Фильтрокомпенсирующее устройство

Изобретение относится к системам электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, в частности, к устройствам компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки и фильтрации высших гармоник тока и напряжения в тяговой сети, то есть к фильтрокомпенсирующим устройствам (ФКУ). Технический результат - снижение перенапряжений при включении, исключение повторных пробоев в главном выключателе при отключении устройства, повышение эксплуатационной надежности ФКУ и его срока службы. Предложено ввести дополнительный выключатель, обеспечивающий четырехэтапный процесс коммутации при включениях и отключениях устройства и перевести фильтрокомпенсирующее устройство из нерегулируемого режима работы в регулируемый. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки и фильтрации высших гармоник тока и напряжения в тяговой сети, то есть к фильтрокомпенсирующим устройствам (ФКУ).

Известны ФКУ, подключаемые между контактным проводом или шиной 27,5 кВ и рельсом, содержащие последовательно включенные конденсатор и реактор, образующие LC контур, настраиваемый на фильтрацию третьей гармонической составляющей [1, 2]. Принцип работы и пояснения к схеме ФКУ в тяговой сети даны в [1, 2]. Для ограничения бросков тока и перенапряжений на конденсаторе при включении ФКУ, последовательно в LC контур на время коммутации включают пусковой резистор с активным сопротивлением R. Если после включения ФКУ сопротивление балластного резистора уменьшать не сразу до нуля, а постепенно, то эффект снижения перенапряжений на конденсаторе возрастает. В качестве наиболее близкого технического решения принимаем устройство поперечной емкостной компенсации, описанное в [3].

Устройство содержит последовательно соединенные между шиной 27,5 кВ и рельсом первый выключатель, конденсатор, реактор, первый резистор, зашунтированный вторым выключателем, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных второго резистора и третьего выключателя.

В этом устройстве процесс включения происходит в три этапа. При включении сначала последовательно с конденсатором и реактором включается один первый резистор, а затем он шунтируется вторым резистором и общее балластное сопротивление уменьшается. В дальнейшем оба резистора шунтируются третьим выключателем и балластное сопротивление становится равным нулю.

В этом случае проблема снижения бросков тока и напряжения при включении ФКУ решена. Однако недостаток схемы по прототипу, выявленный на основании экспериментальных исследований, - возможные повторные зажигания дуги в главном выключателе установки при отключении емкостного тока.

При этом возникают большие перенапряжения на конденсаторе, вызывающие его ускоренное старение, а в ряде случаев и пробои изоляции, выводящие установку из строя. Причина в том, что обычные выключатели способны, как правило, отключать емкостные токи до 50 А, а номинальные токи фКУ составляют 100-150 А. Поэтому необходимо при отключении ФКУ вводить пусковые резисторы с целью преобразования емкостного тока в активно-емкостной, что облегчает отключение ФКУ.

Цель изобретения - исключение повторных пробоев в главном выключателе при отключении устройства, повышение эксплуатационной надежности ФКУ и его срока службы.

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство поперечной емкостной компенсации, содержащее три выключателя, конденсаторную батарею, реактор и два резистора, в котором первый контакт первого выключателя соединен с шиной 27,5 кВ, а второй контакт этого выключателя соединен с первым контактом конденсаторной батареи, второй контакт которой соединен с первым контактом реактора, первые контакты двух резисторов соединены вместе, второй контакт первого резистора, напрямую, а второй контакт второго резистора через второй выключатель соединены с рельсом, а первый контакт третьего выключателя соединен со вторым выводом реактора, дополнительно введен четвертый выключатель, первый вывод которого соединен со вторым выводом реактора, а второй вывод - с первыми выводами резисторов, второй вывод третьего выключателя соединен со вторым выводом второго резистора.

На рис. 1 показана схема изобретения, на которой приняты следующие обозначения:

1 - шина 27,5 кВ;

2 - первый выключатель;

3 - конденсаторная батарея;

4 - реактор;

5 - первый резистор;

6 - второй резистор;

7 - второй выключатель;

8 - третий выключатель;

9 - четвертый выключатель;

10 - рельс.

Схема работает следующим образом.

Перед включением первого - главного выключателя 2, вводящего устройство в работу, замыкается выключатель 8, а выключатели 7 и 9 остаются разомкнутыми. Включается выключатель 2 и устройство подключается к питающему напряжению через два последовательно включенных резистора 5 и 6 (первый этап). Через несколько периодов питающего напряжения, когда закончится переходный процесс, включается четвертый выключатель 9, второй балластный резистор 6 шунтируется и общее сопротивление в цепи уменьшается, поскольку в цепи остается только первый резистор 5 (второй этап). Затем третий выключатель 8 выключается и включается второй выключатель 7. Первый и второй резисторы 5 и 6 оказываются включенными параллельно, и полное сопротивление в цепи вновь уменьшается (третий этап). После окончания переходного процесса с двумя параллельно включенными резисторами включается выключатель 8, выключатели 7 и 9 остаются включенными (четвертый этап). Сопротивление в цепи LC становится равным нулю и ФКУ работает в штатном режиме.

Перед отключением установки выключают выключатель 8 при включенных выключателях 7 и 9 и в цепь ФКУ вводятся два параллельно включенных резистора 5 и 6 (первый этап). После окончания переходного процесса отключается выключатель 7 и в цепи остается один резистор 5 (второй этап). Общее сопротивление цепи возрастает. После этого включается выключатель 8 и выключается выключатель 9 (третий этап). При этом в цепь ФКУ вводятся последовательно включенные резисторы 5 и 6. В цепи оказывается довольно значительное активное сопротивление. После этого отключается главный выключатель 2 (четвертый этап). За счет большого активного сопротивление характер нагрузки переходит от емкостного к активно-емкостному, что облегчает процесс отключения. При этом повторные пробои в выключателе 2 не возникают.

Таким образом, процесс коммутации становится четырехступенчатым или четырехэтапным. Причем, в трех этапах отключения в цепи LC присутствует активное сопротивление, что облегчает процесс гашения дуги в главном выключателе. Резистор 5 используется в трех этапах, а резистор 6 - в двух этапах.

Поскольку в реактивных элементах ФКУ при работе накапливается значительное количество энергии, и при отключении устройства эти элементы начинают обмениваться запасенной энергией и рассеивать ее, вызывая значительные перенапряжения на всех элементах, то трехступенчатое введение активного сопротивления при включении и выключении позволяет значительно уменьшить возникающие перенапряжения и устранить повторные зажигания дуги в главном выключателе.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения выражается в увеличении надежности работы устройства, что позволяет его включать и отключать по мере надобности при переменной тяговой нагрузке и переводить устройство из нерегулируемого режима в дискретно регулируемый. Последнее актуально для исключения генерирования реактивной мощности при малых тяговых нагрузках и для повышения напряжения в контактной сети при больших тяговых нагрузках.

Источники информации

1. Герман Л.А., Серебряков А.С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог: монография. М.: МИИТ, 2012. - 211 с.

2. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1983. - 183 с.

3. Патент №102842 от 21.07.2010 на полезную модель «Устройство поперечной емкостной компенсации» Герман Л.А., Серебряков А.С, Дулепов Д.Е., Семенов Д.А. Опубл. 10.03.2011. Б.И. №7.

Фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее три выключателя, конденсаторную батарею, реактор и два балластных резистора, в котором первый контакт первого выключателя соединен с шиной 27,5 кВ, а второй контакт этого выключателя соединен с первым контактом конденсаторной батареи, второй контакт которой соединен с первым контактом реактора, первые контакты двух резисторов соединены вместе, второй контакт первого резистора, напрямую, а второй контакт второго резистора через второй выключатель соединены с рельсом, первый контакт третьего выключателя соединен со вторым выводом реактора, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен четвертый выключатель, первый вывод которого соединен со вторым выводом реактора, а второй вывод - с первыми выводами резисторов, второй вывод третьего выключателя соединен со вторым выводом второго резистора.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности настройки на любой заданный режим компенсации при любых высокочастотных помехах и искажениях.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение потерь мощности путем эффективного регулирования мощности тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами на посту секционирования и тяговых подстанциях межподстанционной зоны.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение потерь мощности путем эффективного регулирования мощности тиристорных фильтрокомпенсирующих установок (ФКУт) с резонансными фильтрами на посту секционирования и тяговых подстанциях межподстанционной зоны.

Использование – в области электротехники. Технический результат – ограничение токов короткого замыкания, уменьшение потерь реактивной мощности и обеспечение питания собственных нужд.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления источниками реактивной мощности в энергосистемах. Технический результат - обеспечение высокого качества электроэнергии при управлении управляемым шунтирующим реактором.

Использование: в области электротехники. Технический результат – снижение уровня изоляции грозозащитных тросов и величины протекающих в них токов.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости узлов нагрузки электрической сети с асинхронными электродвигателями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнергетических сетях. Технический результат заключается в снижении высших гармонических составляющих в контролируемых точках энергетической системы, а также в снижении массогабаритных показателей активного электрического фильтра.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для подачи электрического питания в электродуговую печь, содержащую по меньшей мере один электрод.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления комбинированными источниками реактивной мощности, построенными на основе статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности работы контакторов и повышение быстродействия компенсации реактивной энергии. Компенсатор (1) реактивной энергии для трехфазной сети (4), имеющей первую фазу (6), вторую фазу (7) и третью фазу (8), содержит набор (24) конденсаторов (С1, С2, С3), по меньшей мере два электромеханических контактора (СТ1, СТ2), электрически соединенных с набором (24) конденсаторов (С1, С2, С3), при этом каждый контактор (СТ1, СТ2) содержит по меньшей мере один входной силовой контакт (18) и по меньшей мере один выходной силовой контакт (20), при этом электрический ток может проходить между входным и выходным силовыми контактами (18, 20) в замкнутом положении контактора (СТ1, СТ2), при этом первый контактор (СТ1) выполнен с возможностью соединения с первой фазой (Ph1) и второй контактор (СТ2) выполнен с возможностью соединения с третьей фазой (Ph3), средства (33) измерения напряжения между входным и выходным силовыми контактами (18, 20) по меньшей мере одного электромеханического контактора (СТ1, СТ2) и средства (36, 38) управления электромеханическими контакторами (СТ1, СТ2) согласно заранее определенному закону управления. Закон управления включает в себя замыкание соответствующего электромеханического контактора (СТ1, СТ2) при, по существу, нулевом напряжении (UAC, UBD) между входным и выходным силовыми контактами (18, 20) и размыкание соответствующего электромеханического контактора (СТ1, СТ2) при, по существу, минимальном значении энергии конденсатора или конденсаторов (С1, С2, С3), с которыми соединен упомянутый контактор (СТ1, СТ2). 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, в частности, к устройствам компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки и фильтрации высших гармоник тока и напряжения в тяговой сети, то есть к фильтрокомпенсирующим устройствам. Технический результат - снижение перенапряжений при включении, исключение повторных пробоев в главном выключателе при отключении устройства, повышение эксплуатационной надежности ФКУ и его срока службы. Предложено ввести дополнительный выключатель, обеспечивающий четырехэтапный процесс коммутации при включениях и отключениях устройства и перевести фильтрокомпенсирующее устройство из нерегулируемого режима работы в регулируемый. 1 ил.

Наверх