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.
