 |
|
 |  |
|
|
| |
 | Aeronautica | Comunicatii | Constructii | Electronica | Navigatie | Pompieri |
| Tehnica mecanica |
Obtinerea tensiunilor continue de la medie tensiune cu ajutorul redresoarelor statice de putere, pentru tractiunea urbana
1.Scopul lucrarii
Cunoasterea de catre studenti a echipamentelor folosite la obtinerea tensiunilor continue 650Vcc, necesare alimentarii cu energie electrica a vehiculelor electromotoare pentru transportul urban.
2.Programul lucrarii
Lucrarea se va desfasura la statia de redresare care apartine OTL-RA, situata in Oradea , str Duiliu Zamfirescu si pe traseul liniei 1 - Cele trei crisuri-Nufarul, in vederea efectuarii unor masuratori privind tensiunea pe linia de contact.
In prima parte a lucrarii se vor prezenta partea de alimentare in ca a statiei de redresare, transformatoarele coboritoare de tensiune de la 6kV la 700 V, precum si celulele de sosire, celulele de cupla, celulele de redresare, celulele de plecare, conform schemei circuitelor primare a SSTE.
Se va prezenta de catre personalul calificat din statie, programul de intretinere si reparatie pentru subansamblele aparatelor de comutatie, respectiv contactoarele de putere.
Se va exemplifica modul de prindere al firului de cantact in plasa retelei de distributie si uzura diferitelor componente.
Se vor urmari aparatele de masura si control din statie, precum si aparatele de protectie la scurtcircuite si punere la pamint.
Se va studia modul de dispecerizare a alimentarii traseelor de tramvai din Oradea, cu ajutorul sistemului computerizat.
Se vor exemplifica operatii de oprire a alimentarii pe diferite sectoare si folosirea alimentarilor de rezerva in caz de avarie.
3.Masuratori experimentale
Se vor face masuratori experimentale pe traseul liniei 1, intre punctul de injectie si capatul liniei Nufarul, in vederea determinarii caderilor de tensiune pe linia de contact.
Masuratorile se vor efectua cu ajutorul voltmetrului de la bordul tramvaiului, in fiecare statie de pe traseu. Cunoscindu-se valoarea tensiunii in punctul de injectie, din momentul respectiv, care va fi comunicata de dispecerat, si distantele in metri dintre statii, se va construi un grafic Tensiune = f(Distanta)
4.Interpretarea rezultatelor
-Se va urmari incadrarea tensiunii, pe traseu si in special la capatul de linie, in limita valorilor admisibile, de maxim 15%, sub valoarea nominala, de 660Vcc.
-Se vor corela rezultatele cu numarul de vehicule electrice existente in exploatare pe traseul respectiv
-Se vor anticipa problemele care pot sa apara la motoarele de tractiune in cc cu excitatie serie, in cazul functionarii la o tensiune sub valoarea nominala
-Studentii vor propune solutii pentru evitarea caderilor de tensiune si pentru o functionare normala a motoarelor de tractiune si a circuitelor auxiliare de pe tramvai.
Suport teoretic si aplicativ
SSTE de curent continuu
SSTE de c.c. sunt utilizate atat in tractiunea electrica rutiera si subterana, cat si in cea feroviara cu LC de c.c. Ele sunt de tip interior si contin in componenta circuitelor lor primare urmatoarele subansambluri de baza, pe tipuri de echipamente electrice: instalatie de inalta tensiune, grup trafo-redresor de putere, instalatie bara pozitiva, respectiv negativa si, eventual, grup trafo-invertor neautonom de putere.
In tara noastra, intreg acest echipament din furnitura SSTE de c.c. (exceptand grupul trafo-invertor neautonom de putere) este fabricat la intreprinderea "Electroputere" Craiova sub forma modulara si tipizata si poate fi actionat atat local (manual sau electric), cat si de la distanta, dintr-un post de comanda centralizata sau printr-o instalatie de telecomanda.
Instalatia de inalta tensiune este destinata sa primeasca c.a. trifazat din reteaua electroenergetica generala (6 ÷ 110 kV) si sa il furnizeze grupurilor trafo-redresoare de putere (si serviciilor auxiliare) din SSTE. Instalatia poseda o structura celulara, cuprinzand, in principal conform (fig. 6.1):
- celule de linie corespunzatoare celor doi fideri (principal si de rezerva) de alimentare in inalta tensiune a SSTE, compuse din compartimente in care se afla montate: sistem trifazat dublu de bare colectoare de inalta tensiune, separatoare tripolare actionate cu servomotor si prevazute cu interblocaj electromecanic (Q1 si Q2, respectiv Q9 si Q10) si intreruptoare de inalta tensiune debrosabile (Q11 si Q16);
- celule trafo pentru alimentarea grupurilor trafo-redresoare de putere, avand, in plus fata de celulele de linie, transformatoare de masura - de curent (T1N si T5N) si de tensiune (T2N si T6N);
- celula de masurare si de cupla, avand echipament electric similar cu celulele anterioare (fara a fi prevazute, insa, cu separatoare) si servind la masurari electrice in inalta tensiune si la trecerea de pe un sistem trifazat de bare colectoare pe celalalt.
Grupurile trafo-redresoare de putere se executa in numar de la unu la patru, putand functiona in diferite combinatii dupa o schema de automatizare prestabilita.
In cazul SSTE de c.c. din fig.
6.1, un grup functioneaza permanent, iar al doilea se introduce numai la o
suprasarcina impusa de conditiile de trafic al VEM alimentate de
Aceste doua grupuri sunt riguros identice (pentru a permite o interschimbabilitate totala), fiind alcatuite fiecare din:
transformator trifazat de
putere (T1, respectiv T2), coborator de tensiune ÷ 3 kV) cu
racire naturala in ulei sau in aer (
|
dinspre ramura (-) a LC bifilare Sau sina metalica a CR |
|
M |
|
(6÷110)kV |
|
M |
|
M |
|
Q1 |
|
Q2 |
|
Q11 |
|
CELULA LINIE |
|
M |
|
M |
|
Q3 |
|
Q4 |
|
Q12 |
|
CELULA TRAFO |
|
M |
|
M |
|
Q5 |
|
Q6 |
|
Q14 |
|
CELULA TRAFO |
|
M |
|
M |
|
Q9 |
|
Q10 |
|
Q16 |
|
CELULA LINIE |
|
M |
|
M |
|
Q7 |
|
Q8 |
|
Q15 |
|
CELULA MASURARE SI CUPLA |
|
CELULA TRAFO |
|
T1N |
|
T2N |
|
T3N |
|
T4N |
|
T5N |
|
T6N |
|
T7N |
|
T8N |
|
Q13 |
|
Fider principal (i.t.) |
|
T1 |
|
V1 |
|
|
|
R1N |
|
R |
|
A |
|
M |
|
Q17 |
|
T2 |
|
V2 |
|
|
|
R3N |
|
R |
|
A |
|
M |
|
Q20 |
|
T3 |
|
V3 |
|
|
|
R4N |
|
R |
|
A |
|
Q21 |
|
R2N |
|
R |
|
A |
|
Q18 |
|
Q19 |
|
GRUPURI TRAFO- REDRESOARE DE PUTERE |
|
CELULA CONE- XIUNE REDRESOR BARA NEGATIVA |
|
L |
|
fider de rezerva (i.t.) |
|
GRUP TRAFO- INVERTOR NEAUTONOM DE PUTERE |
|
|
|
|
|
+ REZ. |
|
CELULA CONEXIUNE REDRESOR- BARA POZITIVA |
|
CELULA CONEXIUNE REDRESOR- BARA POZITIVA |
|
Q22 |
|
Q23 |
|
Q24 |
|
R5N |
|
Q25 |
|
Q26 |
|
Q27 |
|
Q28 |
|
Q29 |
|
Q30 |
|
CELULA SOSIRE |
|
CELULA PLECARE |
|
CELULA PLECARE |
|
CELULA CUPLA TRANSCERSALA |
|
R |
|
A |
|
R7N |
|
R |
|
A |
|
R8N |
|
R |
|
A |
|
R9N |
|
R |
|
A |
|
R6N |
|
R |
|
A |
|
M |
|
M |
|
M |
|
spre ramura (+) a LC |
Figura 6.1. SSTE de c.c. Schema circuitelor primare
(una cu conexiune in stea, cealalta in triunghi, avand, corespunzator,
numerele de spire in raportul
redresor necomandat in punte
trifazata (V1, respectiv V2),
echipat cu mai multe diode de putere montate in paralel pe fiecare
brat al puntii. Schemele de redresare frecvent utilizate sunt cu pulsuri, corespunzator unei singure punti trifazate
(fig. 3.2,a),
respectiv cu 12 pulsuri, corespunzator unei perechi de punti trifazate,
alimentate pe partea de c.a. de la cele
doua infasurari secundare de transformator (una in stea, cealalta in triunghi)
si montate pe partea de c.c. in serie sau in paralel (uzual, printr-o bobina
interfaza (BIF), care absoarbe diferenta dintre tensiunile instantanee de
iesire ale celor doua punti redresoare, asigurand functionarea independenta a
acestora si limitand, totodata, curentii de scurtcircuit dintre ele) (fig.
6.2,b). Redresoarele necomandate in punte trifazata cu 6 sau 12 pulsuri sunt
preferate in SSTE de c.c. deoarece: (1)
poseda un factor de putere superior redresoarelor in punte comandata sau
semicomandata (acestea consumand, in plus, putere reactiva de la reteaua de
alimentare); (2) pe partea de c.a. trifazat curentii de linie contin numai
componente armonice de ordinul 6k ± 1, respectiv 12k ± l, k = 1, 2, . (ceea ce
inseamna, forma de variatie practic sinusoidala a curentilor de linie), iar
transformatorul trifazat de alimentare poseda un ridicat grad de utilizare si curenti fara componente continue in infasurarile
secundare; (iii) pe partea de c.c., tensiunile redresate contin numai
componente armonice pare, preponderent de ordin multiplu de respectiv de 12 (ceea ce inseamna, pulsatii reduse ca amplitudine ale
tensiunilor redresate).
Instalatia barei pozitive se compune din (fig. 6.1):
- celule de conexiune redresor-bara pozitiva, destinate sa asigure legarea polilor pozitivi ai puntilor redresoare de sistemul dublu de bare pozitive (bara principala si bara de rezerva) al SSTE; celulele sunt echipate ca separatoare monopolare cu servomotor (Q17 si Q20) si sunturi de masurare a c.c. (R1N si R3N);
- celule de plecare (spre ramura pozitiva a LC) de pe sistemul dublu de bare pozitive, prevazute cu separatoare monopolare cu servomotor (Q23, Q24, Q27 si Q28), intreruptoare rapide de c.c. debrosabile (Q22, Q26) si sunturi de masurare a c.c. (R5N, R7N);
- celula de cupla transversala, asemanatoare cu cele de plecare (fara a fi insa, echipata cu separatoare), destinata trecerii pe bara pozitiva de rezerva pentru alimentarea prin ea a unei plecari, oricand este cazul.
Instalatia barei negative cuprinde doua tipuri de celule, fig.6.1:
- celula de conexiune redresor-bara negativa care asigura legatura dintre polii minus ai redresoarelor si bara negativa a SSTE, fiind echipata cu separatoare monopolare (cate unul pentru fiecare redresor, Q18, respectiv Q19) si un sunt general pentru inregistrarea curentului total pe bara negativa (R2N);
- celule de sosire (dinspre sina metalica a CR sau ramura negativa a LC bifilare de c.c.), prevazute cu separatoare monopolare (Q29 si Q30) si cu sunturi de masurare a c.c. (R8N si R9N).
SSTE
de c.c. echipate exclusiv cu redresoare necomandate de putere si alimentand,
prin LC, VEM neautonome putand frana electric
recuperativ, nu permit transferul energiei de franare inapoi in sistemul
electroenergetic general de c.a. trifazat. Ca urmare, energia recuperata prin
franarea in regim de generator a VEM este preluata de
|
|
|
T1 |
|
V1 |
|
ud |
|
a) |
|
|
|
T1 |
|
V1 |
|
ud1 |
|
ud2 |
|
ud = ud1 + ud2 |
|
ud1 |
|
ud2 |
|
BIF |
|
ud = ½(ud1 + ud2) |
|
b) |
Fig. 6.2.
Figura 6.2.SSTE de c.c.
Scheme electrice ale grupurilor trafo-redresoare de putere.
Exista, totusi, situatii - de exemplu, cand in vecinatatea VEM care franeaza recuperativ nu se afla alte VEM in regim de tractiune sau cand mai multe VEM franeaza simultan ca generatoare, debitand energie electrica pe acelasi tronson al LC - care impun recuperarea energiei de franare pana in reteaua trifazata de alimentare. In acest scop. anumite SSTE de c.c, sunt prevazute suplimentar cu o celula trafo distincta (reprezentata punctat in fig. 6.1), avand un echipament electric similar cu al celorlalte celule trafo ale instalatiei de inalta tensiune si un grup trafo-invertor neautonom de putere format, in esenta, din:
- transformator trifazat coborator de tensiune (T3) (reprezentat punctat in fig. 6.1), avand, la fel ca T1 si T2 una sau doua infasurari secundare, defazate cu de grade electrice intre ele (una in stea, cealalta in triunghi), in functie de tipul invertorului neautonom (cu 6, respectiv 12 pulsuri) pe care il deserveste; raportul de transformare si tensiunea de scurtcircuit ale lui T3 sunt astfel alese, incat energia de franare sa fie transferata din reteaua de c.c. in cea de c.a. trifazat numai atunci cand aceasta energie nu poate fi utilizata in tronsonul LC de c.c. in care ea a fost generata;
- invertor neautonom de putere, in punte trifazata cu tiristoare (V3) (reprezentat punctat in fig .1), montat in cruce cu redresoarele de putere V1, V2 din SSTE; V3 prezinta, uzual, o schema in punte trifazata cu sau pulsuri, similara celei a redresoarelor V1, V2 (fig. , cu deosebirea ca diodele de putere sunt inlocuite prin tiristoare; functionarea lui V3 in regim de invertor neautonom cu conductie permanenta este asigurata prin unghiul de comanda mai mare decat al tiristoarelor puntii trifazate (cu precizarea ca in cazul schemei cu 12 pulsuri, cele doua punti trifazate, conectate in serie sau paralel, sunt comandate simultan) si prin curentul de circulatie care se stabileste intre invertorul neautonom V3 si redresoarele (sau redresorul) cu diode V1 si/sau V2 din SSTE, ca urmare a diferentei dintre valorile instantanee ale tensiunilor celor doua tipuri de convertoare statice, pe partea lor de c.c.; intrucat aceasta diferenta reprezinta o tensiune sinusoidala, curentul de circulatie creat de ea rezulta pulsatoriu si trebuie netezit prin introducerea unei bobine de reactanta (L) (reprezentata punctat in fig pe partea de c.c. a lui V3; curentul de circulatie, avand in regim normal de functionare o valoare relativ redusa, determina pe partea de c.a. a lui V3 practic, un curent reactiv prin transformatorul corespunzator T3.
In regimul de tractiune al VEM
alimentate prin LC de
In regimul de franare electrica
recuperativa al VEM alimentate prin LC de
Dimensionarea corecta a
invertorului neautonom de putere din SSTE de c.c. presupune cu necesitate o
buna conlucrare intre producatorul de VEM alimentate de
Atat pentru personalul de deservire al unei SSTE de c.c., cat si pentru echipamentul electric aferent acesteia, trebuie asigurata protectia coordonata si selectiva, in primul rand, impotriva supracurentilor (suprasarcini si scurtcircuite), supratensiunilor si punerilor la pamant. Astfel, protectia la scurtcircuite interne a redresoarelor de putere cu diode (respectiv, a invertorului neautonom de putere cu tiristoare) este realizata prin sigurante fuzibile ultrarapide asociate fiecarei diode (respectiv, tiristor). Numarul diodelor in paralel pe o ramura a puntii trifazate permite functionarea in continuare a redresorului (la sarcina redusa) in cazul arderii unei sigurante ultrarapide, pana la crearea posibilitatilor de inlocuire a sigurantei respective. In cazul arderii a doua sau mai multe sigurante ultrarapide, un dispozitiv electronic de detectie selectiva a arderii fuzibilelor provoaca declansarea intreruptorului de inalta tensiune din celula trafo corespunzatoare.
Scurtcircuitele si suprasarcinile anormale din reteaua de c.a., trifazat si de la bornele redresoarelor de putere (respectiv, ale invertorului neautonom de putere) din SSTE sunt eliminate tot prin intreruptorul de inalta tensiune, iar cele din reteaua de c.c, prin intreruptoarele rapide de c.c ale instalatiei barei pozitive. O protectie suplimentara la suprasarcini anormale este reprezentata de termistoarele din canalele de ventilatie ale redresoarelor de putere din SSTE. Fiecare redresor de putere este, de asemenea, echipat cu un releu de curent invers, care impiedica alimentarea inversa, in caz de defect, de la redresoarele functionand in paralel cu cel considerat.
Protectia la supratensiuni se aplica, in principal, grupurilor trafo-redresoare de putere (respectiv, grupului trafo-invertor neautonom de putere) din SSTE, fiind realizata prin circuite R-C serie racordate :
- la bornele fiecarui brat al puntii trifazate cu diode (respectiv, tiristoare), pentru protectia contra supratensiunilor de comutatie;
- intre fazele infasurarii secundare a fiecarui transformator de putere si intre bornele de c.c. ale redresoarelor de putere (respectiv ale invertorului neautonom de putere), pentru protectia impotriva supratensiunilor de manevra (datorate cuplajului capacitiv intre infasurarile transformatorului de putere si in raport cu pamantul, la cuplarea transformatorului, respectiv datorate intreruperii curentului magnetizant al transformatorului la deconectarea in gol a acestuia) si a supratensiunilor provenind din reteaua trifazata de alimentare si din cea de c.c. de tractiune.
In sfarsit, pentru protectia contra atingerilor si punerilor la pamant servesc voltmetrul cu contact, care sesizeaza tensiunea intre polul negativ al redresorului de putere (sau invertorului neautonom) din SSTE de c.c. si pamant, respectiv releul maximal de curent, care sesizeaza curentul de defect intre scheletul metalic al redresorului (sau invertorului neautonom) si pamant. In cazul SSTE de c.c. feroviare, metropolitane si de tramvai, celulele componente ale instalatiei barei pozitive trebuie montate pe suporti izolanti pentru protectia personalului de deservire al SSTE.
SSTE de c.c. sunt avantajoase prin aceea ca:
- se racordeaza direct la reteaua electroenergetica generala de inalta tensiune (uzual, racordarea SSTE de c.c. la statiile sistemului electroenergetic general se realizeaza prin intermediul unei LEA proprii de inalta sau medie tensiune, astfel incat sa fie posibila alimentarea de la doua capete a fiecarei SSTE de c.c.);
- prezinta un randament energetic ridicat la toate sarcinile (mai ales daca sunt echipate cu invertor neautonom de putere) si se preteaza usor la automatizare.
Ca principale dezavantaje:
- SSTE de c.c. sunt complicate, costisitoare si cu exploatare anevoioasa;
- pentru ca in LC curentul
continuu, avand valori ridicate (de ordinul
- tensiunea redresata de iesire din SSTE de c.c. prezinta armonici parazite, preponderent de ordin multiplu de 6, care pot provoca perturbatii electromagnetice si zgomote in circuitele cuplate conductiv sau inductiv cu circuitul electric de tractiune (reducerea acestor efecte negative se poate obtine prin racordarea la barele SSTE de c.c. a unor filtre de absorbtie, constand din circuite rezonante de tip L-C, acordate pe frecventele armonicelor dominante).
Bibliografie :
-Popovici,O., Popovici,D., -Tractiune electrica, Ed.Mediamira Cluj Napoca,2009,
-Popovici,O.,-Instalatii electrice, Ed Universitatii Oradea, 2008
-*** Echipamente electrice pentru substatii de tractiune, Electroputere,1984
Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate
