Повышение эффективности системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ на основе встречного интервального регулирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Трофимович Полина Николаевна

• Трофимович Полина Николаевна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Трофимович Полина Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

1.1. Регулирование напряжения СТЭ в целях выполнения графика движения поездов

1.2. Методы снижения потерь электроэнергии в СТЭ переменного тока напряжением 25 кВ

1.3. Нормальные схемы питания тяговых нагрузок в СТЭ

2. ВСТРЕЧНОЕ ИНТЕРВАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 25 кВ27

2.1. Принципы регулирования напряжения в тяговой сети

2.2. Расчет интервалов времени схем питания тяговых нагрузок в расчетном периоде

2.3. Алгоритмы выбора ступеней устройств регулирования напряжения в тяговой сети

3. СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

3.1. Снижение потерь электрической энергии устройствами продольной компенсации

3.2. Снижение потерь электрической энергии выбором числа тяговых трансформаторов на параллельную работу

3.3. Способ защиты тягового трансформатора от внутренних повреждений

3.4. Снижение потерь электрической энергии в СТЭ новой схемой поста секционирования

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ

4.1. Анализ показателей работы реального участка СТЭ

4.2. Разработка мероприятий, направленных на повышение эффективности работы СТЭ на Дальневосточной железной дороге

4.3. Экономическая эффективность предлагаемых решений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ на основе встречного интервального регулирования»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В Российской Федерации железнодорожный транспорт занимает лидирующее положение в сфере грузовых и пассажирских перевозок по отношению к другим видам транспорта. К 2025 году развитие железнодорожной инфраструктуры предусматривает увеличение объёма перевозок на ДВОСТжд, который составит 320 млн тонн, в том числе в направлении портов и пограничных переходов - 260 млн тонн. Такой грузопоток неизбежно вызовет повышение нагрузки на железную дорогу, что в свою очередь с необходимостью потребует дальнейшее синхронное развитие провозных способностей инфраструктуры, железнодорожных узлов и портовых мощностей.

С одной стороны, выполнение графика движения поездов возможно лишь при условии поддержания требуемого уровня напряжения в тяговой сети. Повышение весовых норм и скорости движения поездов обострит проблему поддержания требуемого уровня напряжения в тяговой сети. Следовательно, осуществление перевозочного процесса по энергооптимальным графикам является одной из приоритетных задач Энергетической стратегии холдинга «РЖД».

С другой стороны, повышение эффективности работы системы тягового электроснабжения потребует полного и надёжного энергетического обеспечения перевозочного процесса, причём с минимальными потерями электрической энергии.

Решение задачи управления показателями работы системы тягового электроснабжения (СТЭ) при взаимодействии с другой - сложной системой внешнего электроснабжения (СВЭ) может быть осуществлено исключительно на основе встречного интервального регулирования показателей работы, направленных на повышение эффективности деятельности СТЭ.

Из сказанного следует, что тема настоящего исследования «Повышение эффективности системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ на основе встречного интервального регулирования» является актуальной.

Степень разработанности темы исследования. Диссертационная работа выполнена на основе результатов исследований, полученных отечественными и зарубежными учеными и специалистами, работы которых посвящены вопросам со-

вершенствования работы СТЭ (Б.А. Аржанников, М.П. Бадер, В.Д. Бардушко, Ю. М. Бей, Б.М. Бородулин, А.Т. Бурков, А.М. Василянский, С.П. Власов, Л.А. Герман, Б.Е. Дынькин, А.В. Ефимов, Ю.И. Жарков, А.Н. Заварнакин, В.Н. Зажир-ко, В.П. Закарюкин, А.Б. Косарев, А.В. Котельников, В.И. Кочкин, А.В. Крюков, Р.Р. Мамошин, Г.Г. Марквардт, К.Г. Марквардт, В.Е. Марский, Г.П. Маслов, Н.И. Молин, А.С. Серебряков, Э.В. Тер-Оганов, В.Т. Черемисин, A.S. Al-Abdulwahab, K.M. Winter, S. Kahrobaee, S. Asgarpoor и многие др).

Результаты, полученные по теме диссертации, дополняют выводы функционирования СТЭ и являются законченной работой.

Объектом исследования является СТЭ железных дорог переменного тока напряжением 25 кВ с учетом совместной работы с СВЭ.

Предметом исследования является снижение потерь электрической энергии в СТЭ переменного тока при условии выполнения графика движения поездов.

Цель исследования - совершенствование работы СТЭ переменного тока напряжением 25 кВ посредством определения схем питания тяговых нагрузок, обеспечивающих минимальные потери электрической энергии при условии выполнения графика движения поездов.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи:

1. Проанализировать эффективность управления потреблением электрической энергией в СТЭ в целях выполнения перспективных требований, которые определены стратегическими программами развития.

2. Разработать алгоритмы встречного интервального регулирования напряжения в тяговой сети, гарантирующие снижение потерь электрической энергии при условии выполнения графика движения поездов.

3. Выполнить оценку технико-экономической эффективности разработанных мероприятий, направленных на повышение показателей работы СТЭ переменного тока.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем.

1. Разработана методика определения прогнозных интервалов времени для встречного интервального управления интегральных показателей работы СТЭ в целях повышения напряжения в тяговой сети и одновременного снижения потерь электрической энергии.

2. Уточнена модель расчета потерь электрической энергии в тяговых трансформаторах, которая обеспечивает повышение точности оценки эффективности их работы.

3. Разработан новый способ защиты тягового трансформатора от внутренних повреждений, позволяющий повысить работоспособность СТЭ.

Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем.

1. Разработана методика определения прогнозных интервалов времени с целью выбора схем питания тяговых нагрузок в соответствии с требованиями не только выполнения графика движения поездов при минимальных потерях электрической энергии, но и рациональным применением нормативного ресурса коммутационных аппаратов.

2. Разработана методика определения рациональных значений сопротивлений и мест включения устройств продольной компенсации, которая позволяет стабилизировать напряжение на шинах тяговых подстанций с целью выполнения графика движения поездов.

3. Предложена методика расчета потерь электрической энергии в тяговых трансформаторах, которая обеспечивает учёт действительных значений несимметрии напряжений и токов, температуры обмоток и коэффициента трансформации.

4. Уточнён алгоритм выбора схем питания тяговых нагрузок, который обеспечивает выполнение графика движения поездов, снижение и нагрузки в тяговой сети и трансформаторах, и дополнительных потерь электрической энергии.

Личный вклад автора заключается в формулировке гипотезы о повышении эффективности работы тягового электроснабжения, что достигается встречным

интервальным управлением технико -экономическими показателями благодаря определению ступеней устройств регулирования напряжения и положений коммутационных аппаратов, таким образом, чтобы обеспечить соответствие схем питания тяговых нагрузок критерию норма в интервалах времени и в получении практических результатов для её доказательства.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы основные положения теории: электротехники и электроснабжения системы электрифицированных железных дорог переменного тока, математической статистики и методов анализа сложных систем, программирования и теории математического моделирования. Для выполнения расчётов и анализа полученных результатов использовались программные продукты: электронные таблицы Microsoft Excel, КОРТЭС и пакет прикладных программ MATLAB.

Положения, выносимые на защиту

1. Разработанная методика определения прогнозных интервалов времени и показателей работы СТЭ для выбора нормальных схем питания тяговых нагрузок.

2. Разработанный алгоритм выбора ступеней устройств регулирования напряжения, и числа тяговых трансформаторов в работе в целях обеспечения выполнения графика движения поездов по условию нормативного напряжения в тяговой сети и снижения потерь электрической энергии.

3. Уточнён алгоритм выбора схем питания тяговых нагрузок, который позволяет снизить нагрузки в тяговой сети и трансформаторах и уменьшить потери электрической энергии.

4. Новый способ защиты тяговых трансформаторов от внутренних повреждений, позволяющий повысить работоспособность СТЭ.

Степень достоверности научных положений и результатов диссертационной работы. Достоверность выводов и полученных результатов и обоснованность научных положений базируется на строго доказанной и корректно использованной теории математического анализа, математического и имитационного моделирования. Теоретические исследования выполнены на основе теории линейных электри-

ческих цепей, методов математической статистики и теории вероятности. Достоверность подтверждена также экспериментальными исследованиями. Экспериментальные исследования проводились на действующих тяговых и подпитывающих подстанциях с помощью современной измерительной аппаратуры и средств автоматизации обработки результатов эксперимента.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты, полученные на основе проведённых в процессе подготовки диссертации исследований, докладывались и обсуждались на: девятой международной научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск,

2018); всероссийской научно-практической конференции творческой молодёжи с международным участием «Научно-техническое и социально-экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 2018); всероссийской научно-практической конференции «Электропривод на транспорте и в промышленности» (Хабаровск, 2018); юбилейной десятой международной научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск,

2019); научно-технических семинарах кафедр «Электротехника, электрони^ и электромеханика» и «Системы электроснабжения» ДВГУПС в Электроэнергетическом институте ДВГУПС (г. Хабаровск, ДВГУПС, 2018-2019 гг.).

Результаты исследования внедрены на Уссурийской дистанции электроснабжения ДВОСТжд в целях повышения эффективности работы (см. прил. 1), а также в учебный процесс кафедры «Системы электроснабжения» ДВГУПС для выполнения выпускных квалификационных работ при подготовке специалистов, обучающихся по направлению 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» (специализация «Электроснабжение железных дорог») (см. прил. 2).

Публикации. По результатам проведённых исследований опубликованы 11 научных работ, в том числе в пяти статьях, четыре из которых опубликованы в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, одна - в журнале, входящем в международную систему цитирования Scopus и трёх патентах на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка, включающего 73 источника, 2 приложений и содержит 110 страниц основного текста, 30 рисунков и 17 таблиц.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Качество работы железнодорожного транспорта влияет не только на перспективы дальнейшего социально-экономического развития, но также и на возможности государства эффективно выполнять такие функции, как защита национального суверенитета и безопасности страны, обеспечение потребности в грузовых и пассажирских перевозках, создание условий для выравнивания социально-экономического развития регионов.

В настоящее время Российская Федерация осуществляет более 20 % грузооборота и 10 % пассажирооборота всех железных дорог мира. Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации определены перспективные требования к СТЭ.

В перспективе до 2030 года наибольшая загрузка будет приходиться на железнодорожные линии, в том числе и на порты Приморского края, а также на железнодорожные линии на подходах к Дальнему Востоку. Повышение весовых норм является одним из приоритетных направлений, позволяющих повысить эффективность работы железных дорог.

Ожидаемые структурные изменения в экономике предусматривают интенсивную реализацию организационных и технологических мер, направленных на экономию топлива и энергии.

Повышение энергетической эффективности требует следующего: дальнейшего развития технологии в сфере управления движением поездов по энергооптимальным графикам, совершенствования конструкции подвижного состава, инфраструктуры, устройств тяговой сети и стационарной энергетики, применения новых и инновационных материалов, и более точных средств учета расхода топлива на тяговом подвижном составе, но самое главное - формирование среди персонала так называемую среду борьбы за экономию энергоресурсов.

Стратегические программы развития железных дорог определяют перспективные условия работы СТЭ. Механизмы повышения эффективности работы СТЭ предусматривают реализацию следующих мероприятий: переход от реактивного к

встречному интервальному управлению показателей работы тягового электроснабжения, применение новых схем питания тяговых нагрузок и т.д.

1.1. Регулирование напряжения СТЭ в целях выполнения графика движения поездов

Выполнение графика движения поездов по условиям электроснабжения электрифицированных железных дорог определяется уровнем напряжения в тяговой сети. В соответствии с требованиями ПТЭ, ПУСТЭ [5, 6, 8] уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава должен быть не менее 21 кВ и не более 29 кВ при переменном токе.

Схема двустороннего питания контактной сети, как правило, применяется на дорогах переменного тока. На двухпутных или многопутных участках контактные подвески отдельных путей соединяются между собой поперечными соединениями в одной точке (узловая схема) или более трех точках (схема параллельного соединения путей). Следует отметить, что схема двустороннего питания имеет преимущественное применение при одинаковых по уровню и фазе напряжениях на шинах смежных подстанций [60].

При узловой схеме примерно в середине межподстанционной зоны многопутного участка устраивается так называемый пост секционирования (ПС), назначение которого определено в [9]. Применение ПС позволяет перераспределять токи поездов по фидерам тяговых подстанций. Такая схема обеспечивает повышение напряжения на токоприемниках поездов и снижает потери напряжения в тяговой сети благодаря снижению входного и взаимного сопротивления точек нахождения поездов.

Для параллельного соединения путей, кроме ПС, необходимо устанавливать дополнительно, как минимум, два пункта параллельного соединения путей для снижения входных и взаимных сопротивлений в тяговой сети в точках подключения поездов [9].

Регулирование напряжения посредством выбора ступеней устройств РПН силовых трансформаторов тяговых подстанций (тяговых трансформаторов), устройств продольной (УПК) и поперечной ёмкостной компенсации (КУ), а также включением двух тяговых трансформаторов подстанций [16] выполняется в целях обеспечения нормируемого пропуска поездов. Электрическая энергия для движения поездов электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ передается по ЛЭП, как правило, напряжением 110 или 220 кВ и трансформируется трёхфазными трёхобмоточными тяговыми трансформаторами мощностью 40 или 25 МВА в напряжение 25 кВ.

В случае необходимости повышения или понижения напряжения на обмотке тягового напряжения тяговых трансформаторов следует выполнить переключение соответственно на меньшее или большее число витков на обмотке с высшим напряжением. Регулирование напряжения осуществляется ступенчато [12].

Например, для тяговых трансформаторов напряжением 220 кВ определены 12 ступеней регулирования, каждая из которых составляет 1 %. При этом диапазон регулирования напряжения в тяговой сети устройством РПН будет составлять 6,6 кВ.

Из этого следует, что устройства РПН тяговых трансформаторов являются эффективным средством регулирования напряжения в тяговой сети.

Ресурс по электрической износостойкости контактов контакторов устройств РПН и коммутационный ресурс при переключениях рассчитывается в соответствии с требованиями ГОСТ 24126 [1]. Переключения, выполняемые устройством РПН тяговых трансформаторов, необходимо осуществлять с выдержкой времени [12, 60].

Автоматическое регулирование напряжения устройствами АРПН тяговых трансформаторов повышает эффективность работы системы тягового электроснабжения [24, 43]. Эффективность работы устройств РПН достигается автоматическим регулированием при использовании устройств АРПН (до 15-20 переключений в сутки) [15, 21]. Ограниченный ресурс устройств РПН не позволяет выполнять сверхнормативные переключения ступеней регулирования, тогда как ре-

гулирование напряжения устройствами РПН изменяет модуль напряжения питания двух плеч одновременно. Однако (и это важно отметить) при переключении ступени РПН разность напряжений по плечам питания существенно отличается. В связи с этим выбор рациональных ступеней РПН в [69] предлагается осуществлять по прогнозным графикам тяговых нагрузок.

1.2. Методы снижения потерь электроэнергии в СТЭ переменного тока напряжением 25 кВ

Известно, что на тягу поездов расходуется более 85 % электроэнергии, потребляемой ОАО «РЖД», что составляет почти три четверти от потребления всех видов топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).

Наибольший рост грузопотоков ожидается на подходах к портам Хабаровского края (Ванино, Советская Гавань), так как намечается строительство терминалов в этих портах для экспорта грузов в страны Азиатско-Тихоокеанского региона, а также со специализацией Транссибирской железнодорожной магистрали на контейнерных и пассажирских перевозках.

Повышение потребления электрической энергии и как следствие увеличение потерь связано с ростом объемов грузовых и пассажирских перевозок. Следовательно, разработка мероприятий, направленных на снижение потерь электрической энергии, является актуальной задачей.

В целях обеспечения электроснабжения тяговых потребителей на дорогах переменного тока, как правило, применяют две схемы питания тяговой сети - двустороннюю и одностороннюю [60].

При обеспечении электроснабжения в СТЭ возникают технологические потери электроэнергии ДWт, которые зависят от величины тока в тяговой сети и ее активного сопротивления.

Кроме этого, в СТЭ определяют коммерческие потери электроэнергии Л"", которые обусловлены погрешностью методов и средств учета электроэнергии на тяговых подстанциях и электроподвижном составе.

Потери электрической энергии при односторонней схеме тяговой сети Л^ равны сумме коммерческих и технологических потерь, которые определяются по формуле

Л^ ^т!. (1.1)

Неравенство векторов напряжений на тяговых шинах смежных подстанций иа ф ив при двусторонней схеме тяговой сети приводит к появлению уравнительного тока (\ у) в контуре тяговой сети. Напряжения на шинах подстанций, питающих одну межподстанционную зону, не равны из-за разницы падений напряжений в СВЭ Ли СВЭ и СТЭ Ли СТЭ, что определяется по формуле

i _ (Лисвэ1 + Листэь> - (Лисвэ2 + ЛиСТЭ2) п

1 ур 7 , (12)

^тс

где ЛиСВЭ1 и ЛиСВЭ2 - падения напряжения на индуктивных сопротивлениях в СВЭ тяговых подстанций 1 и 2 соответственно;

Листэ1и ЛиСТЭ2 - падения напряжения на индуктивных сопротивлениях в СТЭ тяговых подстанций 1 и 2 соответственно;

- комплексное сопротивление контура тяговой сети.

Дополнительные потери электроэнергии возникают при протекании уравнительного тока. В свою очередь уравнительный ток может приводить к превышению номинальных токов аппаратов и оборудования СТЭ. Дополнительные потери электрической энергии Л^^ в тяговой сети определяются по формуле

т

=Х ^ Я т Т , (1.3)

где т - число интервалов;

Я т - активное сопротивление контура тяговой сети;

Т - интервал времени, при котором уравнительный ток можно принять неизменным.

Отсюда следует, что потери электроэнергии при двусторонней схеме тяговой

сети будут равны сумме потерь технологических АШ12, коммерческих

, дополнительных А^^ и плюс потери связи , что рассчитывается по формуле

АW2 = А^2 + АWк2 + АWд2 + АWсв . (1.4)

Однако при равенстве напряжений на шинах смежных подстанций двусторонняя схема тяговой сети обеспечивает, в отличие от односторонней схемы, минимальные потери напряжения и электроэнергии в тяговой сети [60].

В общем случае примем число тяговых нагрузок, равное m. Напряжение на тяговых шинах подстанций А и В не равны как по модулю, так и по фазе. Мощность, потребляемая от подстанций А и В тяговых нагрузок, при любых значениях

напряжений (и А, и в) на шинах определяется по формуле

* *

§ = иА 1а + ив 1в, (1.5)

где И А, И в - напряжение на тяговых шинах подстанций А и В;

* *

1а , 1в - сопряженные токи плеч подстанций А и В (\ А, 1в).

Напряжение на шинах тяговых подстанции В И в определим через разность напряжений на шинах подстанций АХИ да:

И в = и А— АИ АВ,

или

Ив = ИА — ^АВ 1 у .

Сопряжённые токи плеч подстанций А и В определим с учетом уравнительного тока по формулам:

* * * 1а = 1ао +1 у,

1у, (1.6)

<

[у, (1.7)

*

где I у - сопряженное значение уравнительного тока.

* * * 1в = 1вО — I у

Подставив (1.6) и (1.7) в (1.5) и выполнив преобразования, получим

* * 2 * 8 = иА(1АО + 1во) + ^АВ ■ 1 у - ^АВ1 у 1во,

или

8 = иА X 1х + ^АВ ■ 1 у - ^АВ1 у 1вО.

1=1

2

у 1во. (1.8)

Мощность, потребляемая локомотивами на зоне, определим по формуле

т *

§Л = £ и ,1.,

1=1

где и, - напряжение тяговой сети в точке нахождения ьтого электровоза;

(1.9)

I, - сопряженное значение тока ьтого электровоза.

Потери мощности в тяговой сети определим по формуле

Л§ = § - §Л. (1.10)

После подстановки (1.8) в (1.9) получим

т * 2 *

Л§ = £^,1, + ^ I1 у | - ^у 1во . (1.11)

¡=1

Разность напряжений на шинах подстанций А и токоприемнике ьтого электровоза определим по формуле [72]

Ли, = Ли о, + ^ 1у, (1.12)

где Лии 0, - разность напряжений на шинах подстанции А и токоприемнике ьтого электровоза при равенстве и А и ив;

- сопротивление участка тяговой сети от подстанции А до ьтого электровоза. Подставив в (1.11) формулу (1.12) и произведя преобразования, получим

^ т * 2 т * *

ЛБ = £Ли о; I, + ^ |1у| + 1у (£ I, - 2дв 1во) . (1.13)

,=1 ,=1

Потери электрической энергии в тяговой сети ЛW при протекании уравни-

т

тельного тока определяются за период времени Т (Т = X Т ) по формуле

,=1

т §

ЛW = X Re(ЛS)T1. (1.14)

,=1

т

*

Включение устройств УПК приводит к неоднородности тяговой сети. В этом случае потери ЭЭ можно определить по трём составляющим [72]:

1) мощность потерь от нагрузок локомотивов, определенная при равенстве напряжений на тяговых шинах;

2) мощность потерь от уравнительного тока или дополнительных потерь;

3) мощность потерь, вызываемая взаимосвязью разности напряжений на тяговых шинах и неоднородностью тяговой сети.

Переход от узловой схемы питания тяговой сети к петлевой может быть эффективен для отдельных участков благодаря снижению дополнительных потерь электрической энергии, которые являются следствием протекания уравнительных токов. Результаты анализа показателей работы СТЭ подтверждают, что для отдельных межподстанционных зон петлевая схема питания тяговой сети является эффективнее узловой схемы не только с точки зрения потерь электрической энергии, но и уровня напряжения в тяговой сети [29, 50, 54].

Ограничение уравнительного тока предложено выполнять выбором ступени коэффициента трансформации [28] при встречном интервальном регулировании напряжения [32, 69]. Такой подход требует существенных материальных ресурсов при определении перспективных уравнительных токов, поэтому он широкого применения до настоящего времени не получил.

Наиболее применимым методом снижения уравнительного тока является увеличение сопротивления контура тяговой сети [31, 45, 46]. Для этого применяется секционирование шины ПС. На Юго-Западной дороге для участков с большими потерями электрической энергии от уравнительных токов предложено шину поста секционировать коммутационными аппаратами [57]. Отключение секционного выключателя шины приводит к переходу от узловой схемы питания тяговой сети к петлевой. При петлевой схеме питания тяговой сети токи каждого поезда распределяются на одну подстанцию по контактным подвескам двух путей.

Схема поста с одной секционированной выключателем системой шин на четыре присоединения с выключателями секций содержит пять выключателей. Для узловой схемы питания включены пять выключателей. Переход от узловой к пет-

левой схеме питания тяговой сети выполняется отключением выключателя шины поста секционирования. Проход токоприёмника по разделу контактной сети выполняется кратковременным включением (для шунтирования раздела тяговой сети) секционного выключателя шины поста [57].

Результаты определения уравнительных токов и дополнительных потерь электрической энергии приведены в табл. 1.1 [71].

Таблица 1.1

Уравнительные токи и потери электрической энергии межподстанционных зон Забайкальской железной дороги

№ Наименование межподстанционной зоны Значение уравнительного тока, А Потери электроэнергии, кВтч в год

1 Могзон-Харагун 120 784 862

2 Могзон-Сохондо 94 326 828

3 Чита-1-Лесная 124 757 396

4 Чита-1-Новая 112 510 824

5 Карымская-Новая 120 695 236

6 Карымская-Урульга 60 133 798

7 Бушулей-Чернышевск 46 68 296

8 Бушулей-Зилово 50 104 474

9 Урюм-Зилово 34 26 959

Протекание уравнительных токов в тяговой сети переменного тока, как правило, возникает в работе системы тягового электроснабжения при двусторонней схеме питания тяговых нагрузок. Чрезмерные уравнительные токи приводят к экономическому ущербу, возникающему из-за повышения потерь электроэнергии и снижения пропускной способности.

Существующая схема поста секционирования для участков тяговой сети с

большими уравнительными токами приведена на рис. 1.1 [59].

Рис. 1.1. Существующая схема тяговой сети для снижения дополнительных потерь электроэнергии

На схеме (рис. 1.1.) изображены следующие основные показатели поста секционирования тяговой сети для межподстанционных с большими уравнительными токами:

1. число выключателей 5;

2. поперечное секционирование путей выполняется:

2.1 для подстанции 1 двумя последовательно включенными выключателями В11 и В12;

2.2 для подстанции 2 двумя последовательно включенными выключателями В21 и В22;

3. продольное секционирование выполняется тремя последовательно включенными выключателями:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Трофимович Полина Николаевна, 2020 год

Об использовании

результатов научных исследований

и разработок в производстве

Основание: разработка Дальневосточного государственного университета путей сообщения (ДВГУПС), выполненные профессором Н. П. Григорьевым и ст. преподавателем П. Н. Трофимович для применения при реконструкции тяговых подстанций и контактной сети:

Новое решение создания петлевой схемы питания тяговой сети для межпод-стапционных зон с большими уравнительными токами, состоящее в применении поста секционирования выполненного по схеме четырёхугольника приведено в приложении к настоящему акту.

Состав комиссии: Представители ЭЧ-3

Главный инженер дистанции Разномасцев И.И. Ведущий инженер 11ТО Русяев К.И. Инженер НТО Костенко В.В.

Представители ДВГУПС

Зав. кафедрой «Системы электроснабжения» Игнатенко И. В. Профессор кафедры «Системы электроснабжения» Григорьев Н.П. Ст. преподаватель кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика» Трофимович П.Н.

Комиссия составила настоящий акт о передаче результатов научных исследований, полученных в ДВГУПС.

Новое решение выполнения петлевой схемы питания тяговой сети, состоящее в применении поста секционирования по схеме четырёхугольника.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗРАБОТКИ

Теоретическое обоснование применения петлевых схем питания тяговой сети в целях повышения эффективности работы системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ обосновано расчетным путем на основе показателей реальных подстанций. Экономическая эффективность доказана практическими результатами применения узловых схем питания контактной сети.

Секционирование тяговой сети выполнено петлевой схемой контактной сети, состоящее в применении поста секционирования включенного по схеме четырёхугольника, которое позволяет:

1. Обеспечить не только надежный раздел тяговой сети для питания тяговых нагрузок по петлевой схеме питания, но и, что не менее важно, снижение потерь электрической энергии от уравнительных токов.

2. Преимущество новой схемы заключается в применении меньшего числа выключателей и повышении работоспособности СТЭ.

Акт составлен в 3-х экземплярах:

1 -й экземпляр - ДВГУПС;

2-й экземпляр - ЭЧ-3 ДВОСТжд;

3-й экземпляр - кафедра «Системы электроснабжения» ДВГУПС.

Представители ЭЧ-3 Представители ДВГУПС

Рсо^ы&с^^и с/ С Игнатено И.В.

Р^С-^-в' ¿с л/ Григорьев Н.П.

Трофимович П.Н. -(--

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшею образования «ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОС УДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (ДВГУНС)

Серышева ул., д. 47. т. Хабаровск, 680021. Россия 1ел. [phone]. 40-75-16. Факс: [phone] E-mail: roottô;festu.khv.ru, wwv.i1» nips.n ОКНО 01115768. ОГРН 10227 )1287652. MillI 2724018158, KITH 272401001

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Трофимович П.Н. на тему «Повышение эффективности системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ на основе встречного интервального регулирования» в учебном процессе кафедры «Системы электроснабжения» ДВГУПС

Комиссия в составе председателя заведующего кафедрой «Системы электроснабжения» Игнатенко И.В. ■ члсьов: профессора Гриюрьева U.M., доцента Парфиановича А.П. и соискателя Трофимович П.Н. составили настоящий акг о том, что результаты диссертационной работы внедрены з учебный процесс кафедры при подготовке специалистов, обучающихся по направлению 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» (специализация «Электроснабжение железных дорог»).

Для выполнения научных исследований и выпускных квалификационных работ по темам:

«Повышение эффективности СТЭ встречным интервальным регулированием показателей работы».

«Обеспечение выполнения графика ;.:шження поездов по напряжению в тяговой сети».

«Снижение расхода электрической энергии на тягу поездов в СТЭ 25 кВ».

«Выравнивание напряжения плеч питания гяговых подстанций».

УТВЕРЖДАЮ