- •8.Компенсация реактивной мощности в системе тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ электрифицированной железной дороги
- •Компенсация реактивной мощности в системе тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ
- •1.Реактивная мощность в системе тягового электроснабжения.
- •1.1.Понятие о реактивной мощности.
- •1.2. Коэффициенты, характеризующие потребление реактивной мощности.
- •1.3. Влияние реактивной мощности на режим работы системы тягового электроснабжения.
- •1.3.1.Увеличение тока в сети.
- •1.3.2.Увеличение потери напряжения в элементах сети.
- •1.3.3.Увеличение потерь активной мощности.
- •1.3.4.Увеличение потерь реактивной мощности.
- •1.4. Параметры реактивного электропотребления электровоза переменного тока
- •1.5. Баланс и дефицит реактивной мощности.
- •2. Компенсация реактивной мощности в системе тягового электроснабжения переменного тока.
- •2.1. Введение
- •2.2. Схемы включения установок параллельной компенсация реактивной мощности.
- •2.3.1. Схема замещения.
- •2 .3.2.Векторные диаграммы.
- •2.4. Эффективность компенсации реактивной мощности
- •2.4.1Снижение активных потерь электроэнергии в сети:
- •2.4.2. Уменьшение потери напряжения
- •2.4.3. Уменьшение величины полного тока и полной мощности.
- •3.Установки параллельной компенсации реактивной мощности 3.1.Нерегулируемые установки параллельной компенсации реактивной мощности.
- •3.1.1. Схема установки.
- •3.1.2 Защита ку от резонансных режимов.
- •1.Из условия настройки ку в резонанс напряжения для 3 – ей гармоники 150 Гц
- •2. Выбор типа конденсаторов и расчёта его параметров.
- •3. Количество последовательных конденсаторов в конденсаторной батареи (кб)
- •4. Количество параллельных конденсаторов в кб.
- •6.Параметры защитного реактора.
- •8. Увеличение напряжения в точке включения нку.
- •10.1. Защита от токов кз и перегрузок.
- •10.3. Дифференциальная защита конденсаторов по напряжению (дзк).
- •10.4.Защита от коммутационных перенапряжений.
- •10.5. Защита от резонансных явлений на высоких частотах электрической тяги.
- •11.Проблемы эксплуатации ку.
- •3.2. Гармоникоупорные установки компенсации реактивной мощности.
- •3.4. Установки параллельной компенсации со ступенчатым регулированием мощности.
- •3.4.1.Схемы прямого включения ступеней рку.
- •1.Управляемая (одноступенчатая) рку (рис. 10).
- •3.Многоступенчатые рку (рис.12).
- •3.4.2. Схемы косвенного включения ступеней рку (рис.13).
- •3.4.3.Схемы с комбинированным принципом регулирования мощности рку (рис.14).
- •1.Рку по схеме без реверсирования вдт (рис.14).
- •2.Рку по схеме с реверсированием вдт (рис.15).
- •15. Рку по схеме с реверсированием вдт: с дополнительной кб в общей цепи (а); с дополнительной кб
- •5. Установки продольной емкостной компенсации реактивной мощности
- •5.1. Общие положения
- •Активное сопротивление мало по величине. Емкостное сопротивление упк компенсирует индуктивное сопротивление сети и, следовательно, уменьшаются потери напряжения в сети.
- •5.2. Схемы включения упк на тяговой подстанции и их эффективность.
- •5. 3. Использование упк для повышения напряжения в тяговой сети.
- •5.3.1Одностороннее питание контактной сети.
- •1.При одностороннем питании по одному плечу тяговой подстанции до поста секционирования.
- •2.При одностороннем питании по одному плечу тяговой подстанции до смежной тяговой подстанции.
- •3.При одностороннем питании по одному плечу тяговой подстанции на две межподстанционные зоны.
- •3.1. Включение одной упк на подстанции, отключённой от питания тяги.
- •3.2. Включение двух упк на постах секционирования в обеих межподстанционных зонах.
- •3.3.При одностороннем питании по обоим плечам тяговой подстанции до постов секционирования.
- •5.3.2.Двустороннее питание контактной сети.
- •5.3.3.Компенсированная тяговая сеть.
1.3.4.Увеличение потерь реактивной мощности.
P2 + Q2
Q = * X = (P2/U2)*X*(1+tg2).
U2
Увеличение потерь реактивной мощности увеличивает нагрузку генераторов электростанций.
1.4. Параметры реактивного электропотребления электровоза переменного тока
Двухполупериодный выпрямитель электровоза переменного тока является потребителем реактивной мощности значительной величины. Потребление РМ определяется процессом коммутации тока в вентилях, искажением кривой первичного тока, углом регулирования управляемых вентилей, намагничивающим током трансформатора электровоза.
Коммутация тока с одного вентиля на другой происходит в течении некоторого времени. Это время определяется углом коммутации, который возрастает с увеличением индуктивного сопротивления сети до выпрямителя и с ростом тяговой нагрузки.
Основная гармоника тока смещается от напряжения в сторону отставания. Сдвиг фаз основных гармоник напряжения U и тока I определяется углом 1, с ростом которого растёт потребление РМ Q = U I sin1. Угловой сдвиг первой гармоники значительно возрастает при фазовом регулировании напряжения выпрямителя. При задержке открытия вентиля кривая тока значительно смещается относительно напряжения 1 = + /2, где - угол регулирования (отпирания), - угол коммутации.
Векторная диаграмма напряжения и тока выпрямителя электровоза приведена на рис.1. У выпрямителя электровоза кривая первичного тока имеет несинусоидальный характер. Это снижает коэффициент активной мощности Кам = Ки cos1, где Ки = I1/I – коэффициент искажения, I1 – ток первой гармоники, I – действующее значение тока, 1 – угловой сдвиг основной гармоники тока и напряжения.
Потребление реактивной мощности в режиме тяги электровоза составляет 75 -90 % от потреблённой активной мощности (tg = 0,75 – 0,9; = 370 – 420 эл.), где = 370 эл. – режим тяги для диодных электровозов и = 420 эл. – режим тяги для тиристорных электровозов. Для межподстанционной зоны (МПЗ) следует считать, что для тиристорных электровозов реактивное электропотребление равно активному, то есть Q P.
Потребление реактивной мощности электровозов в режиме рекуперации составляет 130 – 170 % от генерируемой активной мощности (tg = 1,3 – 1,7; = 52,4 – 59,5 эл. гр.). Следует считать, для электровозов в режиме рекуперации реактивное электропотребление в 1,5 раза больше, чем генерируемая активная мощность.
При совместной работе в МПЗ электровозов в режимах тяги и рекуперации приводит к значительному увеличению реактивного электропотребления, так как реактивное электропотребление в режимах тяги и рекуперации потребляется. При Рр = Рт (оптимальный режим МПЗ) на тягу потребляется РМ Qт = 0,9 Рт, Qp = 1,73Pp и Q = (0,9 + 1,73)P = 2,63P. Соотношение K = 2,63Р/0,9Р = 3. Следовательно, РМ увеличивается в оптимальном режиме МПЗ три раза по сравнению с режимом тяги.
Для фидеров контактной сети (ФКС) тяговых подстанций (ТП), питающих станционные пути крупных станций и особенно с локомотивным депо, значительно увеличивается реактивное электропотребление. Коэффициент реактивной мощности у таких ФКС tg = 2 – 3. Это объясняется значительным количеством электровозов на холостом ходу (ХХ).
На электрической тяге постоянного тока потребителями реактивной мощности являются преобразователи переменного тока тяговых подстанций.
Потребление реактивной мощности 6, 12 – ти пульсными преобразователями значительно меньше, чем у двухпульсных преобразователей ЭПС переменного тока. Коэффициент реактивной мощности тяговой подстанции с 6 – ти пульсными выпрямителями tg = 0,33 – 0,35. Электрическая тяга постоянного тока в три раза меньше потребляет реактивной мощности. Переход на 12–ти пульсные схемы выпрямления уменьшит реактивное электропотребление.