РАЗДЕЛ 2
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ТЯГОВОЙ АСИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ МЕТРОВАГОНОВ
И
ПИТАЮЩЕЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ
2.1. Общие положения про функциональные назначения блока электромагнитной
совместимости
Блок обеспечения электромагнитной совместимости (БЭМС) снижает взаимное влияние
тяговой электропередачи метровагонов и питающей тяговой сети в рабочих и
аномальных режимах.
Во-первых, БЭМС обеспечивает допустимый уровень перенапряжений на входе
преобразовательно-регулирующего блока при аномальных режимах работы питающей
тяговой сети, вызывающих появление перенапряжений на входе тяговой
электропередачи метровагонов.
Во-вторых, БЭМС обеспечивает апериодический (или близкий к нему) процесс заряда
конденсатора LC-фильтра при подключении тяговой электропередачи к питающей
тяговой сети и повторных касаниях токоприемником контактного рельса после
отрыва.
В третьих, БЭМС поддерживает допустимый уровень пульсаций тока в питающей
тяговой сети в установившемся и переходном режимах работы тяговой
электропередачи, что обеспечивает надежное функционирование устройств связи и
автоматики метрополитена.
В четвертых, БЭМС обеспечивает режим реостатного торможения метровагона при
отсутствии в тяговой сети потребителей рекуперативной энергии и снятии
напряжения питания (отрыв токоприемника, наезд на нейтральную вставку,
срабатывание быстродействующего выключателя).
В пятых, БЭМС обеспечивает защиту преобразовательно-регулирующего блока от
токов разряда конденсатора LC-фильтра при коротких замыканиях в фазах
коммутатора инвертора.
2.2. Оценка уровня коммутационных перенапряжений на входе и выходе LC-фильтра
блока электромагнитной совместимости
Рабочее напряжение Uc в тяговой сети отечественных метрополитенов изменяется в
диапазоне 550 – 975 В при номинальной его величине на токоприемнике 750 В [85].
Максимальная же величина перенапряжений в тяговой сети, которая имеет характер
одиночных импульсов, вызываемых внешними по отношению к работающему метровагону
причинами, во много раз превышает максимальное рабочее напряжение. Причем,
здесь необходимо иметь в виду не только случаи грозового поражения контактной
сети, но и возникающее перенапряжение на входе тяговой электропередачи,
обусловленное резким сбросом нагрузки другими метровагонами или метропоездами,
работающими в режиме тяги на одном участке тяговой сети [7]. На практике,
уровень этих перенапряжений на входе тяговой электропередачи работающего
метровагона ограничивается устройством ограничения перенапряжений (ОПН) блока
электромагнитной совместимости (БЭМС), представляющее собой линейный разрядник
на основе металлооксидных резисторов (ограничители перенапряжений типа Polim
HND фирмы ABB), который уменьшает импульс внешнего перенапряжения до уровня
(2,7-3,2) кВ [62].
Коммутационные перенапряжения (грозовые и сетевые) являются причиной опасных
одноразовых перенапряжений на входе преобразовательно-регулирующего блока, так
как это является недопустимым с точки зрения надежности его вентильного
коммутатора. По отношению к тяговой электропередаче метровагона коммутационные
перенапряжения являются нерабочими, то есть, срабатывание линейного разрядника
сопровождается последующим отключением тяговой электропередачи от питающей
тяговой сети с помощью быстродействующего автоматического выключателя.
Рассмотрим характеристики импульса сетевых коммутационных перенапряжений на
входе блока электромагнитной совместимости (на входе его LC-фильтра). Следует
указать, что отличительной особенностью сетевых коммутационных перенапряжений
является то, что они, как правило, имеют значительно большую длительность во
времени, чем грозовые коммутационные перенапряжения и их амплитуда Um может
быть меньше величины напряжения срабатывания устройства ограничения
перенапряжения (ОПН), то есть
Um< Uопн (2.1)
Как уже отмечалось, причиной сетевых коммутационных перенапряжений является
энергия, запасенная в индуктивности тяговой сети и которая обусловлена рабочими
или аварийными токами других метровагонов, работающих на одном участке фидерной
зоны. При срабатывании их коммутационных аппаратов (быстродействующих
автоматических выключателей) этот запас энергии освобождается, что и приводит к
повышению напряжения в контактном рельсе и, следовательно, к перенапряжениям на
входе тяговой электропередачи работающего на этом участке метровагона. При
этом, наибольшей проблемой для работающего метровагона является перенапряжение,
обусловленное отключением от тяговой сети других метровагонов с аварийным
режимом в виде короткого замыкания.
Форма импульса сетевого перенапряжения достаточно сложная и зависит от ряда
трудно учитываемых факторов, в частности, от величины падения напряжения на
дуге выключаемых коммутационных аппаратов. Для приблизительной оценки процессов
во входном LC-фильтре эту форму можно представить, как это показано на
рис. 2.1.
По мнению автора, изображенная на рис. 2.1,а форма импульса сетевого
коммутационного перенапряжения является наихудшей с точки зрения дальнейшего
отрицательного влияния на вентильный коммутатор ПРБ тяговой электропередачи
метровагонов.
На интервале (t< t1), который предшествует возникновению импульса сетевого
коммутационного перенапряжения, в тяговой сети действует рабочее напряжение с
величиной обусловленной действующими параметрами, то есть
550 В ? UС ? 975 В. (2.2)
а) б)
Рис. 2.1. Форма импульсов сетевых коммутационных перенапряжений:
а) – на входе LC-фильтра; б) – на выходе LC-фильтра
В момент t1 начинает отключаться коммутационный аппарат на параллельно
работающем метровагоне (метропоезде), что веде
- Київ+380960830922