устройство широкополосной фильтрации гармоник и компенсации реактивной мощности для тяговых сетей 27,5 кв, 50 гц

Формула изобретения

Устройство широкополосной фильтрации гармоник и компенсации реактивной мощности для тяговых сетей 27,5 кВ, 50 Гц, содержащее присоединенную к контактной сети основную батарею конденсаторов и последовательно соединенный с ней основной реактор, отличающееся тем, что последовательно с основным реактором включены первая батарея конденсаторов и первый реактор, соединенные по отношению друг к другу параллельно и настроенные в резонанс токов на частоту в интервале 150-250 Гц, а последовательно к этому резонансному контуру присоединены параллельно соединенные друг с другом две ветви, одна из которых состоит из второй батареи конденсаторов и второго реактора, соединенных последовательно и настроенных в резонанс напряжений на частоте 50 Гц, а вторая ветвь состоит из резистора, причем обе эти параллельные ветви соединены друг с другом в общий узел, которым они присоединены к рельсам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам электроснабжения железных дорог на переменном токе 27,5 кВ, 50 Гц и представляет собой специальное устройство для фильтрации широкой полосы гармонических составляющих токов, генерируемых преобразовательными электровозами переменного тока, при одновременной компенсации реактивной мощности, потребляемой этими электровозами на частоте 50 Гц.

Известно специальное устройство поперечной компенсации (УППК) [1, 2], которое включается на тяговой подстанции или посту секционирования параллельно электроподвижному составу между контактной сетью и рельсами и служит для компенсации реактивной мощности. Наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в [1]. Оно принято в качестве прототипа.

В устройстве [1] батарея конденсаторов включается между контактной сетью и рельсами последовательно с реактором, обладающим индуктивным сопротивлением. Индуктивное сопротивление реактора в зависимости от мощности батареи выбирается таким образом, чтобы емкостное сопротивление батареи и индуктивное сопротивление реактора были настроены в резонанс напряжений на частоте ниже 150 Гц, что обеспечивает защиту батареи от перегрузок токами высших гармоник, генерируемых электроподвижным составом (150 Гц и выше), и исключает резонансные явления в сетях общего назначения на этих частотах. Однако для гармоник высокого порядка (450-1950 Гц) устройство обладает очень большим сопротивлением и не обеспечивает для них фильтрующего эффекта.

Технической задачей предлагаемого изобретения является максимально глубокая фильтрация высших гармоник при одновременной компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки на частоте 50 Гц.

Схема предлагаемого устройства фильтрации и компенсации реактивной мощности (УФК) изображена на чертеже.

Основная батарея конденсаторов 1 этого устройства одним своим выводом 8 присоединяется к контактной сети 27,5 кВ, а вторым выводом 9 присоединяется к выводу 10 основного реактора 2. Основной реактор 2 выводом 11 соединяется в общий узел с выводами 12 и 14 первой батареи конденсаторов 3 и первого реактора 4, которые, в свою очередь, настроены друг с другом в резонанс токов на частоту в интервале 150-250 Гц. В этом случае параллельно включенные друг другу батарея 3 и реактор 4 на частоте 150 Гц формируют значительное результирующее сопротивление индуктивного характера. Выводы 13 и 15 первой батареи конденсаторов 3 и первого реактора 4 объединяются в общий узел 16, который соединяется с узлом 17, объединенным с выводами 18 и 22 двух параллельных между собой ветвей, одна из которых состоит из второй батареи конденсаторов 5 и второго реактора 6, объединенных выводами 19 и 20 в последовательную цепь, настроенную в резонанс напряжений на частоту 50 Гц, а вторая ветвь состоит из резистора 7, который одним выводом 22 присоединяется к узлу 17, а вторым выводом 23 соединяется с выводом 21 второго реактора 6 в общий для этих двух параллельных ветвей узел 24, которым устройство присоединяется к рельсам.

Включение резистора 7 параллельно ветви, состоящей из второй батареи конденсаторов 5 и последовательно соединенного с ней второго реактора 6, и настроенных в резонанс напряжений на частоту 50 Гц, исключает протекание по резистору 7 тока основной частоты 50 Гц.

С ростом номера гармоники (ее частоты) снижается емкостное сопротивление основной батареи 1 и увеличивается индуктивное сопротивление основного реактора 2. Для гармоник частот выше 150 Гц общее сопротивление первой батареи конденсаторов 3 и первого реактора 4 становится по своему характеру емкостным и снижается с ростом частоты гармоник.

Параллельные ветви, состоящие из второй батареи конденсаторов 5 с вторым реактором 6 и резистора 7, с ростом частоты проявляют себя таким образом, что сопротивление ветви 5-6 становится по характеру индуктивным и оно растет с ростом частоты. Сопротивление ветви с резистором 7 остается неизменным, и с ростом частоты резистор 7 принимает на себя большую долю n-ой гармоники.

Для всех гармоник УФК обладает активно-индуктивным сопротивлением, меньшим в 5-6 раз, чем в прототипе [1], а наличие резистора 7 обеспечивает приемлемую фильтрацию для контролируемых по директивным документам частот в полосе 100-2000 Гц.

Источники информации

1. Пинцов А.Н., Крайчик Ю.С., Зейлигер А.Н., Бородулин Б.М. Компенсация реактивной мощности параллельным включением конденсаторных батарей в сетях электрической тяги переменного тока. - М.: Энергия, “Электрические станции”, 1961 г., №3, с.66-71 (прототип).

2. Мамошин P.P. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях переменного тока. - М.: Транспорт, 1973 г., 224 с.