Способ и трехпроводная система электроснабжения постоянного тока (варианты)

Способ и трехпроводная система электроснабжения постоянного тока (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится, в общем, к системам электроснабжения постоянного тока, стационарных и подвижных, преимущественно распределенных вдоль линий электроснабжения, предназначенных, в частности, для освещения автодорог, тягового электроснабжения.

Уровень техники

Известные способы электроснабжения и системы их реализующие, заключаются в том, что они передает энергию от источников напряжения на опорной станции через электрические линии на нагрузку. Вдоль этих линий распределены нагрузки, в виде стационарных электроприемников, например осветительных, промышленных. Эти системы выполнены на переменном токе, как наиболее универсальном виде тока. Их недостатком является наличие индуктивной составляющей тока самой линии, которая ограничивает токовую нагрузку на линию и возможную длину линии, часто требуя устройств компенсации реактивной мощности. С ростом токовых нагрузок появляются ограничения в передаче энергии.

Известны способы электроснабжения постоянного тока для дальних линий электропередач и для транспортных нагрузок. У этих систем нет индуктивной составляющей тока в стационарных режимах и поэтому нет недостатков, характерных для линий электропередач переменного тока.

Известен способ двухпроводной системы электроснабжения постоянного тока для электротранспорта (В.В. Шевченко, Н.В. Арзамасцев, С.С. Бодрухина «Электроснабжение наземного городского электрического транспорта» Москва "Транспорт" 1987, с. 10 рис. 1.2б), состоящий в том, что нагрузки питают через контактные линии обоих путей, причем эти линии периодически соединяют перемычками, то есть контактные линии обоих путей включают параллельно. При неравномерном движении на обоих путях это дает эффект уменьшения падения напряжения и потерь энергии в контактных линиях, при равномерной нагрузке этого эффекта нет. Кроме того, этот способ не влияет на токи в рельсовой цепи.

Дальние линии электропередач постоянного тока бывают двухпроводными и трехпроводными. В трехпроводной линии используются одна линия с положительным напряжением относительно общей линии, другая линия с отрицательным напряжением относительно общей линии. Общую линию часто образуют соединением с землей общих выводов источников постоянного напряжения обоих знаков. Напряжения источников постоянного напряжения равны по модулю. Такие линии называют также биполярными. Эти линии электропередач обладают большей пропускной способностью, чем двухпроводные линии. На начальной станции биполярных линий имеются источники постоянного напряжения обоих знаков, к которым подключают одну и другую линии. На конечной станции биполярных линий имеются два преобразователя постоянного тока в вид тока, удобный для дальнейшего использования, каждый для своей полярности напряжения (http://lib.rosenergoservis.ru/sovremennaya-elektroenergetika?start=78 рис. 11.5б) При несимметрии нагрузок биполярных линий возникают блуждающие токи, с известными последствиями для токопроводящих конструкций в земле в виде коррозии. Отдаленные экологические последствия протекания больших токов в земле на тысячи километров не исследованы.

В биполярных линиях электропередач возможен промежуточный отбор мощности. Для этого используют параллельное включение промежуточных подстанций к обоим линиям с противоположным напряжениям. Обязательным требованием является симметричная нагрузка в конце линии. (http://lib.rosenergoservis.ru/sovremennaya-elektroenergetika?start=78, рис. 11.6). Такое подключение промежуточной подстанции обеспечивает симметричность нагрузок обоих биполярных линий, в этом случае отсутствует ток в общей линии, т.е. в земле. Подключение промежуточных подстанций широкого распространения не получило. Недостатком их является обязательность симметрии нагрузок по линиям, а также подключение нагрузок на полное напряжение между обеими линиями, которое вдвое больше, чем напряжение одной линии. Это затрудняет подключение множества нагрузок. Такие линии являются уникальными.

Известны способы и устройства трехпроводных систем тягового электроснабжения. У них сравнительно невысокое напряжение, по сравнению с дальними линиями электропередач, что позволяет подключать к линии множество нагрузок, распределенных вдоль линии.

Известен способ электроснабжения тяговой сети постоянного тока (Т.П. Третьяк, «Система энергоснабжения электрических железных дорог постоянного тока», А.С. СССР №152 894, 1963 г.), состоящий в том, что питание электроподвижного состава постоянного тока осуществляют от тяговых станций постоянным током непосредственно через контактную линию, питаемую от положительного вывода источника постоянного напряжения тяговой станции. Это питание дополняют энергией от другой линии, проложенной вдоль пути с контактной линией. Другая линия получает напряжение постоянного тока от второго источника постоянного напряжения на тяговой станции, причем положительной полярности, отрицательный вывод отдельного выпрямителя может быть связан с контактной линией или с рельсовой цепью. Дополнительная энергия от питающей линии к контактной линии поступает через питающие пункты, расположенные на линии, сами питающие пункты включают между питающей и контактной линиями. В этом способе использована трехпроводная система электроснабжения с двумя линиями постоянного тока одной полярности, но разного напряжения относительно общей линии - рельсовой цепи. В этом способе величина добавляемой энергии зависит от колебаний напряжения в контактной линии и сложно добиться рациональной передачи энергии по отдельным элементам системы электроснабжения. Кроме того, такой способ не снижает ток в рельсовой цепи, являющейся общей линией.

Известен способ усиления электроснабжения тяговой сети постоянного тока (С.Н. Засорин и А.П. Сухогузов «Система энергоснабжения электрических железных дорог постоянного тока», А.С. СССР №488736, 1976 г.), состоящий в том, что питание нагрузки осуществляют от тяговых станций постоянным током непосредственно через контактную линию, питаемую от положительного вывода выпрямителя тяговой станции, дополнено энергией от питающей линии, проложенного вдоль пути с контактной линии, получаемой от отдельного выпрямителя на тяговой станции, причем питающий провод получает положительную полярность от отдельного выпрямителя, отрицательный вывод отдельного выпрямителя питает контактную линию. Контактная линия получает дополнительную энергию от питающей линии через импульсные преобразователи, расположенные на линии, сами импульсные преобразователи включены между питающей и контактной линиями. Недостатком схемы является отсутствие гальванической развязки между контактной и питающей линиями, что может привести к попаданию на контактную линию повышенного напряжения от питающей линии, в случае пробоя в импульсном преобразователе. Такой способ не снижает ток в рельсовой цепи, а следовательно потери в них и блуждающие токи.

Известен способ усиления электроснабжения тяговой сети постоянного тока (Марикин А.Н., Бурков А.Т., Система электроснабжения железных дорог постоянного тока, ПМ РФ №34905, 2003 г.), состоящий в том, что питание нагрузки постоянного тока осуществляют от тяговых станций непосредственно через контактную линию и дополняют энергией от питающей линии, проложенной вдоль пути с контактной линией, получаемой от отдельного выпрямителя на тяговой станции, причем питающая линия получает напряжение от отдельного выпрямителя с положительной полярности, относительно рельсовых цепей. Энергию от питающей линии к контактной линии передается через питающие пункты с трансформатором и инвертором, расположенные вдоль пути, сами питающие пункты по входам включают между питающей линией и рельсовой цепью. В этом способе также использована трехпроводная система электроснабжения с двумя линиями постоянного тока одной полярности напряжения относительно общей линии - рельсовой цепи. Такой способ не снижает ток в общей линии.

Известен способ трехпроводной троллейбусной системы электроснабжения постоянного тока (В.Н. Попеляш «Трехпроводная система электроснабжения троллейбусов», «Электричество», 1951 г. №12, с. 20) для распределенных нагрузок - троллейбусов. В этом способе трехпроводной системы электроснабжения постоянного тока, состоящий в том, что питание нагрузок подают от первого источника постоянного напряжения через необщую линию относительно общей линии, питание нагрузок от второго источника постоянного напряжения подают на другую линию относительно общей линии так, что напряжение в другой линии противоположно по знаку напряжению в необщей линии, оставшиеся свободными разноименные выходы обоих источников постоянного напряжения объединены и подключают к общей линии. Общая линия образуется соединением между собой перемычками контактных линий, не ставшими необщей и другой линиями.

Примечание по терминам. Под необщей линией в описании имеется в виду контактная линия первого пути, подключенная к выходу первого источника постоянного напряжения, под общей линией имеется в виду контактные линии первого и второго пути, объединенные между собой и с общим выходом обоих источников постоянного напряжения. Под другой линией в прототипе понимается контактная линия второго пути, подключенная к необъединенному выходу второго источника постоянного напряжения. Напряжение в другой линии противоположно по знаку напряжению в необщей линии.

Если первичная энергия поступает от внешней системы электроснабжения, тогда объект с источниками напряжения постоянного тока является подстанцией. Если первичная энергия поступает от внешней системы энергоснабжения, например в виде газа, и преобразуется генераторами на станции в электрическую энергию, тогда объект с источниками напряжения постоянного тока является тяговой электростанцией. Тяговые электростанции существовали у первых трамвайных систем и сегодня возможны («Тяговая электростанция», заявка РФ на изобретение №2016132167 от 04.08.2016 г.). Чтобы объединить эти два сходных объекта в формуле изобретения в один объект, введен термин станция.

Трехпроводная система электроснабжения по способу содержит общую линию, необщую и другую линию, первый и второй источники постоянного напряжения, общая линия подключена к общему выводу обоих источников постоянного напряжения, образованному объединением разноименных выводов источников постоянного напряжения, необщая линия подключена к необщему выводу первого источника постоянного напряжения, другая линия подключена к другому выводу второго источника постоянного напряжения, напряжения источников постоянного напряжения равны по абсолютной величине. Причем величины напряжения обоих источников постоянного напряжения одинаковы, поскольку они питают нагрузку одного вида, с одним и тем же напряжением питания.

Известны способ и устройство электроснабжения трехпроводной трамвайной системы электроснабжения постоянного тока (Тарнижевский М.В., Томлянович Д.К. «Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса» - Москва.: «Транспорт», 1986 г., с. 145 рис. 526). В нем питание нагрузок осуществляют аналогично троллейбусной трехпроводной системы. Различие в выполнении общей линии, представляющая собой рельсовую цепь, вследствие чего появляются блуждающие тока.

В этом способе трехпроводной системы электроснабжения постоянного тока, питание нагрузок подают от первого источника постоянного напряжения через необщую линию относительно общей линии, питание нагрузок от второго источника постоянного напряжения подают на другую линию относительно общей линии так, что напряжение в другой линии противоположно по знаку напряжению в необщей линии, оставшиеся свободными разноименные выходы обоих источников постоянного напряжения объединяют и подключают к общей линии. Общую линию создают соединением между собой перемычками контактных линий, подключенных к общему выводу источников постоянного напряжения.

Система электроснабжения по способу содержит общую линию, необщую и другую линию, первый и второй источники постоянного напряжения на тяговой подстанции, причем одна пара их разноименных выходов по полярности объединена, а именно отрицательный выход первого источника постоянного напряжения объединен с положительным выходом второго источника постоянного напряжения, образуя тем самым общий выход. К положительному выходу первого источника постоянного напряжения подключена необщая линия. Другая линия подключена к отрицательному выходу второго источника постоянного напряжения. К общему выходу источников постоянного напряжения подключена общая линия.

Напряжения в этих контактных линиях противоположно по знаку друг другу относительно рельсовой цепи. Напряжения обоих источников постоянного напряжения одинаковы, поскольку они питают нагрузку одного типа - трамваи, с одним напряжением питания. Контактные линии обоих путей в совокупности с общей линией - рельсовой цепью представляют собой трехпроводную линию. В общей линии имеет место частичная компенсация тока в общей линии, при множестве нагрузок. Это приводит к уменьшению блуждающих токов, как это показано в указанной книге Тарнижевского М.В., на с. 149, 3-й абзац сверху. В аналогах такого решения нет.

В этом способе и устройстве трехпроводной системы электроснабжения постоянного тока наибольшее совпадение признаков и особенностей работы, характеризующих прототип и предлагаемое изобретение.

Недостатки прототипа

1. Компенсация токов общей линии возможна только при одновременности нагрузок на необщей и другой линиях, что трудно реализуемо. Нагрузки на разных путях не связаны между собой. Встречно направленные токи в общей линии создаются независимыми друг от друга нагрузками по величине, одновременности и места приложения. Эффект компенсации носит случайный характер и поэтому имеет небольшую величину. При малом числе нагрузок на линии компенсация отсутствует.

2. Неравномерность загрузки обоих источников постоянного напряжения станции. Их нагрузки не связаны между собой по времени и величине, так как они определяются нагрузками на необщей и другой линиях, принадлежащих разным направления движений нагрузок. Неравномерность загрузки ухудшает температурные условия работы оборудования и, тем самым, сокращает срок жизненного цикла оборудования станции.

3. Затруднена оперативная коммутация на станции для перехода на работу по классической двухпроводной схеме в аварийных режимах.

4. Введение второй контактной линии с противоположным напряжением, по отношению к первой контактной линии несколько уменьшает нагрузку на общую линию, уменьшая тем самым потери энергии и напряжения в ней. Однако увеличить число нагрузок или ввести новые типы нагрузок с повышенным потреблением мощности, невозможно из-за недопустимого падения напряжения в конце линий или в середине линий при двустороннем питании. Требуются увеличить число станций и/или ввести усиливающие провода.

5. Невозможно повысить энергетическую нагрузку на систему электроснабжения, и при простом повышения в ней напряжения. Необщая и другая линии непосредственно связаны с нагрузками и это требует полной замены всех нагрузок на устройства с большим уровнем напряжения, повышения уровня изоляции необщей и другой линий, полной реконструкции станций.

6. Невозможность компенсации токов на однопутных линиях.

7. Невозможна компенсация токов в общей линии при двустороннем питании нагрузок необщих линий на двухпутных участках, когда нагрузки «разъезжаются» в разные стороны, когда нет синхронности по времени и месту их приложения.

8. Значительное электромагнитное влияние линий.

9. Недостаточная надежность другой линии, так как она в прототипе кроме функции питающей линии выполняет и функцию токосъема, и испытывает большие механические нагрузки, будучи контактным проводом, также она ограничена в числе путей - питает только свой путь.

10. Невозможность с помощью другой линии с повышенным напряжение передать энергию для нагрузок в иной линии.

11. При малой интенсивности движения падение напряжения на необщей линии от станции до места приложения нагрузки может превысить норму. Это вызвано тем, что большие токи от нагрузки другой линии могут создать в общей линии падение напряжения со знаком, уменьшающим напряжение на нагрузке в линии с малым движением.

12. Недостаточная надежность работы, вызванная ложными отключениями фидеров от перегрузок, перегрев проводов необщей линии.

13. Недостаточное по величине и нестабильное по времени уменьшение блуждающих токов, если общая линия выполнена в виде рельсовой цепи.

14. Появляется потребность в мощных нулевых кабелях для подключения общей линии, для уменьшения падения напряжения в них для трамвайных систем.

От реализованных трехпроводных систем электроснабжения троллейбуса и трамвая отказались (Тарнижевский М.В., Томлянович Д.К. «Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса» - Москва.: «Транспорт», 1986 г., с. 145, первый абзац сверху, с. 150, 2-й абзац сверху).

Сущность изобретения

Целью изобретения является устранение, по меньшей мере, частичное, указанных выше недостатков устройств из известного уровня техники.

Способ трехпроводной системы электроснабжения постоянного тока, состоящий в том, что питание нагрузок подают от первого источника постоянного напряжения через необщую линию относительно общей линии, питание нагрузок от второго источника постоянного напряжения подают на другую линию относительно общей линии так, что напряжение в другой линии противоположно по знаку напряжению в необщей линии, оставшиеся свободными разноименные выходы обоих источников постоянного напряжения объединяют и подключают к общей линии, энергию, получаемая нагрузкой от необщей линии дополняют энергией от другой линии, причем при передаче энергии от другой линии к необщей линии производят преобразование полярности передаваемого тока с помощью введенного преобразователя полярности постоянного тока, хотя бы одного, находящегося в зоне между обоими источниками постоянного напряжения и окончанием зон питания необщей линии, с выходов преобразователя полярности постоянного тока подают напряжение на необщую линию относительно общей линии, в той же полярности, что и необщая линия получает от первого источника постоянного напряжения, что выходной ток преобразователя полярности постоянного тока суммируют в нагрузке с током из необщей линии, своими входами преобразователь полярности постоянного тока включают между другой линией и общей линией так, чтобы ток проходил между его входами соответственно их полярностям от другой и общей линий.

Трехпроводная система электроснабжения постоянного тока содержит общую линию, необщую и другую линии, первый и второй источники постоянного напряжения, причем одна пара их разноименных по полярности выходного напряжения выходов объединена, образуя тем самым общий выход источников постоянного напряжения, общая линия подключена к общему выходу источников постоянного напряжения. Необщая линия подключена к необщему выходу первого источника постоянного напряжения. Другая линия подключена к необщему выходу второго источника постоянного напряжения. Кроме того, добавлены преобразователи полярности постоянного тока, по крайней мере, хотя бы один. Общая линия подключена к общему выходу обоих источников постоянного напряжения. Преобразователи полярности постоянного тока входами подключается к общей линии и другой линии, соответственно их полярностям. Выходы преобразователя полярности постоянного тока подключены к общей и необщей линиям, соответственно своим полярностям. Положительный выход преобразователя полярности постоянного тока подключен к линии с положительным потенциалом, отрицательный выход преобразователя полярности постоянного тока подключен к линии с отрицательным потенциалом. Первый и второй источники постоянного напряжения размещаются на станции, преобразователи полярности постоянного тока размещаются на линии.

Примечание по терминам. Полярность напряжения необщей линии, относительно общей линии в одном воплощении может быть положительная, в другом воплощении может быть отрицательная. Термины общая и необщая линии позволяют в одной формуле изобретения привести оба возможных воплощения. Эффективность работы устройства не связана с полярностью необщих выходов первого и второго источников напряжения постоянного тока относительно общих выходов обоих источников постоянного напряжения. Термины общая и необщая линия характеризуют подключение линий к общему и необщему выходам источников постоянного напряжения.

Далее в описаниях примеров воплощения другая линия для удобства изложения названа питающей линией по своей новой функции. В формуле изобретения сохранен термин другая линия для питающей линии. Преобразователь полярности постоянного тока для сокращения далее может быть назван преобразователем полярности.

Напряжение второго источника постоянного напряжения может быть большим по напряжению первого источника постоянного напряжения. Это позволяет добавлять энергию в необщую линию с меньшими потерями, чем ее передача по самой необщей линии. Это свойство присуще способу и устройству по способу.

В случаях с большим напряжением второго источника постоянного напряжения по отношению к напряжению необщей линии, задаваемого первым источником постоянного напряжения, с помощью преобразователя полярности преобразовывают и величину напряжения, причем коэффициент преобразования связан с отношением входного напряжения преобразователя полярности, определяемого напряжением питающей линии относительно общей линии к выходному напряжению преобразователя полярности, определяемого напряжением необщей линии относительно общей линии.

Сопротивление питающей линии, приведенное к напряжению необщей линии, может быть равно сопротивлению необщей линии. Сопротивления обеих линий определяют от станции до места подключения рассматриваемого преобразователя полярности, или от ближайшего другого преобразователя полярности, находящегося ближе к тяговой станции, чем рассматриваемый преобразователь полярности. Равенство сопротивлений обеих линий позволяет полнее компенсировать токи в общей линии. В сопротивлении необщей линии входит сопротивление первого источника напряжения, в сопротивление питающей линии входит сопротивление второго источника постоянного напряжения. Подробнее этот вопрос рассмотрен ниже, в Примерном расчете токораспределения. Компенсация токов в общей линии снижает потери энергии в ней, что снижает потери энергии от станции к нагрузкам и улучшает режим напряжения нагрузок.

Могут также быть учтены потери в преобразователе полярности постоянного тока, путем некоторого увеличения коэффициента преобразования. Подобное увеличение коэффициента преобразования часто используют в силовых трансформаторах. Такая компенсация потерь уменьшает сопротивление, внесенное преобразователем полярности постоянного тока в сопротивление питающей линии.

Могут быть воплощения способа и системы электроснабжения, когда используют в качестве источников постоянного напряжения выпрямительно-инверторные агрегаты, например, для приема энергии рекуперации.

В другом воплощении способа и системы электроснабжения используют в качестве второго источника постоянного напряжения другой преобразователь полярности, подключенный своими входами к выходу первого источника постоянного напряжения, при одинаковой полярности соединяемых входов преобразователя полярности и выходов первого источника постоянного напряжения.

В способе электроснабжения можно накапливать энергию, для чего система электроснабжения может содержать накопитель энергии, подключенный параллельно выходу преобразователя полярности. Накопитель энергии сглаживает пики потребления энергии.

К качестве преобразователя полярности может быть использован преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные автономный инвертор, трансформатор для обеспечения гальванической развязки выходов со входами, в некоторых воплощениях и для понижения уровня напряжения и выпрямитель. Для пропуска тока в обратном направлении, выпрямитель может иметь свойства инвертирования.

Способ и устройство может содержать источники постоянного напряжения и/или преобразователи полярности с функцией регулирования выходного напряжения.

Питающая линия может быть выполнена в виде изолированного самонесущего провода, причем провод может быть воплощен в виде электрооптического провода.

Питающая линия, подключенная к отрицательному выходу второго источника постоянного напряжения, совместно с рельсовой цепью или с контактной линией может быть использована для получения энергии для нетяговых потребителей.

Способ и система трехпроводного электроснабжения могут быть использованы при передаче энергии от источников постоянного напряжения одной станции в разных от нее географических направлениях, при своей совокупности необщей, общей и другой линий для каждого направления передачи энергии. Станция таким образом, может быть узловой. Такие станции характерны для городского электротранспорта.

Для многопутных участков с раздельным питанием каждого пути трехпроводная система электроснабжения постоянного тока содержит общую линию всех путей, необщие линии всех путей, другие линии всех путей, первый и второй источники постоянного напряжения, причем общая линия обоих путей подключена к общему выходу обоих источников постоянного напряжения, полученного объединением одной пары их выходов, разноименных по полярности выходного напряжения. Необщие линии каждого пути подключены к необщим выходам первого источника постоянного напряжения. Другие линии каждого пути подключены к необщему выходу второго источника постоянного напряжения. Кроме того, добавлены преобразователи полярности постоянного тока, по крайней мере, хотя бы один для каждого пути. Общая линия подключена к общему выходу обоих источников постоянного напряжения. Преобразователи полярности постоянного тока каждого пути входами подключается к общей линии и другой линии своего пути, соответственно их полярностям. Выходы преобразователей полярности постоянного тока каждого пути подключены к общей линии и необщим линиям своего пути, соответственно своим полярностям, а именно положительный выход преобразователя полярности постоянного тока подключен к линии с положительным потенциалом, отрицательный выход преобразователей полярности постоянного тока подключены к линии с отрицательным потенциалом. Первый и второй источники постоянного напряжения размещаются в начале линий, преобразователи полярности постоянного тока размещаются на линии, между станцией и окончанием линий. Многопутные участки с общей рельсовой цепью в качестве общей линии характерны для железных дорог.

Сопротивление другой линии каждого пути, приведенное к напряжению необщей линии, равно или хотя бы близко к сопротивлению необщей линии своего пути, оба сопротивления определены от обоих источников постоянного напряжения до места подключения рассматриваемого преобразователя полярности постоянного тока своего пути, или от ближайшего другого преобразователя полярности постоянного тока своего пути, находящегося ближе к обоим источникам постоянного напряжения, чем рассматриваемый преобразователь полярности постоянного тока.

Между необщей линией и общей линией подключают накопитель энергии, это удобно выполнить в месте подключения к этим линиям преобразователя полярности.

Другая линия и/или необщая линия в воплощении без функции контактнго провода могут быть выполнены в виде изолированного самонесущего провода. Это улучшает эксплуатационные свойства линий.

Преобразователь полярности постоянного тока совместно с коммутационной аппаратурой, шинами других линий и необщих линий, а также контролирующей аппаратурой могут быть помещены в одном блоке/помещении, образуя тем самым питающий пункт. Указанные шины разделены на секции каждого пути на пункте питания секции шин одноименных линий многопутных участков. Для многопутных участков, начиная с трехпутного участка, секции одноименных шин, необщей и питающих линий, соединяют между собой через первые выводы своих коммутационных аппаратов по узловой схеме, причем вторые выводы коммутационных аппаратов соединяют между собой в узел, отдельный для секций шины одного наименования.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 показан принцип действия трехпроводной системы электроснабжения по изобретению.

1 - станция с источниками постоянного напряжения;

2 - первый источник постоянного напряжения;

3 - второй источник постоянного напряжения;

4 - преобразователь полярности постоянного тока;

5 - нагрузка постоянного тока;

6 - необщая линия;

7 - общая линия;

8 - другая/питающая линия.

На фигуре 2 показана схема замещения системы электроснабжения по фигуре 1.

На фигуре 3 показано расположение объектов способа и системы электроснабжения и изменение токов вдоль зоны питания, одной станции 1, одного преобразователя полярности 4 и одной нагрузки 5, расположенной правее от места подключения преобразователя полярности.

На фигурах 4 показано расположение станции 1, трех преобразователей полярности 4 и трех нагрузок 5, кроме того, представлено изменение токов и напряжений вдоль линий.

параметры по изобретению;

параметры по прототипу.

На фигуре 4.1 показано расположение указанных объектов, причем нагрузки 5.2 и 5.3 расположены в месте подключения преобразователей полярности 4.2 и 4.3, нагрузка 5.1 расположена между станцией 1 и преобразователями полярности 4.1. На фигуре 4.2 показано изменение токов вдоль необщей линии по прототипу и по изобретению, на фигуре 4.3 показано изменение напряжения вдоль необщей линии по изобретению и по прототипу.

На фигуре 5 показан пример воплощения способа трехпроводной системы электроснабжения для линий электропередач с подключением промежуточных нагрузок.

9 - выходной преобразователь постоянного напряжения на выходной станции.

На фигуре 6 показан пример трехпроводной системы электроснабжения для стационарных нагрузок, расположенных вдоль трехпроводной линии, с подключением двух групп нагрузок 11 и 14.

10 - разъединители между необщей и общей линиями и групповыми линиями нагрузок;

11 - первая групповая линия нагрузок;

12 - первые нагрузки;

13 - преобразователь постоянного напряжения в переменное;

14 - вторая групповая линия нагрузок;

15 - вторые нагрузки.

На фигуре 7 показано расположение объектов способа и устройства трехпроводной системы электроснабжения для питания нетяговых потребителей рядом с железной дорогой, с использованием в качестве напряжения для питающей линии постоянного напряжения, используемого для тяги поездов. Показаны два преобразователя полярности 4.1, 4.2 и две нагрузки 5.1 и 5.2.

На фигурах 8.1 и 8.2 показано расположение объектов способа и устройства трехпроводной системы электроснабжения, изменение напряжений вдоль зоны питания при нагрузках, равномерно распределенных вдоль линий, на примере троллейбусной нагрузки на фидерной зоне с одностороннем питанием.

На фигурах 9 показано расположение объектов способа и устройства трехпроводной системы электроснабжения с общей линией в виде рельсовой цепи, характерных для рельсовых видов транспорта: трамвая, метрополитенов и железных дорог. Показано изменение напряжений и токов вдоль зоны питания.

На фигуре 9.1 показано расположение станции 1, одного преобразователя полярности 4 и одной нагрузки 5, с графиком токов в рельсовой цепи и блуждающих токов, с односторонним питанием.

На фигуре 9.2 показано расположение станций 1.1 и 1.2, трех преобразователей полярности 4.1, 4.2 и 4.3, на фидерной зоне с двустороннем питанием, при нагрузках, равномерно распределенных вдоль рельсовой цепи. На фигуре 9.3 показано изменение величины напряжения в необщей линии 8.

На фигуре 9.4 показано протекание блуждающих токов.

На фигуре 10 показана схема трехпроводной системы электроснабжения тяговой сети для двухпутной линии с раздельным питанием путей. Это может относится к железным дорогам, метрополитенам и трамвайным линиям с раздельным питанием путей.

8' - питающая линия первого пути;

8'' - питающая линия второго пути;

6' - необщая линия первого пути;

6'' - необщая линия второго пути;

4.1 и 4.3 - преобразователи полярности постоянного тока первого пути;

4.3 и 4.4 - преобразователи полярности постоянного тока второго пути.

На фигурах 11.1 и 11.2 показаны варианты выполнение второго 3 и первого источника постоянного напряжения 2 в виде преобразователей постоянного напряжения.

На фигуре 11.3 показано включение накопителя энергии в зоне установки преобразователя полярности.

16 - накопитель энергии.

На фигуре 11.4 показано возможное включение преобразователя постоянного напряжения для питания потребителей в зоне установки преобразователя полярности постоянного тока, на напряжение необщая линия - питающая линия.

На фигуре 11.5 показано включение преобразователя на напряжение необщая линия - рельсовая цепь и накопителя энергии 16.

17 - преобразователь постоянного напряжения в однофазное.

На фигуре 12.1 показано возможное месторасположение питающей линии 8 в пространстве, совместно с необщей 6 и общей 7 линиями троллейбусной контактной сети. На фигуре 12.2 показано возможное месторасположение питающей линии 8 на опоре контактной сети магистральной железной дороги.

На фигуре 13 показаны основные элементы возможного воплощения преобразователя полярности постоянного тока в виде последовательности из автономного инвертора, трансформатора с гальванической развязкой и выпрямителя.

18 - автономный инвертор;

19 - трансформатор с гальванической развязкой;

20 - выходные ключи выпрямителя.

На фигуре 14 показаны основные элементы возможного воплощения автономного инвертора, и выпрямителя-инвертора, ключи которых выполнены на IGBT - транзисторах с обратным диодом.

21 - IGBT - транзисторы входных ключей;

22 - IGBT - транзисторы выходных ключей;

23 - система управления;

24 - входной конденсатор;

25 - выходной конденсатор.

На фигуре 15 показано возможное воплощение питающего пункта, предназначенного для двухпутных железных дорог.

26 - питающий пункт;

27 - оптическая линия с защитными оболочками;

28 - приемопередатчики оптической линии;

29 - первая секция шины питающей линии, для 1-го пути;

30 - вторая секция шины питающей линии, для 2-го пути;

31 - секционный коммутационный аппарат шины питающей линии;

32 - первая секция шины необщей линии, для 1-го пути;

33 - вторая секция шины необщей линии, для 2-го пути;

34 - секционный коммутационный аппарат шины необщей линий;

35 - коммутационный аппарат подключения первой секции шины питающей линии, к питающей линии 1-го пути слева;

36 - коммутационный аппарат подключения первой секции шины питающей линии, к питающей линии 1-го пути справа;

37 - коммутационный аппарат подключения второй секции шины питающей линии, к питающей линии 2-го пути;

38 - коммутационный аппарат подключения первой секции шины необщей линии, к необщей линии 1-го пути;

39 - коммутационный аппарат подключения второй секции шины необщей линии, к необщей линии 2-го пути;

40 - первый преобразователь полярности;

41 - второй преобразователь полярности;

42 - резервный преобразователь полярности;

43 - коммутационный аппарат подключения отрицательного входа первого преобразователя полярности к секции шины питающей линии, для 1-го пути;

44 - коммутационный аппарат подключения отрицательного входа второго преобразователя полярности к секции шине питающей линии, для 2-го пути;

45 - коммутационные аппараты подключения положительных входов преобразователей полярности к общей линии;

46 - коммутационный аппарат подключения положительного выхода первого