Конспект лекций Часть 2 Москва 2005 оглавление I. Введение > Качество электрической энергии в системе электрической тяги переменного тока icon

Конспект лекций Часть 2 Москва 2005 оглавление I. Введение > Качество электрической энергии в системе электрической тяги переменного тока


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Л. А. Герман Качество электрической энергии и его повышение в устройствах...
Со времени централизованного производства электрической энергии и передачи ее на большие...
Электрическая емкость. Конденсаторы 2...
Касательно повышения тарифов на услуги ao "kegoc" по передаче электрической энергии...
Экзаменационные билеты по дисциплине «Теоретические основы электротехники» 1 часть: для...
Новости (май июнь) 4...
Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах...
Лекция №1
Задачи: образовательные: направить деятельность учащихся по изучению физических основ...
Методические указания по расчету размера платы за услуги по передаче электрической энергии по...
Методические рекомендации по определению потерь электрической энергии в городских электрических...
Программа подготовки: Электроэнергетические системы и сети, их режимы, устойчивость...



Загрузка...
страницы:   1   2
скачать
МПС РОССИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ




Одобрено кафедрой


«Энергоснабжение

электрических железных

дорог»


Л.А. Герман



Качество электрической энергии

и его повышение в устройствах

электроснабжения


Конспект лекций



Часть 2


Москва - 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. Введение

1. Качество электрической энергии в системе электрической тяги

переменного тока.

1.1. Государственные стандарты по качеству электроэнергии в системе

тягового электроснабжения.

1.2. Исследование режима напряжения в системе электрической тяги

на действующих участках железных дорог.

1.3. Влияние режима напряжения в тяговой сети на работу ЭПС.

1.4. Мешающее влияние тяговых сетей на цепи проводной связи.

1.5. Необходимость введения отраслевых показателей качества

электроэнергии на ЭПС и в системе тягового электроснабжения.

1.6 Резонансные явления в тяговой сети и их демпфирование.

2. Показатели качества электроэнергии на ЭПС и устройствах тягового

электроснабжения.

3. Нормы качества электроэнергии на ЭПС и устройствах тягового

электроснабжения.

4. Способы расчета и методики определения ПКЭ в условиях эксплуа-

тации.

4.1. Действующее значение напряжения на токоприемнике ЭПС.

4.2. Амплитудное значение напряжения на токоприемнике ЭПС.

4.3. Коэффициент импульсного провала напряжения на токоприемнике

ЭПС.

4.4. Модуль входного сопротивления Zn системы тягового электро-

снабжения относительно токоприемника ЭПС для n-ой гармоники.

4.5. Коэффициент подключения ЭПС с тиристорными преобразователями к системе тягового электроснабжения.

4.6. Коэффициент искажения синусоидальности напряжения на токо-

приемнике ЭПС.

4.7. Коэффициент гармонической составляющей тока ЭПС.

4.8. Приведенный коэффициент искажения синусоидальности тока

ЭПС.

Литература

Приложение 1 . Общепринятые термины, используемые при изучении

системы тягового электроснабжения.

Приложение 2 . Контроль и анализ качества электроэнергии.


Введение

Система стандартизации качества электроэнергии в электрических сетях общего назначения непосредственно не касается тяговых сетей электрических железных дорог и носит в этом случае рекомендательный характер.

С другой стороны, специфика работы системы тягового электроснабжения (СТЭ) и электроподвижного состава (ЭПС) требует введения дополнительных показателей качества электрической энергии (ПКЭ) и контроль за ними. Это прежде всего относится к системе электрической тяги переменного тока, для которой характерны повышенные уровни гармонических тока и напряжения, потребления реактивной мощности и повышенные значения токов и напряжений обратной последовательности.

Поэтому Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) и Московским государственным университетом путей сообщения (МГУПС) были разработаны и утверждены МПС (25 марта 1998 г.) «Технические требования к показателям качества электроэнергии на ЭПС и устройствах тягового электроснабжения на электрифицированных железных дорогах переменного тока».

Технические требования устанавливают и нормируют показатели качества электроэнергии в системе электрической тяги переменного тока, выполнение которых обеспечивает:

- электромагнитную совместимость (ЭМС) электроподвижного состава, т.е. электровозов и электропоездов с системой тягового электроснабжения;

- ЭМС системы электрической тяги переменного тока с системой внешнего электроснабжения путем согласования характеристик тягового тока ЭПС с требованиями ГОСТ 13109-97 касательно коэффициента искажения синусоидальности напряжения и коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения на границе балансовой принадлежности электрических сетей.

В рассматриваемой лекции сосредоточено внимание на показателях и нормировании качества электрической энергии в системе электрической тяги переменного тока.

При подготовке лекции использованы труды ученых Тихменева Б.Н.; Кучумова В.А., Мамошина Р.Р., Ермоленко Д.В., Карякина Р.Н., Бородулина Б.М. [1-7].

В последующих лекциях предполагается дать материал по качеству электроэнергии в системе тягового электроснабжения постоянного тока, а также рассмотреть технические средства повышения качества электрической энергии.

Материал лекции предназначен для студентов и дипломников специальности ЭНС 100400 «Электроснабжение (железнодорожный транспорт)», а также для инженеров и слушателей ФПК соответствующей специальности. Лекция может быть полезна и для эксплуатационного персонала дистанций электроснабжения железных дорог.


^ 1. Качество электрической энергии в системе электрической тяги

переменного тока

1.1 Государственный стандарты по качеству электроэнергии

в системе тягового электроснабжения

Электроподвижной состав и устройства тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока питаются однофазным переменным током промышленной частоты 50 Гц. По этой причине для характеристики качества напряжения в тяговой сети и на ЭПС предварительно можно выделить следующие показатели качества электроэнергии из списка показателей качества электроэнергии и вспомогательных параметров электрической энергии, применяемых в сетях общего электроснабжения:

- отклонение частоты f;

- установившееся отклонение напряжения UУ;

- размах изменения напряжения Ut;

- доза фликера Рt;

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Кu;

- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения Кu(n);

- длительность провала напряжения tП;

- импульсное напряжение Uимп;

- длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды tимп0,5;

- частота повторения изменений напряжения FUt;

- интервал между изменениями напряжения ti,i+1;

- глубина провала напряжения UП;

- частота появления провалов напряжения FП;

- коэффициент временного перенапряжения КперU;

- длительность временного перенапряжения tперU;

- коэффициент импульсного провала напряжения Uимп.

Из указанного списка показателей качества электроэнергии были выбраны необходимые ПКЭ, наиболее полно отражающие условия электромагнитного взаимодействия в системе электрической тяги и для которых требуется нормирование. Полученный перечень показателей качества электроэнергии дополнен теми ПКЭ, которые характерны для системы электрической тяги и в том или ином виде находили свое применение при оценке качества электроэнергии на ЭПС и устройствах тягового электроснабжения.

Рассмотрим ранее известные нормируемые показатели качества электроэнергии в электротяговой сети.

Система стандартизации качества электроэнергии в энергосистемах общего назначения непосредственно не касается электрических сетей специального назначения, к которым относятся контактные тяговые сети, и носит в этом случае рекомендательный характер [ГОСТ 13109-97]. В то же время для напряжений в тяговых сетях существует государственный стандарт, устанавливающий номинальный уровень напряжения на шинах 27,5 кВ тяговых подстанций переменного тока, а также минимальный, номинальный и максимальный уровни напряжения на токоприемнике ЭПС.

В соответствии с ГОСТ 6962-75 для электрифицированных дорог при системе тяги на однофазном токе промышленной частоты номинальное напряжение на шинах подстанции принято равным 27,5 кВ. Номинальное напряжение на токоприемнике ЭПС установлено в 25 кВ. С учетом специфических особенностей работы электрифицированных железных дорог, заключающихся в постоянном изменении напряжения на шинах подстанции, стандартом установлены максимальные и минимальные значения напряжения на токоприемнике ЭПС переменного тока. Максимальное напряжение на токоприемнике составляет 29 кВ, а минимальное 19 кВ при всех эксплуатационных условиях.

Более того, Министерством путей сообщения установлено минимальное напряжение в условиях эксплуатации при нормальной схеме питания. В этом случае согласно Правилам технической эксплуатации железных дорог напряжение на токоприемнике ЭПС при нахождении его на любом блок-участке должно быть не менее 21 кВ. При этом будет выполнено условие обеспечения участковых скоростей, заложенных в графике движения поездов.

Как видно, максимальное отклонение напряжения на токоприемнике ЭПС регламентированное ГОСТом составляет +16% и -24%, где со знаком "+" - отклонение в большую сторону, а со знаком "-" - в меньшую. Для сравнения - в сетях общего назначения согласно Правилам устройств электроустановок (ПЭУ) отклонение напряжения на зажимах электродвигателей от номинального должно быть не более ± 5 %, максимальное отклонение допускается в большую сторону - + 10 %.

Также для точек общего присоединения в системах электроснабжения общего назначения, к которым присоединяются электрические сети потребителей электрической энергии, согласно ГОСТ 13109-97 установившееся отклонение напряжения Uу не должно превышать ± 10 %.

Таким образом, требования к качеству напряжения в электротяговых сетях менее жесткие, чем в электрических сетях общего назначения.

Для обеспечения эффективной работы ЭПС, необходимо при всех возможных режимах системы электрической тяги поддерживать на токопремнике номинальный уровень напряжения 25 кВ, на который рассчитано электрооборудование ЭПС. При этом повышается коэффициент полезного действия ЭПС, снижается расход электроэнергии. В современных условиях обеспечить снижение величины отклонения напряжения от номинального значения возможно путем включения устройств автоматического регулирования напряжения трансформаторов тяговых подстанций (АРПН) и внедрения адаптивных микропроцессорных регуляторов напряжения с использованием модернизированной аппаратуры управления режимом работы оборудования тяговых подстанций.

Работа преобразовательных установок ЭПС переменного тока зависит не только от изменения величины напряжения, но и от формы кривой напряжения на токоприемнике. При сильном искажении кривой напряжения происходят сбои в системе управления преобразователем, что нарушает работу двигателей локомотива. В этой связи предложено разработать прямые или косвенные нормативы, связанные с формой кривой напряжения, соблюдение которых будет гарантировать надежную работу ЭПС.

Результаты работ по разработке нормативов, связанных с формой кривой напряжения на токоприемнике ЭПС, показали, что форма кривой напряжения токоприемнике определяется типом электровоза и величиной полного сопротивления системы электроснабжения. При этом если тип электровоза обуславливает характер искажений (провалы), то сопротивление системы электроснабжения - величину искажений, а также частоту свободных колебаний, вызванных воздействием электровоза на систему электроснабжения. Установлено, что при большом сопротивлении системы тягового электроснабжения во время коммутации преобразователя резко уменьшается напряжение на токоприемнике электровоза. После окончания коммутации преобразователя напряжение скачком восстанавливается, однако при этом из-за резких изменений напряжения возникают и усиливаются гармонические составляющие, искажающие форму питающего напряжения.

Процесс коммутации характерен для вентильных электроприводов, имеющих реактивные элементы, способные накапливать электромагнитное поле. У электровозов с диодными преобразователями единственная в полупериоде коммутация начинается в момент перехода питающего напряжения через нулевую линию и поэтому гармонические составляющие, появляющиеся при этом имеют небольшую амплитуду. У электровозов с тиристорными преобразователями в течение одного полупериода может быть несколько коммутаций при разном мгновенном значении напряжения. При этом свободные колебания возникают после начала и после окончания каждой коммутации и могут характеризоваться большими амплитудами.

Теоретически степень искажения формы кривой напряжения обусловлена величиной индуктивности и емкости системы электроснабжения от шин бесконечно большой мощности до токоприемника электровоза - с одной стороны, и работой коммутационной силовой аппаратуры электровоза - с другой. Учитывая, что ЭПС не отделим от системы тягового электроснабжения, при рассмотрении их как одного целого, принято решение: на основании опыта эксплуатации установить сопротивление системы электроснабжения не более 30 Ом. Такое значение максимального сопротивления системы электроснабжения принято в качестве норматива в новой редакции ГОСТ 6962-75 с изменением № 1 (постановление Комитета стандартизации и метрологии СССР № 1718 от 11.11.91).

1.2 Исследование режима напряжения в системе электрической тяги

на действующих участках железных дорог

Экспериментальные исследования, выполненные в рамках научно-исследовательской работы, на участке Байкало-Амурской магистрали от ст. Лена Восточная до ст. Северобайкальск силами сотрудников ВНИИЖТа, МИИТа, ОмИИТа, ИрИИТа, ХабИИЖТа, показали, что степень качества напряжения в тяговой сети и соответственно на токоприемнике ЭПС изменяется в самых широких пределах в зависимости от схемы внешнего и тягового электроснабжения, параметров тяговой сети и режимов работы ЭПС. Были рассмотрены экстремальные случаи взаимодействия ЭПС и системы тягового электроснабжения.

Подтверждены факты существенного искажения формы кривой напряжения на токоприемнике ЭПС при консольном питании тяговой сети. Одной из причин этого являются повышенные индуктивное сопротивление и емкость системы электроснабжения, обусловленные большой протяженностью линий электропередачи (ЛЭП) внешнего электроснабжения и режимом консольного питания межподстанционной зоны. В этих условиях наблюдалось нарушение нормальной работы блока управления выпрямительно-инверторным преобразователем (БУВИП), вызванное появлением дополнительных переходов кривой питающего напряжения нулевой линии в течение каждого полупериода основной частоты. В результате исследований получены кривые напряжения на токоприемнике и тока ЭПС (ВЛ80р) с соответствующим спектром (см. табл. 1.1 и табл. 1.2) как в режиме тяги, так и в рекуперации, при которых наблюдались сбои в системе управления.

Согласно результатам этих измерений коэффициент искажения синусоидальности напряжения на токоприемнике ЭПС при его работе в режимах тяги и рекуперации в граничных к экстремальным условиях находится в пределах 14..15 %.

Таблица 1.1

Спектральный состав тока и напряжения электровоза, работающего в режиме рекуперации со сбоями в системе управления



гармо-

ники


1


3


5


7


9


11


13


15


17


19


23

U, %

100

6,8

3,1

3,9

4

2,4

3,8

5,6

9,4

3

1,6

I, %

100

10

10,8

8

4,3

3,5

7

3,9

5,3

1,4

2,5

Таблица 1.2

Спектральный состав тока и напряжения электровоза, работающего в режиме тяги со сбоями в системе управления



гармо-

ники


1


3


5


7


9


11


13


15


17


19


23

U, %

100

9,3

7,5

3,8

1,8

1,8

2,8

3,2

4,8

2,1

2,7

I, %

100

12,1

3,6

1,1

0,5

0,7

1,7

2

1,4

0,8

1,1

Что касается уровня напряжения на токоприемнике, то в случае перехода от двухстороннего к консольному питанию межподстанционной зоны средний уровень напряжения понижается, а диапазон его колебания увеличивается. В проведенных экспериментах превышений напряжением на токоприемнике ЭПС максимального допустимого уровня в 29 кВ не наблюдалось.

Гармонический анализ напряжений на шинах 27,5 кВ тяговой подстанции Звездная при консольном электроснабжении фидерной зоны показал, что коэффициент искажения синусоидальности напряжения в среднем составляет более 8 %, а максимальное значение его достигает 18 %. При этом основное искажение вносит 3-я гармоника. В тяговом токе третья гармоника составляет 20 – 32 % от эффективного значения.

Проведенные замеры позволили проследить динамику изменения величин высших гармоник во времени в зависимости от режима ведения поезда. 3-я и 5-я гармонические составляющие в режиме тяги могут увеличиваться в 4 - 5 раз. В то же время уровни 11-й и 13-й гармоник имели слабую зависимость от поездной ситуации. Это позволило считать, что 11-я и 13-я гармоники внесены в тяговую сеть из системы внешнего снабжения.

Коэффициент искажения синусоидальности напряжения в тяговой сети соизмерим при тяге и рекуперации. Отличие состоит в спектральном составе кривой напряжения: при рекуперации ЭПС снижается уровень 3-ей гармоники при активном увеличении 5-ой и незначительном увеличении 9-ой гармоник.

В целом, проведенный анализ выявил неудовлетворительность качества электрической энергии в соответствии с действующим на время эксперимента ГОСТ 13109-67 на шинах тяговых и районных потребителей тяговой подстанции Звездная. При этом источниками высших гармоник являются как тяговая нагрузка, так и промышленные предприятия, имеющие общую с тяговой подстанцией систему электроснабжения напряжением 220 кВ.

При исследованиях, проводимых на подстанции Северобайкальск в сложных эксплуатационных условиях, выполняли спектральный анализ напряжения на вводе 220 кВ. Коэффициент искажения синусоидальности напряжения 220 кВ (линейного) в зависимости от поездной ситуации составил (2,7 – 16,4) %. Во всех замерах был отмечен резонанс на гармониках n = 11, 13, 23, а в ряде случаев на гармониках n = 15, 17. Отмечено, что для уменьшения гармоник высших порядков желательна установка демпфирующих устройств, а также выбор схемы установок и места их расположения требует отдельного специального исследования.

1.3 Влияние режима напряжения в тяговой сети на работу ЭПС

Из-за специфических условий работы ЭПС в тяговой сети, когда при изменяющихся параметрах электроснабжения включается, отключается, меняет режимы работы и взаимно перемещается в соответствии с графиком движения другая тяговая нагрузка, форма кривой напряжения в контактной сети межподстанционной зоны постоянно претерпевает стохастические изменения. Качество напряжения на токоприемнике сильно влияет на эффективность и устойчивость работы ЭПС.

Искажение формы кривой напряжения в процессе коммутации приводит к снижению значения действующего напряжения на токоприемнике ЭПС, что негативным образом влияет на работу всего электрооборудования ЭПС. В ряде случаев сильное искажение питающего напряжения способно нарушить устойчивость работы системы управления преобразователя. В единой электрической системе «тяговая сеть - ЭПС» искажение напряжения в тяговой сети, вызванное работой как отдельно взятого ЭПС, так и другими тяговыми потребителями, находящимися в данный момент на одной межподстанционной зоне, оказывает существенное влияние на работу всего тягового оборудования. Поэтому при рассмотрении электромагнитных процессов в системе тягового электроснабжения, нагруженной одним или несколькими единицами ЭПС, необходимо учитывать все возможные при эксплуатации неблагоприятные ситуации. Одним из тяжелых режимов работы электротяговой сети является сосредоточение нескольких тяговых нагрузок на значительном расстоянии от тяговой подстанции.

Электровозы, работающие в режиме тяги, искажают передний фронт полупериода напряжения, а в режиме рекуперации - задний фронт, который, в случае, может иметь ступенчатое искажение. Искажение фронта принято характеризовать коэффициентом искажения переднего (заднего) фронта, который определяется как

,

где Um - амплитуда синусоидального напряжения с эффективным

значением, равным напряжению на токоприемнике ЭПС;

- амплитуда синусоиды, огибающей коммутационный

провал напряжения (ближайший к переходу через нулевую

линию) на фронте полупериода.

Для нормального открытия силовых тиристоров преобразователя необходимо выполнение следующего условия

,

где ;

Uн - напряжение на входе силового трансформатора ЭПС, в момент

отпирания силовых тиристоров;

^ 0 - начальный угол полного открытия тиристоров;

U0 - пороговое падение напряжения тиристора;

U0 - отклонение от среднего значения U0 ;

Nрд - число параллельных цепей вентилей;

Lc - индуктивность трансформатора, обусловленная общим

магнитным потоком рассеяния;

Lп - индуктивность рассеяния индивидуальных вторичных обмоток

трансформатора;

Lрд - индуктивность реактивных делителей.

При работе нескольких тяговых нагрузок на межподстанционной зоне для оценки условий устойчивости работы ЭПС в приведенную выше формулу необходимо подставлять вместо Um значение амплитудного напряжения приведенной синусоиды через коэффициент искажения фронта . Это позволяет определить минимально возможное значение 0, при котором будет обеспечено одновременное открытие последовательно-параллельной группы тиристоров соответствующего плеча моста.

В результате волновых процессов в системе тягового электроснабжения могут возникать существенные перенапряжения в течение каждого полупериода основной частоты. При углах регулирования р, близких к 90°, максимальные значения искаженного напряжения могут в 1,5-1,8 раз превышать амплитуду неискаженного питающего напряжения на токоприемнике ЭПС. Для уменьшения перенапряжения указанного типа была предпринята попытка использовать конденсаторный демпфер с разрядным резисторным и тиристорно-резисторным устройством.

Импульсные перенапряжения, повторяющиеся в каждом полупериоде основной частоты, могут вызвать необратимые процессы в изоляции силового электрооборудования, вплоть до ее пробоя. Для защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений в устройствах тягового электроснабжения и на ЭПС применяют специальные устройства защиты: разрядники, полупроводниковые ограничители напряжения. Согласно техническим требованиям, предъявляемым к тяговым трансформаторам, наибольшее допустимое действующее значение напряжения, при котором срабатывает защита в случае воздействия атмосферных и коммутационных перенапряжений, для сетевой обмотки не должно превышать 70 кВ, для тяговой обмотки трансформаторов типа ОЦР-5600/25, ОДЦЭ-4000/25 - 15 кВ и 10 кВ для всех остальных типов. Поэтому кратковременные импульсные напряжения в течение каждого полупериода основной частоты, не вызывающие увеличение действующего значения напряжения до нормированного значения, не приводят к срабатыванию устройств защиты и могут непрерывно бесконтрольно разрушать изоляцию силового электрооборудования до полного выхода его из строя.

На устойчивость работы ЭПС в сильной мере зависит также отклонение напряжения в тяговой сети от номинального значения. Установлено, что внезапное повышение напряжения в результате сброса нагрузки соседним ЭПС при оперативном его выключении или срабатывании защиты может вызвать срыв сцепления колес с рельсами или срабатывание защиты.


1.4 Мешающее влияние тяговых сетей на цепи проводной связи

В отличие от сетей общего назначения, где в основном рассматривают качество электроэнергии по напряжению, в системе электрической тяги переменного тока, в электромагнитном поле которой находятся устройства проводной связи, существуют требования к спектральному составу тягового тока [67]. Для выбора мероприятий по снижению мешающего напряжения в цепях связи установлено расчетное значение первичного тока условного электровоза: для работающего в режиме тяги - 150 А, в режиме рекуперации - 90 А. Кроме того, установлено примерное процентное содержание гармонических составляющих тока электровоза при тяге и рекуперации на однопутном и двухпутном участке. При этом псофометрический ток условного электровоза находится в пределах (4,13 – 5,17) А.

Следует отметить, что для надежной работы устройств СЦБ также необходимо соблюдение целого ряда требований, основным из которых является отсутствие в спектре тягового тока тех гармоник, частота которых совпадает с частотой питающего напряжения устройств СЦБ.

Отклонение формы кривой напряжения или тока от синусоидальной может также характеризоваться с помощью:

- коэффициента амплитуды

,

где - максимальное мгновенное значение напряжения;

U - действующее значение напряжения;

- коэффициента формы

,

где Uср – среднее значение напряжения;

- коэффициента искажения

,

где U1 – действующее значение первой гармоники;

- коэффициента гармоник

,

где ,

U0 – напряжение постоянной составляющей.

    1. Необходимость введения отраслевых показателей качества

электроэнергии на ЭПС и в системе тягового электроснабжения

Под качеством электроэнергии принято понимать совокупность таких характеристик, при которых приемники электроэнергии (ЭПС) способны выполнять заложенные в них функции. Характерной особенностью промышленного и транспортного развитая является использование мощных диодных и тиристорных электроприводов, оказывающих отрицательной влияние на качество электроэнергии питающих сетей. В то же время нормальная работа, например, силового и вспомогательного электрооборудования ЭПС переменного тока существенно зависит от качества электроэнергии питающей системы.

Эффективное функционирование ЭПС возможно лишь при определенных показателях качества напряжения на его токоприемнике. Нередко ЭПС, успешно прошедший весь комплекс испытаний, не способен нормально работать в сложных эксплуатационных условиях из-за отсутствия необходимого уровня электромагнитной совместимости с системой тягового электроснабжения. Это проявляется в условиях сильного искажения кривой напряжения в тяговой сети и непосредственно на токоприемнике самого же ЭПС. Искажение питающего напряжения, сопровождающееся неоднократными переходами кривой напряжения нулевой линии в течение каждого полупериода основной частоты, может привести к сбоям в работе системы управления тиристорными преобразователями в связи с тем, что работа системы управления синхронизируется с напряжением, поступающим на токоприемник ЭПС. Из-за сильного искажения напряжения на токоприемнике ЭПС в момент подачи управляющих импульсов не всегда выполняются необходимые потенциальные условия для надежного открытия или закрытия силовых тиристоров плечей преобразователя.

Причинами искажения кривой напряжения в контактной сети являются несинусоидальность потребляемых ЭПС токов, усиления гармоник тока и напряжения, обусловленные волновыми процессами, сопровождающимися резонансными явлениями, а также наличие гармонических составляющих в напряжении, поступающем от энергосистемы.

Наличие нескольких тяговых нагрузок на межподстанционной зоне значительно усложняет электромагнитные процессы в системе тягового электроснабжения. Искажение переднего и заднего фронта кривой полупериода питающего напряжения, вызванное работой соседних тяговых нагрузок и (или неблагоприятной реакцией системы тягового электроснабжения, вынуждает принимать специальные меры по обеспечению работы ЭПС - увеличение угла открытия тиристоров в режиме тяги и угла запаса инвертирования в режиме рекуперативного торможения. И в том, и в другом случае устойчивость работы ЭПС обеспечивается за счет снижения энергетических характеристик.

Вынужденный режим питания межподстанционной зоны - один из рабочих режимов, когда тяговая сеть получает одностороннее питание от тяговой подстанции, является критическим с точки зрения электромагнитной совместимости тиристорного ЭПС с системой тягового электроснабжения. При этом существенное влияние на качество напряжения в тяговой электросистеме оказывают режимы работы системы внешнего электроснабжения.

Искажения питающего напряжения могут проявляться в импульсных перенапряжениях в течение каждого полупериода основной частоты. Эти резонансные перенапряжения (согласно принятой терминологии к ним относятся повторяющиеся перенапряжения, возникающие при определенных сочетаниях параметров элементов электрических цепей) могут бить чрезвычайно опасны для изоляции силового оборудования ЗПС. Защитная аппаратура, устанавливаемая на ЭПС, должна обеспечивать работу электрооборудования при атмосферных и аварийных перенапряжениях, возникающих в тяговой сети, а также в случае кратковременных рабочих коммутаций, связанных с пепереключениями режимов работы системы тягового электроснабжения и ЭПС. При этом изоляция силового оборудования должна выполняться с учетом вероятности появления заданного числа таких перенапряжений за весь срок эксплуатации. Что касается резонансных перенапряжений в системе электрической тяги переменного тока, то для их предотвращения необходимо с помощью технических мероприятий исключить или существенно ограничить условия их возникновения.

В соответствии с ГОСТ 6962-75, учитывающим специфические особенности работы электрифицированных железных дорог, заключающиеся в непрерывном существенном изменении напряжения в тяговой сети, установлены номинальное значение эффективного напряжения на шинах тяговой подстанции, а также номинальные, максимальные и минимальные значения эффективного напряжения на токоприемнике ЭПС. Все эти попоказатели не регламентируют искажения формы кривой напряжения в системе электрической тяги переменного тока.

Требования к показателям качества электроэнергии на ЭПС и устройствах тягового электроснабжения также учитывают, что на электрифицированных участках железных дорог от шин тяговых подстанций получают также питание нетяговые железнодорожные потребители, которые относятся к первой категории по обеспечению надежности электроснабжения (нагрузки СЦБ, связи и др.). Некачественное электроснабжение этих потребителей может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика движения поездов и т.д. Электроснабжение нетяговых потребителей на крупных станциях и железнодорожных узлах, как принято, обеспечивается с использованием схем и правил, применяемых при организации электроснабжения промышленных предприятий. Вследствие этого можно считать, что качество электроэнергии, отпускаемой нетяговым потребителям от шин тяговой подстанции, в лучшем случае должно соответствовать требованиям к качеству напряжения для сетей общего назначения.

Отраслевые нормативы по качеству электроэнергии на ЭПС и устройствах тягового электроснабжения позволяют:

- предотвратить отказы и повреждения электрооборудования всего действующего парка электровозов переменного тока (по причине плохого качества напряжения) в нормальных, вынужденных и аварийных режимах работы системы тягового электроснабжения;

- обеспечивать электромагнитную совместимость системы электрической тяги переменного тока с близлежащими проводными цепями связи и СЦБ путем ограничения электромагнитного и индуктивного влияния от системы тягового электроснабжения;

- обеспечивать электромагнитную совместимость системы электрической тяги с электрическими сетями общего назначения.

- наметить пути проектирования новых типов ЭПС и перспективных систем тягового электроснабжения.

Реальная возможность существенно улучшить качество электроэнергии в системе электрической тяги переменного тока - многоцелевая оптимизация параметров многофункциональных компенсирующих устройств (МКУ), выполненных не базе широко распространенных стационарных устройств продольной компенсации (КУ), и бортовых компенсаторов реактивной мощности (КРМ), их рациональное размещение, а также внедрение разнофазного управления тиристорными преобразователями.

1.6. Резонансные явления в тяговой сети и их демпфирование

При работе выпрямительных электровозов наблюдаются колебательные процессы в тяговой сети, при этом искажается форма кривой тока в тяговой сети и усиливаются высшие гармоники тока.

Известны две трактовки рассматриваемых колебательных процессов. В работе [2] исследованы собственные колебания в тяговой сети при работе выпрямительных электровозов при рассмотрении переходных процессов в момент окончания коммутации.

Другой подход к исследованию колебательных явлений, обусловливаемых распределенной емкостью тяговой сети, заключается в рассмотрении волнового процесса распространения тока по проводам тяговой сети [5].

Далее резонансные явления будем изучать по этой трактовке, основываясь на работу [5]. Как принято в ней, выпрямительный электровоз представляется в качестве генератора гармоники (ГГТ), а трансформатор тяговой подстанции с учетом входного сопротивления системы внешнего электроснабжения – цепочкой RтХт .

Тяговая сеть с распределенными параметрами (емкость, индуктивность и активные сопротивления) в расчетах принимается четырехполюсником [5].

Для понимания физической сущности резонансных явлений упрощенно представим тяговую сеть с распределенными параметрами – Т-образной схемой замещения (рис. 1.1).



По схеме видно, что имеется возможность резонанса между ветвями С и (Lт + L), при этом ток n-гармоники ГГТ может в несколько раз увеличиваться в контуре С–(L + Lт).

Резонансные кривые тока при питании фидерной зоны длиной l от одной подстанции представлены на рис. 1.2 (К0 – коэффициент усиления n-гармоники тока).




Рис. 1.2 Кривые усиления гармоник тока.

Усиление гармоники тока в тяговой сети приводит к искажению кривой тока и напряжения, к повышенным помехам на проводные линии связи, к увеличению потерь электроэнергии.

В качестве основного средства снижения амплитуды резонансных колебаний предложено включать в тяговой сети цепь RDCD демпфирующего контура (рис. 1.3).



Полученная система по рис. 1.3 состоит из двух связанных контуров, которым отвечают две связанные резонансные частоты ω1 и ω2 (рис. 1.4), в сильной степени зависящие от RD и CD демпфирующего контура (ДК).

При отсутствии ДК резонансная кривая имеет вид – К0 (рис. 1.4). Включение ДК деформирует резонансную кривую К0 так, как показано на рис. 1.4: получаются две резонансные кривые К1 и К2 (если RD = 0).




Рис. 1.4 Кривые демпфирования гармоник тока при

включении ДК

Для диапазона частот ω ≤ ω ≤ ω’’ добавление демпфирующего сопротивления RD несколько ухудшает эффект поглощения колебаний (сравнить Кд с кривыми К1 и К2). Но с другой стороны, за пределами этого диапазона поглотитель с затуханием обеспечивает достаточно эффективное гашение колебаний.

С физической точки зрения процесс гашения резонансных колебаний состоит в поглощении энергии генератора гармоник демпфирующим контуром и ее «рассеяние» (превращение в тепло) в демпфирующем сопротивлении.

Если в тяговой сети необходимо компенсировать реактивную мощность с помощью конденсаторной установки (КУ, рис.1.5,а), то целесообразно демпфирующий контур (ДК) совместить с КУ (рис. 1.5,б). В результате получается многофункциональное компенсирующее устройство (МКУ), генерирующее реактивную мощность и демпфирующие высшие гармонические тока и напряжения (по терминологии [7] – ДКУ-ЦНИИ).

Если выполнить МКУ по схеме рис. 1.5,в, то повышается надежность работы цепочки RDCD, т.к. в т. «а» потенциал напряжения 50 Гц близок к нулю (в [7] – эта схема названа ДКУ-ВСЖД). Параметры CD - RD приняты следующие RD = 100 Ом, CD = 4 мкФ.

^ 2. Показатели качества электроэнергии на ЭПС

и устройствах тягового электроснабжения

Устанавливают следующие показатели качества электрической энергии на ЭПС и устройствах тягового электроснабжения (далее ПКЭ), а также параметры системы электрической тяги, характеризующие ЭМС ЭПС с системой тягового электроснабжения:

- действующее значение напряжения на токоприемнике ЭПС U ;

- амплитудное значение напряжения на токоприемнике ЭПС UА ;

- коэффициент импульсного провала напряжения на токоприемнике

ЭПС λUимп ;

- модуль входного сопротивления системы тягового электроснабжения

относительно токоприемника ЭПС для n-ой гармоники Zn ;

- коэффициент подключения тиристорного ЭПС к системе тягового

электроснабжения КП ЭПС ;

- коэффициент искажения синусоидальности напряжения на токопри-

емнике ЭПС Кu Э ;

- коэффициент гармонической составляющей тока ЭПС Кin ;

- приведенный коэффициент искажения синусоидальности тока ЭПС

Кn i ;

ПКЭ на ЭПС и устройствах тягового электроснабжения, а также параметры системы электрической тяги, определенные техническими требованиями, разделяются на основные и дополнительные в зависимости от области применения (табл. 2.1).


Таблица 2.1.

Вид

показателей

качества

электроэнергии

и параметров

системы элект-

рической тяги


Электроподвижной состав

Система тягового

электроснабжения


проекти-

рование


эксплу-

атация


проекти-

рование


эксплу-

атация


Основные


U,

UA,

Zn,


KП ЭПС,

Кin,

Kn i




UA,

KП ЭПС,

Кin,

Kn i



U,

UA,

Zn,

Ku Э,

KП ЭПС




UA,

Zn,

Ku Э,

KП ЭПС



Дополнительные



λUимп,


Ku Э




UНОМ,

λUимп,

Zn,

Ku Э




λUимп,

Кin,

Kn i



UНОМ,

λUимп



^ 3. Нормы качества электроэнергии на ЭПС и устройствах

тягового электроснабжения

Устанавливаются следующие нормативы на ПКЭ.

3.1. Действующее значение напряжения на токоприемнике ЭПС не должно выходить за нормативы, приведенные в таблице 3.1.

3.2. Амплитудное значение напряжения на токоприемнике ЭПС UА не должно превышать предельно допускаемых значений, приведенных в таблице 3.2.

3.3. Коэффициент импульсного провала напряжения на токоприемнике ЭПС λUимп не должен превышать предельно допускаемых значений, указанных в таблице 3.3.

3.4. Модуль входного сопротивления системы тягового электроснабжения относительно токоприемника ЭПС для n-ой гармоники Zn одиночного на межподстанционной (консольной) зоне ЭПС не должен превышать предельно допускаемых значений

Zn н = Аn н n Z1 н ,

где Zn н - нормированное предельно допускаемое значение модуля

сопротивления системы электроснабжения относительно

токоприемника одиночного на межподстанционной зоне ЭПС

на n-ой гармонике;

Аn н - нормированный коэффициент, учитывающий максимально

возможное усиление гармоник напряжения в системе

тягового электроснабжения вследствие волновых процессов;

значения Аn н приведены в таблице 4.3;

Z1 н - нормированное предельно допускаемое значение модуля

сопротивления системы электроснабжения относительно

токоприемника одиночного на межподстанционной зоне ЭПС

на основной частоте 50 Гц (модуля сопротивления системы

тягового электроснабжения на основной частоте при

напряжении 25 кВ от токоприемника ЭПС переменного тока

до шин бесконечно большой мощности).

Модуль сопротивления системы тягового электроснабжения на основной частоте при напряжении 25 кВ от токоприемника ЭПС переменного тока до шин бесконечной большой мощности не должен превышать в нормальном режиме работы, системы тягового электроснабжения при двухсторонней и узловой схеме питания тяговой сети 15 Ом, а в вынужденном режиме при односторонней схеме питания тяговой сети – 30 Ом.

Модуль сопротивления системы тягового электроснабжения на основной частоте при напряжении 25 кВ от токоприемника ЭПС переменного тока до шин бесконечной большой мощности не должен превышать в нормальном режиме работы системы тягового электроснабжения при односторонней схеме питания тяговой сети 15 Ом, а в вынужденном режиме работы системы тягового электроснабжения – 30 Ом.

Для Z1 > 15 Ом сохраняется только режим тяги.

Для слабозагруженных участков модуль сопротивления системы тягового электроснабжения на основной частоте при напряжении 25 кВ от токоприемника ЭПС переменного тока до шин бесконечно большой мощности в нормальном режиме работы системы тягового электроснабжения может превышать 15 Ом с учетом того, что при переходе к вынужденному режиму работы системы тягового электроснабжения его значение не превысит 30 Ом. При этом режим совместной работы системы тягового электроснабжения и ЭПС должен соответствовать данным техническим требованиям и согласован с весом поезда.

Таблица 3.2.

Режим работы

системы

электрической

тяги

Вид

перенапряжений

Предельно допускаемые

амплитудные значения

напряжения на

токоприемнике ЭПС, кВ


Коммутационный



коммутационные



90

(для ЭПС оборуд. ОПН)


Установившийся



режимные


45


3.5. Для одиночного на межподстанционной зоне ЭПС допускаемые значения коэффициента подключения ЭПС с тиристорными преобразователями к системе тягового электроснабжения КП ЭПС , при которых обеспечивается устойчивая работа тиристорных преобразователей ЭПС приведены в таблице 3.3.

3.6. Коэффициент искажения синусоидальности напряжения на токоприемнике ЭПС Кu Э при отсутствии нагрузки в системе тягового электроснабжения не должен превышать предельно допускаемого значения, равного 4 %.

3.7. Коэффициент гармонической составляющей тока ЭПС Кin не должен превышать предельно допускаемых значений, приведенных в таблице 3.4.

Таблица 3.4.

Номер

гармоники,

n

Частота,

Гц

Кin ,

%

Номер

гармоники,

n

Частота,

Гц

Кin ,

%


3

5

7

9

11

13

15

17

19

21



150

250

350

450

550

650

750

850

950

1050



10,0

6,0

2,0

0,2

0,2

0,5

0,7

0,8

1,0

1,1



23

25

27

29

31

33

35

37

39

41



1150

1250

1350

1450

1550

1650

1750

1850

1950

2050



1,2

1,2

1,2

1,2

1,1

1,0

1,0

0,8

0,7

0,6



Примечание: 1. Коэффициенты n-ой гармонических составляющих

тока ЭПС определяются для одной секции электровоза или односекци-

онного электровоза с действующим значением тока, равным 150 А.

2. При интенсивности движения 2 поезда на каждом пути двухпутного

участка с 2-х секционными электровозами при двухстороннем питании

тяговой сети опускается увеличение норматива по каждой гармоничес-

кой составляющей тока ЭПС в раз.

3. При интенсивности движения 1 поезд на каждом пути двухпутного

участка с 2-х секционными электровозами при двухстороннем питании

тяговой сети допускается увеличение норматива по каждой гармоничес-

кой составляющей тока ЭПС в 2 раза.

4. При использовании в системе тягового электроснабжения станцион-

ных устройств поперечной емкостной компенсации или выполненных

на их базе многофункциональных компенсирующих устройств, частота

последовательного резонанса которых равна 150, 250 и 350 Гц, допуска-

ется увеличение оответсвующего норматива коэффициента гармоничес-

кой составляющей тока тиристорного ЭПС в 1,5 раза.

3.8. Приведенный коэффициент искажения синусоидальности тока ЭПС Кin не должен превышать нормально и предельно допускаемых значений, равных соответственно 10 и 20 % .

^ 4. Способы расчета и методики определения ПКЭ

и параметров системы электрической тяги

при измерении в условиях эксплуатации

4.1. Действующие значения напряжения на токоприемнике ЭПС

Норматив максимальное действующее значение напряжения нп токоприемнике ЭПС для нормального режима работы системы тягового электроснабжения введен с целью:

- максимального приближения действующего напряжения на токоприемнике ЭПС и своему номинальному значению при движении его в пределах межподстанционной зоны;

- исключения всплеска действующего значения напряжения на токоприемнике ЭПС выше максимального действующего значения напряжения на токоприемнике ЭПС для вынужденного режима работы системы тягового электроснабжения при резком снятии тяговой (рекуперативной) нагрузки на участках тяговой сети, оборудованных системой АРПН.

При соблюдении норматива – максимальное действующее значение напряжения на токоприемнике ЭПС для вынужденного режима работы системы тягового электроснабжения – исключаются всплески действующего значения напряжения на токоприемнике ЭПС выше максимального действующего значения напряжения на токоприемнике ЭПС для коммутационного режима работы системы электрической тяги при резком снятии тяговой (рекуперативной) нагрузки на участках тяговой сети, оборудованных системой АРПН.

4.2 Амплитудное значение напряжения на токоприемнике ЭПС

Показатель UА введен с целью ограничения амплитудного значения искаженного напряжения на токоприемнике ЭПС при коммутационных и режимных перенапряжениях.

Амплитудное значение напряжения на т окоприемнике ЭПС определяется в течение каждого периода основной частоты питающего напряжения (от 0 до 2π) как максимальная абсолютная величина мгновенного значения напряжения на токоприемнике ЭПС.

На ЭПС более ранних выпусков, где для защиты от перенапряжений применены разрядники, до их замены на ОПН требования к амплитудному значению напряжения на токоприемнике ЭПС не распространяются, а максимально допустимое мгновенное напряжение на токоприемнике ЭПС в случае коммутационных перенапряжений в системе электрической тяги определяется с учетом характеристик используемых разрядников.

Предельно допускаемая амплитуда коммутационных перенапряжений на рис. 4.1 и рис. 4.2 обозначена линиями 1.

При соблюдении требований к максимальному действующему значению напряжения на токоприемнике ЭПС повышения амплитуды при искажении этого напряжения до 10 % по сравнению с амплитудой синусоидального напряжения считается допускаемыми перенапряжениями. За норму принято амплитудное значение напряжения на токоприемнике ЭПС для установившегося режима работы системы электрической тяги переменного тока при режимных перенапряжениях, равное 45 кВ.

Предельно допускаемая амплитуда режимных перенапряжений на рис. 4.1 и рис. 4.2 обозначены линиями 2.

Ограничения на форму напряжения

на токоприемнике ЭПС



Рис. 4.1

1 – предельно допускаемая амплитуда коммутационных перенапряжений

2 – предельно допускаемая амплитуда режимных перенапряжений

3 – запретная область, обеспечивающая потенциальные условия работы

тиристоров ВИП

Недопускаемое искажение формы напряжения

на токоприемнике ЭПС




Рис. 4.2

1 – предельно допускаемая амплитуда коммутационных перенапряжений

2 – предельно допускаемая амплитуда режимных перенапряжений

3 – запретная область, обеспечивающая потенциальные условия работы

тиристоров


К определению коэффициента

импульсного провала напряжения





Рис. 4.3.


4.3 Коэффициент импульсного провала напряжения

на токоприемнике ЭПС

Показатель λUИМП введен с целью определения величины допускаемых импульсных провалов напряжения на токоприемнике ЭПС, вызванных функциональными параметрическими переключениями в ВИП ЭПС (или в других мощных источниках), частота которых соизмерима с основной частотой питающей сети, с учетом резонансных явлений на частотах высших гармонических составляющих. При этом будут обеспечены требуемые потенциальные условия для работы тиристоров ВИП ЭПС.

Коэффициент импульсного провала напряжения на токоприемнике ЭПС (см. рис. 4.3) λUИМП рассчитывается по формуле

,

где а - мгновенное значение минимальной первой гармоники напряжения

на токоприемнике ЭПС в точке импульсного провала,

b - фактическое мгновенное значение напряжения на токоприемнике

ЭПС в точке импульсного провала;

а ≥ 0 и ba; а ≤ 0 и ba;

а, b - определяются на каждом полупериоде основной частоты (1800эл)

в диапазоне 80 – 1720 эл.

Нормирование предельно допускаемого значения импульсного провала напряжения на токоприемнике ЭПС для нормального режима работы системы тягового электроснабжения в размере 10 % от амплитуды минимального напряжения на токоприемнике ЭПС для вынужденного режима работы системы тягового электроснабжения при условии синусоидальной его формы (19 кВ) позволяет обеспечить надежную работу ЭПС:

- в режиме тяги при минимальном угле сетевой коммутации аО

равном 80 ;

- в режиме рекуперативного торможения при минимальном угле

опережения открытия тиристоров β, равном 160.

Запретная область для кривой напряжения на токоприемнике ЭПС, обеспечивающая необходимые потенциальные условия для надежной и устойчивой работы тиристоров ВИП, указана на рис. 4.1 и рис. 4.2 под номером 3. Подача управляющих импульсов на силовые тиристоры ВИП в момент нахождения кривой напряжения в запретной области может привести к срыву режимов тяги и рекуперации.

4.4 Модуль входного сопротивления Zn системы

тягового электроснабжения относительно

токоприемника ЭПС для n-ой гармоники

Параметр zn введен с целью:

- ограничить zn по основной частоте 50 Гц (z1) и таким образом определить предельные параметры системы электроснабжения при которых обеспечивается устойчивая сетевая коммутация тиристорных элементов ВИП ЭПС;

- ограничить zn для высших гармоник и тем самым ограничить усиление гармоник напряжения в тяговой сети из-за резонансных явлений на высших гармонических составляющих вследствие волновых процессов, ферромагнитного и параметрического резонансов.

Требования к показателю согласованы с мощностью и режимом работы ЭПС и разделяются в зависимости от режимов работы системы тягового электроснабжения.

Модуль сопротивления системы электроснабжения относительно токоприемника ЭПС на основной частоте 50 Гц z1 определяется известными методами расчета электрических цепей с учетом параметров тяговой сети, трансформаторов тяговых подстанций, питающих линий электропередач системы внешнего электроснабжения, устройств продольной компенсации, последовательно включенных в питающую сеть фильтрующих устройств, приведенных к напряжению тяговой сети.

При наличии в системе электрической тяги постоянно действующих устройств поперечной емкостной компенсации или выполненных на базе их многофункциональных устройств (КУ, МКУ, бортовые КРМ) вместо z1 следует рассматривать входное сопротивление системы тягового электроснабжения относительно токоприемника ЭПС zвх1 (при этом КРМ учитывается путем приведения его параметров к напряжению тяговой сети).

Степень увеличения модуля входного сопротивления системы тягового электроснабжения в частотном диапазоне из-за различных видов резонансных и близких к ним процессов в сильной мере зависит от параметров системы тягового и внешнего электроснабжения. В связи с возможностью внезапного технологического изменения схемы внешнего электроснабжения даже при постоянных параметрах системы тягового электроснабжения отношение модуля входного сопротивления системы тягового электроснабжения на произвольной частоте zn к модулю входного сопротивления системы тягового электроснабжения на основной частоте (50 Гц) z1 изменяется в самых широких пределах. При этом не исключены резонансные явления на тех или иных частотах, которым также способствует включение в систему электроснабжения различных индуктивных и емкостных устройств. В этой связи, с целью контроля и ограничения резонансных процессов при проектировании и в эксплуатации, задан коэффициент z1 , учитывающий максимально допускаемое усиление гармоник в системе тягового электроснабжения:

- для нормального и вынужденного режима работы тяговой сети при двухсторонней и односторонней схеме ее питания при наличии максимально возможного усиления от волновых процессов в системе электроснабжения;

- для двухсторонней и односторонней схемы питания тяговой сети при наличии устройств, ограничивающих усиление высших гармонических составляющих, (например, многофункциональные компенсирующие устройства – МКУ, бортовые компенсаторы реактивной мощности (КРМ) с демпфирующими RC-цепями) при условии, что в случае консольного (одностороннего) питания тяговой сети МКУ расположено на дальнем от питающей тяговой подстанции конце консоли, а КРМ использовано только при двухсторонней схеме питания тяговой сети;

- для односторонней схемы питания тяговой сети при расположении устройств, ограничивающих усиление высших гармонических составляющих, на тяговой подстанции или на ЭПС;

При расчете входных сопротивлений, системы тягового электроснабжения относительно токоприемника ЭПС в спектре частот для случая применения бортовых КРМ, параметры последних следует привести к напряжению тяговой сети через коэффициент трансформации.

4.5 Коэффициент подключения ЭПС тиристорными

преобразователями к системе тягового электроснабжения

Параметр КП ЭПС введен с целью определения соотношения между мощностью системы тягового электроснабжения и мощностью одиночного на межподстанционной зоне ЭПС с тиристорными преобразователями с нормированным значением коэффициента искажения синусоидальности базисного тока ЭПС в различных режимах эксплуатации, при котором не будет происходить искажение напряжения на токоприемнике ЭПС (импульсные провалы, недопустимые отклонения от номинального действующего значения напряжения) выше допустимых пределов. При этом обеспечивается устойчивый режим рекуперативного торможения с минимальным углом опережения открытия тиристоров (см. подраздел 4.3), параметр КП ЭПС является расчетным.

Коэффициент подключения ЭПС с тиристорными пребразователями к системе тягового электроснабжения КП ЭПС рассчитывается по формуле

КП ЭПС = SП ЭПС / SКЗ ,

где SП ЭПС - мощность ЭПС, приведенная в соответствие с нормированным

искажением синусоидальности базисного тока ЭПС

SП ЭПС = SЭПСКi / Кi н ,

где SЭПС - фактическая мощность ЭПС;

Кi - коэффициент искажения синусоидальности тока ЭПС:

,

где n - порядок гармоники;

In - действующее значение n-ой гармонической составляющей

тока ЭПС, А;

I1 - действующее значение первой гармоники тока ЭПС, А;

Кi н - нормированное значение коэффициента искажения

cинусоидальности базисного тока ЭПС, Кi н = 3 % ;

SКЗ - мощность короткого замыкания системы тягового электроснабжения

в точке подключения ЭПС:

SКЗ = IКЗ U,

где IКЗ - действующее значение установившегося тока короткого

замыкания системы тягового электроснабжения в точке

подключения ЭПС;

U - номинальное действующее значение напряжения на

токоприемнике ЭПС.

При нормировании КП ЭПС учитывается взаимосвязь между нормированным коэффициентом искажения синусоидальности базисного тока ЭПС, коэффициентом импульсного провала напряжения на токоприемнике ЭПС в заданной области его определения, модулем входного сопротивления системы тягового электроснабжения по отношению к токоприемнику ЭПС для n-ой гармоники, мощностью короткого замыкания системы тягового электроснабжения в точке подключения ЭПС и фактической мощностью ЭПС. В этом случае SЭПС = SП ЭПС . В случае, когда коэффициент искажения синусоидальности тока ЭПС отличен от нормированного, а все вышеуказанные показатели сохраняются на прежнем уровне, фактическая мощность ЭПС, допускаемая к подключению к системе тягового электроснабжения, определяется по формуле

SЭПС = SП ЭПС Кi н / Кi





Скачать 0,59 Mb.
оставить комментарий
страница1/2
Дата29.09.2011
Размер0,59 Mb.
ТипКонспект, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2
отлично
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх