25 iul. 2017

COMPENSAREA ENERGIEI REACTIVE ÎN INSTALAȚIILE DE TRACȚIUNE ELECTRICĂ FEROVIARĂ



Ca parte a sistemului de tracțiune, substațiile de tracțiune electrică de c.a. bifazat de frecvenţă industrială 50 Hz, sunt alimentate direct din sistemul electroenergetic național. Substațiile de tracțiune sunt echipate cu transformatoare electrice bifazate (coborâtoare de tensiune) conectate între două faze ale sistemului electroenergetic trifazat de alimentare. 

Sistemul de tracțiune în c.a. bifazat de frecvenţă industrială, este un consumator dezechilibrat și datorită locomotivelor electrice (echipate cu redresoare statice de putere) un consumator deformant,  provoacând un regim permanent nesimetric şi nesinusoidal de tensiuni şi curenţi cu efecte energetice defavorabile. Pentru estimarea acestor efecte se vor avea în vedere circulaţiile puterilor active şi reactive pe fiecare secvenţă a componentelor simetrice şi pe fiecare armonică în parte. Acest receptor bifazat şi deformant de tracţiune electrică absoarbe din sistemul electroenergetic putere activă şi reactivă numai pe secvenţa directă a armonicei fundamentale, consumă o parte din puterea primită, iar diferenţa o desimetrizează, o degradează şi o retrimite în sistem ca putere activă şi reactivă pe secvenţa inversă şi homopolară a armonicei fundamentale, respectiv pe toate secvenţele armonicelor superioare. 
Factorul de putere global al receptorului bifazat şi deformant de tracţiune electrică pune în evidenţă efectele energetice negative ale consumurilor de energie datorate circulaţiilor separate ale puterilor active, simetrică (pe secvenţa directă a fundamentalei), nesimetrică (pe secvenţa inversă şi homopolară a fundamentalei), respectiv reziduală (pe toate secvenţele armonicelor superioare).
Pentru compensarea factorului de putere, se pot utiliza una din următoarele metode:
- compensarea puterii reactive pe secvenţa directă a armonicei fundamentale; 
- echilibrarea sarcinii monofazate de tracţiune electrică pentru armonica fundamentală;
- filtrarea armonicelor superioare; 

               Echilibrarea sarcinii bifazate de tracţiune electrică pentru armonica fundamentală:
- echilibrarea prin  schimbarea ciclică succesivă a modului de racordare al substației de tracțiune electrică de c.a. bifazate adiacente la diferite faze ale sistemului electroenergetic trifazat;
- echilibrarea prin înlocuirea în substația de tracțiune de c.a. a transformatorului de putere bifazat fie cu două transformatoare de putere bifazate conectate, uzual, în V/V . Prin utilizarea acestei metode se impune secţionarea Liniei de Contact în dreptul substației de tracțiune printr-o zonă neutră iar echilibrarea realizată este parţială şi depinde de încărcarea relativă a celor două înfăşurări secundare de transformator de putere. Metoda utilizează transformatoare de putere mono, respectiv trifazate, din seria curentă şi permit funcţionarea în paralel a substațiilor de tracțiune învecinate; metoda cu transformator de putere trifazat prezintă dezavantajul supradimensionării cu peste 20% a transformatorului, impusă de încărcarea pe două faze şi de existenţa curenţilor de circulaţie între substațiile de tracțiune adiacente;
- echilibrarea prin utilizarea unor grupuri de bobine de reactanţă şi baterii de condensatoare, conectate în circuitele înfăşurărilor secundare ale transformatoarelor de putere
Metodele de echilibrare ale sarcinii bifazate de tracţiune electrică  pot fi combinate. O soluție utilizată în tracțiunea electrică feroviară din țara noastră constă în instalarea unui grup de 2-3 substații de tracțiune adiacente de c.a. bifazat, având transformatoare de putere bifazate legate simplu la aceleaşi două faze ale sistemului electroenergetic, după care se instalează o   substație de tracțiune electrică cu transformatoare de putere bifazate conectate permanent în V/V, care modifică perechea fazelor de racordare la sistemul electroenergetic pentru următorul grup de 2-3 substații de tracțiune adiacente cu transformatoare monofazate legate simplu ş.a.m.d.