RU2258994C2 - Railway ac power distribution system using three-phase balancing and single-phase transformers - Google Patents
Railway ac power distribution system using three-phase balancing and single-phase transformers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258994C2 RU2258994C2 RU2001134229/09A RU2001134229A RU2258994C2 RU 2258994 C2 RU2258994 C2 RU 2258994C2 RU 2001134229/09 A RU2001134229/09 A RU 2001134229/09A RU 2001134229 A RU2001134229 A RU 2001134229A RU 2258994 C2 RU2258994 C2 RU 2258994C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substations
- phase
- traction
- transformers
- switches
- Prior art date
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229940112112 capex Drugs 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N fluocinolone acetonide Chemical compound C1([C@@H](F)C2)=CC(=O)C=C[C@]1(C)[C@]1(F)[C@@H]2[C@@H]2C[C@H]3OC(C)(C)O[C@@]3(C(=O)CO)[C@@]2(C)C[C@@H]1O FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам электроснабжения железных дорог на переменном токе 27,5 кВ, 50 Гц и представляет собой комплекс устройств, обеспечивающих получение повышенного симметрирующего эффекта тяговых нагрузок по отношению к трехфазным сетям общего назначения напряжением 220 (110) кВ, удешевление и упрощение электроснабжения тяги при повышенной надежности питания тяговых нагрузок.The invention relates to power supply systems for railways with alternating current of 27.5 kV, 50 Hz and is a set of devices that provide an increased symmetrical effect of traction loads with respect to three-phase general-purpose networks with a voltage of 220 (110) kV, cheapening and simplifying traction power supply at increased reliability of traction load power.
Известны системы электроснабжения железных дорог переменного тока с трехфазными и однофазными трансформаторами [1,2], отличающиеся сложными тяговыми подстанциями 220 (110) кВ/27,5 кВ с присоединением каждой к сетям общего назначения 220 (110) кВ через 40-55 км [1] или система 2×25 кВ - через 60-90 км [2] и установкой на межподстанционных зонах однофазных автотрансформаторов 50/25 кВ.Known power supply systems for AC railways with three-phase and single-phase transformers [1,2], characterized by complex traction substations 220 (110) kV / 27.5 kV with each connecting to general-purpose networks 220 (110) kV after 40-55 km [ 1] or a 2 × 25 kV system - after 60-90 km [2] and installation of 50/25 kV single-phase autotransformers on the inter-substation zones.
В обеих системах для ограничения несимметрии напряжений тяговые подстанции присоединяют к сетям электроснабжения с чередованием фаз (схема «винта»), что исключает параллельную работу нескольких подстанций на нагрузки, находящиеся на смежных межподстанционных зонах.In both systems, to limit voltage asymmetry, traction substations are connected to phase-alternating power networks (“screw” circuit), which eliminates the parallel operation of several substations for loads located on adjacent inter-substation zones.
По технической сущности предлагаемая система является композицией обеих систем [1,2] и использует принцип симметрирования тяговых нагрузок, описанный в [3]. Эти три технических решения и являются прототипами и основой предлагаемой системы.In terms of technical nature, the proposed system is a composition of both systems [1,2] and uses the principle of balancing traction loads described in [3]. These three technical solutions are the prototypes and the basis of the proposed system.
Техническим результатом предлагаемой системы является снижение количества опорных подстанций (одна на 220-250 км) с двумя трехфазными симметрирующими трансформаторами на каждой и пятью - шестью промежуточными простейшими подстанциями с однофазными трансформаторами, получающими питание от трансформаторов смежных опорных подстанций по одной двухпроводной линии, что обеспечивает возможность параллельной работы всех подстанций на участке между смежными опорными подстанциями, снижает потери энергии в тяговой сети и затраты на сооружение подстанций, упрощает их, повышает эффект симметрирования нагрузок тяги на опорных подстанциях, имеющих выход на сети общего назначения.The technical result of the proposed system is to reduce the number of reference substations (one per 220-250 km) with two three-phase balancing transformers on each and five to six intermediate simplest substations with single-phase transformers, powered by transformers of adjacent reference substations on one two-wire line, which makes it possible parallel operation of all substations in the area between adjacent supporting substations, reduces energy losses in the traction network and construction costs odstantsy, simplifies, improves the effect of balancing the thrust loads on the supporting substations having access to the general purpose network.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что питание от сетей общего назначения тяговые сети получают с интервалом 220-250 км через опорные подстанции на напряжении 220 (110) кВ, на которых специальные симметрирующие трехфазные трансформаторы, обладающие эффектом Скотта, снижают напряжение до 91 кВ на каждом плече питания. Обмотки трансформатора, подающие напряжение на левое и правое плечи, соединяются в общей точке между собой, и эта точка присоединяется к земле таким образом, что напряжения выводов каждого плеча по отношению к земле (рельсам) составляют одного 27,5 и второго 63,5 кВ. Устройство такого трансформатора изложено в сопутствующей заявке на изобретение «Трансформатор для системы распределенного электроснабжения железной дороги, электрифицированной на переменном токе (27,5+63,5) кВ, 50 Гц с симметрирующим эффектом».The essence of the claimed invention lies in the fact that traction networks are supplied with power from general purpose networks with an interval of 220-250 km through supporting substations at a voltage of 220 (110) kV, on which special balancing three-phase transformers with Scott effect reduce the voltage to 91 kV by each shoulder nutrition. The transformer windings supplying voltage to the left and right shoulders are connected at a common point with each other, and this point is connected to the ground in such a way that the voltage of the terminals of each arm with respect to the ground (rails) is one 27.5 and the second 63.5 kV . The device of such a transformer is described in the accompanying application for the invention “A transformer for a distributed power supply system for a railway electrified with alternating current (27.5 + 63.5) kV, 50 Hz with a balancing effect”.
Применение такого трансформатора позволяет питать двухпроводной ЛЭП напряжением 91 кВ систему подстанций каждая с однофазным трансформатором, и при этом все трансформаторы, на всех промежуточных подстанциях на каждой межподстанционной зоне включаются параллельно друг другу.The use of such a transformer makes it possible to power a 91-kV two-wire transmission line with a system of substations each with a single-phase transformer, and at the same time, all transformers, at all intermediate substations at each inter-substation zone, are connected in parallel to each other.
На чертеже показана схема соединений тяговых подстанций предлагаемой системы электроснабжения.The drawing shows a connection diagram of traction substations of the proposed power supply system.
Ключевым элементом системы является симметрирующий трансформатор 1. На каждой опорной подстанции 2 устанавливается по два трансформатора 1, из которых один - рабочий, второй - резервный.A key element of the system is a balancing transformer 1. At each supporting substation 2, two transformers 1 are installed, one of which is a working one, and the second is a backup one.
Вся зона между двумя опорными подстанциями является сетью специального назначения. От нее получают питание подстанции с однофазными трансформаторами 3 по двухпроводной линии 4 напряжением 91 кВ, прикладываемой по опорам контактной сети. Линия 4 является магнитно уравновешенным элементом этой системы. Присоединение к земле общей точки 5 обмоток трансформаторов опорных подстанций фиксирует уровень изоляции провода 6 по отношению к земле на напряжении 27,5 кВ, а второго питающего провода - на напряжении 63,5 кВ.The entire area between the two reference substations is a special-purpose network. From it, power is supplied to the substation with single-phase transformers 3 via a two-wire line 4 with a voltage of 91 kV applied along the supports of the contact network. Line 4 is a magnetically balanced element of this system. The connection to the ground of a common point 5 of the windings of the transformers of the supporting substations fixes the insulation level of wire 6 with respect to the ground at a voltage of 27.5 kV, and the second supply wire at a voltage of 63.5 kV.
Трансформаторы 3 промежуточных подстанций получают питание на напряжении 91 кВ от двухпроводной линии 4, а сама линия 4 секционируется выключателями 8 и 9, в качестве выключателей 8 используются выключатели на напряжение 27,5 кВ, а в качестве выключателей 9 - на напряжение 110 кВ.Transformers 3 of intermediate substations receive power at a voltage of 91 kV from a two-wire line 4, and the line 4 itself is partitioned by switches 8 and 9, switches 8 to 27.5 kV are used as switches 8, and 110 kV as switches 9.
Секционирование линии 4 осуществляется через одну подстанцию с таким расчетом, чтобы любое повреждение на линии приводило к отключению только одной подстанции. Сохранение параллельной работы на контактную сеть всех остальных подстанций облегчает режим выпадения одной подстанции. На подстанциях, где осуществляется секционирование линии 4, трансформатор 3 к каждому проводу линии 4 присоединяется через развилку из разъединителей 10 и 11, присоединяемых к проводам линии 4 по обе стороны от секционирующих выключателей, что дает возможность переключать питание подстанций с поврежденной на здоровую секцию линии. Разъединители 10 выполняются на 27,5 кВ, разъединители 11 - на 110 кВ, выключатели 12 выполняются на 110 кВ, выключатели 13 - на 27,5 кВ. В случае выхода из строя трансформатора 3 на каждой из промежуточных подстанций предусматривается шунтирующий выключатель 14, позволяющий подавать питание в контактную сеть через шины подстанции с выпавшим трансформатором от провода 6 линии 4. Выключатель 14 выполняется на напряжение 27,5 кВ.Section 4 is partitioned through one substation in such a way that any damage on the line leads to shutdown of only one substation. Saving parallel work on the contact network of all other substations facilitates the failure of one substation. At substations where the sectioning of line 4 is carried out, a transformer 3 is connected to each wire of line 4 through a fork of disconnectors 10 and 11 connected to the wires of line 4 on both sides of the sectioning switches, which makes it possible to switch the power of substations from damaged to a healthy section of the line. Disconnectors 10 are 27.5 kV, disconnectors 11 110 kV, circuit breakers 12 110 kV, switches 13 27.5 kV. In case of failure of the transformer 3, a shunt switch 14 is provided at each of the intermediate substations, which allows supplying power to the contact network through the substation buses with the transformer falling out from wire 6 of line 4. The switch 14 is operated at a voltage of 27.5 kV.
Внедрение предлагаемой системы электроснабжения позволит:Implementation of the proposed power supply system will allow:
- уменьшить капзатраты на систему электроснабжения в 1,5-1,6 раз;- reduce capex on the power supply system by 1.5-1.6 times;
- повысить эффект симметрирования тяговых нагрузок за счет изменения новых симметрирующих трансформаторов на опорных подстанциях и увеличения расстояния между ними в 1,6-2,0 раза, исключив штрафные санкции за нарушения качества электроэнергии в точках общего присоединения по коэффициенту симметрии напряжений, что в расчете на одну подстанцию может составить до 1,5-2,0 млн. руб. в год;- to increase the effect of balancing traction loads by changing new balancing transformers at the reference substations and increasing the distance between them by 1.6-2.0 times, eliminating penalties for violations of the quality of electricity at the points of common connection according to the voltage symmetry coefficient, which is based on one substation can amount to 1.5-2.0 million rubles. in year;
- снижение мощности трансформаторов на промежуточных подстанциях до 10-16 MB-А и упрощение схем подстанций позволит отказаться от режима их постоянного обслуживания;- reducing the power of transformers at intermediate substations to 10-16 MB-A and simplifying the schemes of substations will allow you to abandon the mode of their constant maintenance;
- питание всех промежуточных подстанций от общей двухпроводной линии позволит как при системе постоянного тока 3 кВ использовать преимущества параллельной работы всех подстанций на контактную сеть с лучшим использованием мощности трансформаторов всех подстанций;- the power of all intermediate substations from a common two-wire line will allow, like with a 3 kV DC system, to take advantage of the parallel operation of all substations on a contact network with the best use of the power of transformers of all substations;
- обеспечить модульную упрощенную систему изготовления подстанций и минимизировать территорию, занимаемую ими.- provide a modular simplified system for the manufacture of substations and minimize the territory occupied by them.
Источники информацииSources of information
1. К.Г.Марквардт. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М., Транспорт, 1982, с.36-39.1. K.G. Marquardt. Power supply of electrified railways. M., Transport, 1982, p. 36-39.
2. Р.Р.Мамошин, А.Н.Зимакова. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М., Транспорт, 1980, с.146-149 (прототип).2. R.R. Mamoshin, A.N. Zimakova. Power supply of electrified railways. M., Transport, 1980, p.146-149 (prototype).
3. Авторское свидетельство №1377930, SU1377930 А1, Н 01 F 33/00, 1987 (прототип).3. Copyright certificate No. 1377930, SU1377930 A1, H 01 F 33/00, 1987 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134229/09A RU2258994C2 (en) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | Railway ac power distribution system using three-phase balancing and single-phase transformers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134229/09A RU2258994C2 (en) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | Railway ac power distribution system using three-phase balancing and single-phase transformers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001134229A RU2001134229A (en) | 2003-07-20 |
| RU2258994C2 true RU2258994C2 (en) | 2005-08-20 |
Family
ID=35846306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001134229/09A RU2258994C2 (en) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | Railway ac power distribution system using three-phase balancing and single-phase transformers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2258994C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2321133C1 (en) * | 2006-06-16 | 2008-03-27 | ООО "Компания Интер Электро" | Balancing three-phased to one-phased voltage transformer |
| RU2374715C1 (en) * | 2008-10-30 | 2009-11-27 | Зихерман Михаил Хаимович | Balance-to-unbalance traction-feeding transformer |
| RU2403662C1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) | Power supply and electrical energy distribution device in intermediate traction substations |
| RU2469451C2 (en) * | 2010-09-22 | 2012-12-10 | Николай Валерьевич Гринев | CIRCUIT 10(6) kV "SINGLE WORKING PARTITIONED BUSBAR SYSTEM WITH ARRANGEMENT OF SUPPLY INPUTS VIA T-JUNCTION OF BREAKERS" |
| RU2565065C2 (en) * | 2014-02-20 | 2015-10-20 | Роберт Султанович Ахметшин | 110 kv (and higher) switching device |
| RU2703925C1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-10-22 | Юрий Леонидович Беньяш | Method of amplification of alternating current traction power supply system |
| RU2795966C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Ac power supply system with distributed power supply |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1737616A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-05-30 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Installation to supply dc power for railway roads from regional non-traction loads |
| RU2026210C1 (en) * | 1992-02-19 | 1995-01-09 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Power supply device for ac railways and regional non-traction consumers |
| DE19505963A1 (en) * | 1994-03-04 | 1995-09-07 | Siemens Ag | Power supply for longitudinal stator linear drive |
| RU16226U1 (en) * | 2000-04-27 | 2000-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт транспортного строительства (ЦНИИС)" | AC TRACING SUBSTATION |
-
2001
- 2001-12-20 RU RU2001134229/09A patent/RU2258994C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1737616A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-05-30 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Installation to supply dc power for railway roads from regional non-traction loads |
| RU2026210C1 (en) * | 1992-02-19 | 1995-01-09 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Power supply device for ac railways and regional non-traction consumers |
| DE19505963A1 (en) * | 1994-03-04 | 1995-09-07 | Siemens Ag | Power supply for longitudinal stator linear drive |
| RU16226U1 (en) * | 2000-04-27 | 2000-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт транспортного строительства (ЦНИИС)" | AC TRACING SUBSTATION |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| МАМОШИН P.P., ЗИМАКОВА А.Н., Электроснабжение электрифицированных железных дорог, Москва, Транспорт, 1980, с.146-149. * |
| МАРКВАРД К.Г., Электроснабжение электрифицированных железных дорог, Москва, Транспорт, 1982, с.36-39. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2321133C1 (en) * | 2006-06-16 | 2008-03-27 | ООО "Компания Интер Электро" | Balancing three-phased to one-phased voltage transformer |
| RU2374715C1 (en) * | 2008-10-30 | 2009-11-27 | Зихерман Михаил Хаимович | Balance-to-unbalance traction-feeding transformer |
| RU2403662C1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) | Power supply and electrical energy distribution device in intermediate traction substations |
| RU2469451C2 (en) * | 2010-09-22 | 2012-12-10 | Николай Валерьевич Гринев | CIRCUIT 10(6) kV "SINGLE WORKING PARTITIONED BUSBAR SYSTEM WITH ARRANGEMENT OF SUPPLY INPUTS VIA T-JUNCTION OF BREAKERS" |
| RU2565065C2 (en) * | 2014-02-20 | 2015-10-20 | Роберт Султанович Ахметшин | 110 kv (and higher) switching device |
| RU2703925C1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-10-22 | Юрий Леонидович Беньяш | Method of amplification of alternating current traction power supply system |
| RU2795966C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Ac power supply system with distributed power supply |
| RU2832717C1 (en) * | 2024-04-19 | 2024-12-28 | Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы - Россети" | Method of reducing power losses in two-transformer power supply system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2480355C2 (en) | Electric power supply system | |
| US5569987A (en) | Power supply system for a long-stator drive for a magnetic levitation train | |
| RU2397590C2 (en) | Converting substation | |
| RU2258994C2 (en) | Railway ac power distribution system using three-phase balancing and single-phase transformers | |
| US4142230A (en) | Sealed DC power converting station | |
| RU2658675C1 (en) | Method and three-wire dc power supply system (options) | |
| JPH0564323A (en) | DC substation | |
| CN212849578U (en) | Movable high-pressure chamber | |
| RU2307036C1 (en) | Dc traction power supply system (versions) | |
| RU2795966C1 (en) | Ac power supply system with distributed power supply | |
| SU1736776A1 (en) | Power supply for electric railways | |
| RU2026210C1 (en) | Power supply device for ac railways and regional non-traction consumers | |
| SU1737616A1 (en) | Installation to supply dc power for railway roads from regional non-traction loads | |
| SU656887A1 (en) | Arrangement for power supply of a.c. contact wire network | |
| SU1357270A1 (en) | Apparatus for electric power supply of a.c. railway roads | |
| SU1467662A1 (en) | Low-branched three-phase a.c. network | |
| RU2063344C1 (en) | Power supply device for ac traction circuit | |
| RU1782795C (en) | A.c. railway power supply system | |
| Nuca et al. | Modernization Solutions for the Trolleybus Traction Stations in the Chisinau Municipality | |
| SU1148805A1 (en) | Power sypply system for a.c.railways | |
| RU2093380C1 (en) | Vehicle electric plant | |
| SU787210A1 (en) | A.c. traction substation | |
| SU1643222A1 (en) | Device for power supply for a c traction circuit | |
| SU829461A1 (en) | Apparatus for monitoring wire condition of a.c.contact circuit | |
| Su et al. | Design and Research of Propulsion Substation for High-Speed Maglev Railway |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090617 |