Електрифікована залізниця змінного струму є несиметричним нелінійним споживачем зі зміною навантаженням і має істотну відмінність від інших споживачів, які полягають в тому, що вона являє собою протяжний приймач електричної енергії, і харчування її тягових підстанцій не може бути здійснено від однієї точки приєднання до системи зовнішнього електропостачання (СВЕ). Це призводить до того, що мережа зовнішнього електропостачання виявляється підключеної паралельно до системи тягового електропостачання. Напруження в точках приєднання тягових підстанцій до енергосистем виявляються різними по модулю і фазі, що викликає протікання потоків потужності в системі тягового електропостачання між суміжними підстанціями навіть при відсутності тягового навантаження. Ці потоки прийнято називати зрівняльними. Така специфіка роботи електротяги споживача знижує енергетичні показники електрифікованої залізниці. Відомо значна кількість факторів, що впливають на умови раціонального сполучення систем зовнішнього і тягового електропостачання. Зв'язок систем зовнішнього і тягового електропостачання по транзиту потужності прийнято оцінювати зрівняльним струмом (УТ) в тягової мережі.
В даному дипломному проекті представлені методи розрахунку і вимірювання зрівняльних струмів, інженерної оцінки меж доцільності застосування двостороннього харчування тягових мереж.
Показані умови економічної доцільності застосування односторонньої або двосторонньої схем живлення тягової мережі по фактору зрівняльних струмів дана теоретична оцінка перетоків енергії на межподстанціонних зонах і наведені дані про можливі значеннях зрівняльних струмів з конкретними прикладами їх розрахунку.
ВПЛИВ ЕЛЕКТРИФІКОВАНИХ ЗАЛІЗНИЦЬ
1 ПРИЧИНИ ВИНИКНЕННЯ зрівняльного СТРУМІВ
Прічінойвознікновенія зрівняльних струмів є те, що електротяги мережу фідерної зони при двосторонньому харчуванні шунтирует однуіз фаз ЛЕП-110 (220) кВ, що живить тягові підстанції. Налічіетранзіта потужності по цій ЛЕП, а також наявність точок проміжного відбору потужності призводять до того, що в електротяги мережу відгалужується частина струму навантаження енергосистеми. За рахунок різного імпедансу фази ЛЕП і тягової мережі фази струмів в паралельних гілках (ЛЕП - електротяги мережу) не збігаються. Становище ускладнюється тим, що на тягових під-станціях з трифазними трансформаторами по схемі (зірка / трикутник) падіння напруги в трансформаторі залежить також від струму навантаження суміжно-го плеча харчування. Крім того, на деяких дистанціях ЕЛЕКТРОСНАБ-вання має місце розбіжність за величиною напружень холостого ходу суміжних підстанцій за рахунок вибору невірної уставки РПН, а так-же за рахунок того, що при трифазних РПН вибір його положення завжди є деяким компромісом між необхідним рівнем на- напруги одного і іншого плеча харчування.
Живильні енергосистеми через невизначені проміжки ча-мени змінюють свій режим, а також схему зовнішнього електропостачання. Це пов'язано з виведенням в ремонт окремих ЛЕП, блоків електростанцій-ций, силового обладнання районних підстанцій, а також зміни режимів, в результаті чого величина і напрямок потоків потужності в системах різко змінюються. Про ці зміни дистанції електропостачання до відома не ставляться. Така зміна режимів приво-дит до різкої зміни зрівняльного струму в тяговій мережі, і, як наслідок, - різкої зміни коефіцієнтів потужності підстанції.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА І ВИЯВЛЕННЯ зрівняльного струму
2.1 Виявлення зрівняльного струму
В даний час дистанції електропостачання мають дуже обмежені можливості виявлення і зменшення зрівняльних струмів. Виявити зрівняльні струми можна за показаннями фідерних амперметрів тягових підстанцій при відсутності тягових навантажень, але при цьому зазвичай не вдається виміряти струми менше 50 А. а найголовніше на підстанціях відсутня інформація про наявність або відсутність поїздів в межподстанціонной зоні. Другий можливий шлях - порівняння напруг холостого ходу на шинах 27,5 кВ суміжних під-станцій. Однак, як зазначалося вище, навіть при однакових по ве-личині напружених на суміжних підстанціях має місце їх несовпа-дення по фазі. Як показали дослідження, це розбіжність може досягати 5 ° ел, а на ділянках 2х25 кВ - навіть 10 ° ел, що відповідає векторної різниці напруг на шинах підстанцій 2,4 кВ (при сис-темі 2х25 кВ - удвічі більше).
Непрямим способом наявність великих зрівняльних струмів в усло-віях експлуатації можна виявити за різкого відмінності витрат енергії за показниками лічильників на суміжних підстанціях, а також по відмінності середньозважених коефіцієнтів потужності. У зв'язку з тим, що на тягових підстанціях зазвичай відсутні технічні засоби вимірювання витрат енергії і коефіцієнтів потужності окремо по плечах харчування підстанції, такі вимірювання дуже приблизні.
2.2 Характеристика зрівняльних струмів
Практично за однакової кількості рівнів напруги по модулю на суміжних тягових підстанціях (або їх розбіжності не більше, ніж на 0,5 кВ) зрівняльної ток є активним. Будучи накладеним на струм навантаження, він збільшує коефіцієнт потужності однієї з під-станцій і знижує на інший, причому відмінність коефіцієнтів потужності становить кілька десятих (наприклад 0,9 і 0,7).
2.3 Наслідки протікання зрівняльних струмів
Перебіг зрівняльного струму в електротягової мережі викликає ряд негативних наслідків, основні з яких наступні:
-при зрівняльних токах, що перевищують 100 А. помітно знижується надійність роботи контактної мережі і обладнання тягових підстанцій-ций внаслідок зростання сумарної струмового навантаження. Крім того, можуть мати місце неправильні дії релейних захистів, особливо спрямованих;
-наявність зрівняльних струмів призводить до зміни коефіцієнтом-тов потужності суміжних тягових підстанцій, причому на одній з них він незначно зростає, а на іншій - різко знижується;
-протікання зрівняльного струму призводить до появи додаткового-них втрат енергії в системі тягового електропостачання, в основ-ному, в контактній мережі, але також і в ланцюгах відсмоктування і в силовому обору-нання. Особливо слід відзначити, що величина втрат від зрівнювач-ного струму не залежить від того, накладено він на робочі струми тягової мережі або протікає в чистому вигляді (при відсутності поїздів).
Величина втрат від зрівняльних струмів вельми велика і сущест-венно впливає на економічні показники роботи. Зокрема, при зрівняльний струмі 100 А втрати активної потужності в межподстанціонной зоні складають 120-160 кВт, що відповідає втратам енергії 0,9 - 1,2 млн. КВт.год на місяць.
3 ВИЗНАЧЕННЯ зрівняльного струму
3.1 Розрахунок і векторна діаграма зрівняльного струму
В [9] доведено, що для трифазних трансформаторів, у ко-торих обмотки всіх трьох фаз пов'язані спільною магнітної ланцюгом, при встановленні співвідношень струмів і напруг по фазах, кожну окрему фазу багатофазного трансформатора можна розглядати як окремий однофазний трансформатор. Вихідними при такому розгляді повинні бути лінійні напруги на первинної сто-Рона і лінійні струми на вторинної. У загальному випадку ті і інші несиметричні.