьшает и регулирует. Отрегулированный постоянный ток затем преобразуется в напряжение переменного тока посредством инвертора 28 и является доступным на выходе трансформатора 30.

Низковольтная энергия, подаваемая трансформатором 30, поступает от силового питающего кабеля 10, куда она подается по промышленным ценам.

Поэтому цена низковольтной энергии, подаваемой вдоль железнодорожного пути, значительно уменьшена.

Фиг.3 подробно изображает разъединяющий переключатель 20.

Такой разъединяющий переключатель 20 расположен на прямоугольном металлическом основании 40, прикрепленном посредством множества поперечин 41 к вертикальному столбу 42, формирующему часть опоры 7.

Разъединяющий переключатель 20 содержит поворотный прямолинейный нож 44, имеющий первый конец 44a, шарнирно прикрепленный к электрическому контакту 45, расположенному на концевом участке первого керамического изолятора 47, проходящего так, чтобы выступать от металлического основания 40.

Поворотный нож 44 имеет второй конец 44b, выполненный с возможностью примыкать к электрическому контакту 48, расположенному на концевом участке второго керамического изолятора 49, проходящего так, чтобы выступать от металлического основания 40.

Электрический медный кабель 50, имеющий концевой участок, электрически соединенный с силовым питающим кабелем 10, проходит от электрического контакта 48.

Нож 44 вручную перемещается посредством перемещающей системы 51 (известного типа), снабженной множеством рычагов и поперечин и выполненной с возможностью поворота ножа 44 между:

- первым замкнутым положением, в котором прямолинейный нож 44 параллелен металлическому основанию 40 и проходит между электрическими контактами 45 и 48, которые находятся в электрическом соединении друг с другом посредством самого ножа 44; и

- вторым разомкнутым положением, в котором прямолинейный нож 44 наклонен относительно металлического основания 40 и имеет второй концевой участок 44b, находящийся на расстоянии от второго электрического контакта 48.

Оператор может таким образом непосредственно детектировать замкнутое/разомкнутое состояние разъединяющего переключателя 20 соответственно угловому расположению прямолинейного ножа 44 относительно вертикали.

Плавкий предохранитель 24 содержит цилиндрический корпус, имеющий первый конец, соединенный с электрическим контактом 45, и второй конец, соединенный с электрическим контактом 52, удерживаемым концевым участком посредством третьего керамического изолятора 53, который проходит так, чтобы выступать от металлического основания 40.

1. Низковольтная линия питания постоянного тока для железной дороги или линии метро, в которой путь (5) соединен с множеством опор (7), выполненных с возможностью поддержки силового питающего кабеля (10) высокого напряжения для электрической тяги железнодорожных транспортных средств (12), которые перемещаются вдоль пути (5), потребляя ток, требуемый для их питания, от силового питающего кабеля (10), отличающаяся тем, что содержит:
разъединяющий переключатель (20), выполненный с возможностью соединения, при его замыкании, силовой питающей линии (10) с внутренней электрической линией (22);
статический преобразователь (27) постоянного тока в постоянный ток, который получает напряжение постоянного тока по внутренней электрической линии (22) в качестве входного и выполнен с возможностью уменьшения значения напряжения, подаваемого на его вход (27а), до нормированного значения на его выходе (27b);
статический преобразователь (28) постоянного тока в переменный ток, который получает нормированное напряжение в качестве входного (28а) и выполнен с возможностью генерирования переменного тока на его выходе (28b); и
по меньшей мере один трансформатор (30), который имеет вход, получающий напряжение переменного тока, и имеет по меньшей мере один выход (30b), на котором имеется низковольтное напряжение, которое может быть использовано для питания электрических и электронных систем (32), расположенных вдоль пути (5).

2. Линия питания по п.1, в которой разъединяющий переключатель (20) сконфигурирован так, чтобы его замкнутое/разомкнутое состояние было непосредственно видимым снаружи разъединяющего переключателя (20) и, таким образом, его состояние детектировалось с первого взгляда оператором, который находится рядом с опорой (7).

3. Линия питания по п.1, в которой плавкий предохранитель (24) расположен на внутренней электрической линии (22) до статического преобразователя (28) постоянного тока в переменный ток.

4. Линия питания по любому из пп.1-3, в которой статический разрядник (25) расположен параллельно с плавким предохранителем (24).

5. Линия питания по п.1, в которой электронный переключатель (I) расположен между входом (27a) статического преобразователя (27) постоянного тока в постоянный ток и внутренней линией (22); электронный переключатель (I) соединен со схемой (Р) предварительной зарядки, выполненной с возможностью регулирования запаса (С) мощности, соединенной с входом (27a) при напряжении, эквивалентном напряжению на внутренней электрической линии (22) с временем задержки, которое обеспечивает замыкание разъединяющего переключателя (20) при отсутствии разности потенциалов на его концах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе электроснабжения потребителей, расположенных вдоль трасс. .

Изобретение относится к области электроснабжения железных дорог. .

Изобретение относится к области электрифицированных железных дорог. .

Изобретение относится к области железных дорог, электрифицированных на переменном токе, и направлено на обеспечение нормального функционирования высоковольтных линий с изолированной нейтралью в условиях интенсивного воздействия электромагнитного поля контактной сети железной дороги.

Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту и направлено на усовершенствование линии энергоснабжения контактной сети. .

Изобретение относится к области электроснабжения электрифицированных железных дорог и может быть использовано в системе однофазного переменного тока напряжением 27,5 кВ, частотой 50 Гц.

Изобретение относится к области электроснабжения электрифицированных железных дорог и может быть использовано как на однофазном переменном, так и на постоянном токе.

Изобретение относится к системам тягового электроснабжения железных дорог. .

Изобретение относится к системе тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока. .

Изобретение относится к аппаратуре, обеспечивающей нормальное функционирование контактной сети в условиях пропуска высокоскоростных электроподвижных составов (ЭПС). Устройство изолирующего сопряжения контактной сети и нейтральной вставки для высокоскоростных магистралей железных дорог, электрифицированных на переменном токе, содержит контактную сеть слева и справа от подстанции, которая питается от разных фаз тягового трансформатора. Для исключения короткого замыкания между фазами устанавливаются два изолирующих промежутка, между которыми включается участок контактной сети, не присоединенный ни к одной из фаз. В качестве исполнительного органа защиты от возникновения разрушительной дуги применяются ступенчатые переменные активные сопротивления, включенные в подходящую и отходящую к изолированным промежуткам частей контактной сети. Эти сопротивления выполняют функцию постепенного снижения или увеличения тока нагрузки ЭПС. Они снижают ток нагрузки до величины, не способной вызвать разрушения. Технический результат заключается в обеспечении прохождения ЭПС через нейтральную вставку без возникновения разрушительной дуги. 2 ил.

Изобретение относится к устройству энергоснабжения для по меньшей мере одного элемента пути связанного с колеей транспорта, содержащему приемное устройство на стороне участка пути для приема энергии, активно передаваемой посредством электромагнитной индукции передающим устройством связанного с колеей транспортного средства. Имеется устройство накопления энергии на стороне участка пути для по меньшей мере частичного накопления энергии, принятой приемным устройством на стороне участка пути, и для снабжения электрической энергией, независимого по времени от передачи энергии от передающего устройства к приемному устройству на стороне участка пути, по меньшей мере одного элемента участка пути. Изобретение также включает в себя устройство и систему с устройством энергоснабжения, а также способ для энергоснабжения по меньшей мере одного элемента участка пути связанного с колеей транспорта. Технический результат заключается в повышении надежности и электробезопасности устройств электроснабжения. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 1ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам промышленного, городского и тягового энергоснабжения, и может быть использовано в трансформаторных подстанциях, в том числе для железнодорожного и городского (трамваи, троллейбусы, эскалаторы) электрифицированного транспорта. Способ пуска трансформатора подстанции, при котором сначала подключают два входных зажима к двум фазам трехфазной сети в момент перехода фазного напряжения третьей фазы сети через ноль, а затем производят подключение третьего входного зажима к третьей фазе сети в момент перехода линейного напряжения от двух предыдущих фаз через ноль. Техническим результатом является упрощение реализации способа и устранение дополнительных потерь в трехфазном трансформаторе за счет обеспечения точности начального момента включения двух фаз. 2 ил.

Система электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ содержит линии электропередач, тяговые подстанции, включающие трехфазные трехобмоточные тяговые трансформаторы с устройством регулирования напряжения под нагрузкой и датчиками контроля температуры трансформаторного масла, конденсаторные установки продольной и поперечной емкостной компенсации, диспетчерский пункт с поездным и энергодиспетчерами, блоком выбора схем питания тяговых нагрузок, датчики контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчики контроля температур воздуха окружающей среды и атмосферного давления, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды, блок сбора статистических данных, блок анализа схем питания тяговых нагрузок соединен через линии связи с поездным и энергодиспетчерами, блок выбора схем связан с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок и посредством линий связи с энергодиспетчером, датчики контроля температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, датчики контроля температуры воздуха окружающей среды, датчики контроля атмосферного давления, датчики контроля влажности воздуха окружающей среды связаны посредством линий связи с блоком сбора статистических данных, который связан с блоком учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов, а блок учета температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов - с блоком анализа схем питания тяговых нагрузок. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы. 2 ил.

Изобретение относится к линиям электроснабжения для транспортных средств. Способ регулирования заключается в том, что фильтрокомпенсирующую установку (ФКУ) включают или отключают в зависимости от значения измеряемого фактического коэффициента реактивной мощности t g ϕ факт в часы больших суточных нагрузок электрической сети и отключают ФКУ в часы малых нагрузок при генерируемой реактивной мощности: t g ϕ г .факт = 0 . Блок расчета полного коэффициента гармоник напряжения K U (n) на шинах 110 (220) кВ и блок расчета коэффициента реактивной мощности нагрузки t g ϕ и генерируемой реактивной мощности t g ϕ г рассчитывают K U (n) от и t g ϕ от при включенной ФКУ в часы больших нагрузок в предположении отключенного положения ФКУ. При условиях K U (n) от ≤ K U (n) доп и t g ϕ от ≤ t g ϕ доп , где K U (n) доп и t g ϕ доп - допустимые значения, ФКУ отключается. При отключенной ФКУ в часы малых нагрузок измеряют фактическое значение K U (n) факт и рассчитывают t g ϕ г .вкл в предположении включенного состояния ФКУ. При условиях K U (n) факт ≥ K U (n) доп и t g ϕ г .вкл = 0 , ФКУ включается. Технический результат изобретения заключается в эффективной компенсации реактивной мощности и снижении уровня гармоник тока и напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ определения технологических потерь в тяговой сети заключается в том, что измеряют на участке железной дороги ток, напряжение, ординаты поезда во времени. При этом измерения на фидерах контактной сети тяговых подстанций и устройствах усиления системы электроснабжения постоянного или переменного тока осуществляют синхронно с измерениями на электроподвижном составе при помощи систем глобального позиционирования. Результаты измерений передают на сервер обработки данных через корпоративную сеть с тяговых подстанций, устройств усиления и устройств сбора данных в пунктах оборота локомотивных бригад. Определяют технологические потери для произвольного анализируемого участка тяговой сети как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным тяговых подстанций и устройств усиления, и расходом электроэнергии по данным электроподвижного состава. Технический результат заключается в повышении точности определения технологических потерь электроэнергии в тяговой сети. 1 ил.

Изобретение относится к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ определения технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций заключается в измерении на тяговой подстанции напряжения и тока на уровне напряжения 3,3 кВ. При этом измерения на вводе преобразователей тяговых подстанций и устройствах усиления осуществляют синхронно с измерениями на стороне высокого напряжения преобразовательного трансформатора. Результаты измерений передают на сервер обработки данных через корпоративную сеть передачи данных с тяговых подстанций. Определяют технологические потери электроэнергии на тягу в оборудовании тяговой подстанции как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов и устройств усиления системы тягового электроснабжения. Технический результат заключается в возможности определения технологических потерь электроэнергии на тягу в элементах тяговых подстанций. 1 ил.
Наверх