Повышение работоспособности системы тягового электроснабжения совершенствованием мониторинга и диагностики болтовых электрических соединений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Власенко Сергей Анатольевич

• Власенко Сергей Анатольевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Власенко Сергей Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Общие сведения о тяговой сети

1.2 Виды электромеханических соединений узлов контактной подвески

1.3 Повреждаемость элементов контактной сети электрифицированных железных дорог

1.4 Общие сведения о силовых электрических контактах

1.5 Исследование влияния состояния электрического соединения

на работоспособность системы тягового электроснабжения

1.6 Методы и средства обнаружения некачественных электрических контактов

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ СОЕДИНЕНИИ ДЛЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ

2.1 Нагрев проводов и электрического соединения

2.2 Общее представление о тепловых процессах

2.3 Уравнение нагрева болтового электрического соединения

2.3.1 Уравнение теплового источника

2.3.2 Тепловое излучение тела зажима. Суммарный тепловой поток

2.3.3 Уравнение теплового потока нагрева

2.3.4 Уравнение теплового баланса электрического соединения

2.4 Уравнение охлаждения болтового электрического соединения

2.5 Выявление критериев для оценки состояния

электрического соединения в фазах нагрева и охлаждения

3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДЕФЕКТНОСТИ ПО НАГРЕВУ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ

В УСЛОВИЯХ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ТЯГОВОЙ НАГРУЗКИ

3.1 Расчет токораспределения по элементам контактной сети системы

тягового электроснабжения переменного тока

3.2 Распределение тока в межподстанционной зоне при двухсторонней схеме питания

3.3 Разработка программы расчета коэффициента дефектности с учетом эксплуатационного характера тяговой нагрузки электроподвижного состава

3.4 Исследование дополнительных критериев оценки состояния электрического соединения для циклов «нагрев-охлаждение»

3.5 Экспериментальное исследование математических моделей коэффициента дефектности по нагреву для циклов «нагрев-охлаждение»

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

4.1 Методика оценки текущего состояния электрического соединения

4.2 Автоматизация получения диагностической информации для оценки состояния электрического соединения

4.3 Общие положения для определения экономической эффективности совершенствования средств диагностирования электрических соединений

4.4 Определение экономической эффективности совершенствования методики диагностирования электрических соединений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение работоспособности системы тягового электроснабжения совершенствованием мониторинга и диагностики болтовых электрических соединений»

Актуальность проблемы.

В последние 10-15 лет устойчивая работа элементов системы тягового электроснабжения является одной из важных задач в обеспечении роста грузооборота железнодорожного транспорта, который к 2030 г. по прогнозам увечится почти в 1,7 раза [1]. А это, в свою очередь, обусловлено значительным увеличением массы поездов: 6000, 7100, 9000, 12000 тонн, что в значительной степени может снизить надежность работы системы тягового электроснабжения из-за токов повышенной величины.

Поставленные цели по повышению пропускной способности могут быть достигнуты только при условии внедрения инновационных технологий на железнодорожном транспорте [2]. Одним из важных направлений реализации стратегии ОАО «РЖД» [3] будет совершенствование системы тягового электроснабжения благодаря переоснащению основных фондов и внедрению новых диагностических комплексов, что, безусловно, повысит эффективность работы и надежность инфраструктуры [4].

Общеизвестно, что контактная сеть (КС) является уязвимым объектом, который фактически не имеет резерва. Из этого следует, что стоит задача повышения надежности отдельных элементов контактной подвески при ее эксплуатации.

В условиях увеличения интенсивности движения поездов, сокращения интервалов попутного следования в хозяйстве электроснабжения проводится планомерная и целенаправленная работа по снижению количества отказов технических средств.

Несмотря на проводимую работу по текущей эксплуатации, капитальному ремонту и инвестициям, на сегодняшний день не удается существенно снизить деградационные отказы технических средств, т.е. отказы, обусловленные естественными процессами старения, износа, коррозии и усталости оборудования.

Большая часть электрических соединений на контактной сети выполняется болтово-плашечными зажимами. Повреждение соединительной арматуры занимает второе место по частоте отказов после контактного провода. Важной проблемой обрыва проводов является перегрев мест соединений, осуществляемых с помощью токопроводящих питающих зажимов. Следовательно, первоочередной и наиболее важной задачей является повышение не только надёжности электрических соединений, но и работоспособности системы тягового электроснабжения (СТЭ), которую можно решить совершенствованием мониторинга и диагностики на основе новых методик контроля текущего состояния элементов тяговой сети.

Степень разработанности темы исследования. Диссертационное исследование выполнено на основе работ отечественных и зарубежных ученых, которые посвящены исследованиям тепловых процессов в системе тягового электроснабжения (Бочев А.С., Воронин А.В., Галкин А.Г., Гаранин М.А., Григорьев В.Л., Гуков А.И., Гуменюк В.И., Жарков Ю.И., Костюченко К.Л., Купцов Ю.Е., Ли В.Н., Игнатьев В.В., Марквардт Г.Г., Марквардт К.Г., Паранин А.В., Петрова Т.Е., Порцелан А.А., Сердинов С.М., Сидоров О.А., Смердин А.Н., Тит-ков В.В., Фигурнов Е.П. и многие другие ученые).

Полученные результаты показывают, что выполненное по теме диссертации исследование дополняет известные научные труды и является законченной работой.

Объектом исследования является контактная сеть системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ.

Предметом исследования являются электротепловые процессы контактной сети переменного тока 25 кВ, методы и алгоритмы оценки состояния болтовых контактных соединений.

Цель исследования - повышение работоспособности системы тягового электроснабжения путем совершенствования метода определения состояния болтовых электрических соединений на основе критериального подхода в оценке величины переходного сопротивления.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

1. Определить факторы, влияющие на работоспособность системы тягового электроснабжения, и существующие методы оценки состояния болтовых электрических соединений в условиях эксплуатации.

2. Разработать математическую модель определения температуры электрических соединений при нагревании и охлаждении.

3. Разработать математическую модель определения коэффициента дефектности для нестационарных режимов работы контактной сети.

4. Определить критерии оценки значения переходного сопротивления текущего состояния болтовых электрических соединений.

5. Усовершенствовать систему мониторинга и контроля состояния электрических соединений для повышения работоспособности системы тягового электроснабжения.

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в следующем:

1. Предложена формула определения превышения температуры болтового электрического соединения от начального превышения температуры при его охлаждении, которая позволяет произвести расчеты величины температуры за исследуемый промежуток времени.

2. Впервые получена математическая модель, описывающая изменение коэффициента дефектности в зависимости от интервалов времени для цикла «нагрев-охлаждение», что позволяет исследовать нестационарные режимы изменения коэффициента дефектности во время пропуска тока разной величины по электрическому соединению.

3. Установлены дополнительные критерии, имеющие прямую корреляционную зависимость с величиной переходного сопротивления, что позволяет дать оценку текущего состояния болтового электрического соединения.

4. Предложена система мониторинга и диагностики состояния болтовых электрических соединений в процессе эксплуатации, позволяющая за счет критериального подхода повысить работоспособность системы тягового электроснабжения.

Теоретическая и практическая ценность

1. Установлен механизм, приводящий к отказу электрического соединения в эксплуатации, выявлена причина нарушения работоспособности системы тягового электроснабжения, которая возникает из-за неисправностей болтовых соединений; определены причины недостоверной оценки состояния электрических соединений в условиях эксплуатации из -за несовершенства существующих методов диагностики.

2. Разработана математическая модель, которая показывает изменение коэффициента дефектности в зависимости от интервалов времени для цикла «нагрев-охлаждение», в целях исследования нестационарных режимов изменения коэффициента дефектности во время пропуска тока разной величины по электрическому соединению. В среде Mathcad разработана программа расчета коэффициента дефектности для нескольких циклов «нагрев-охлаждение», имитирующих реальную эксплуатационную нагрузку резко-переменного характера.

3. Предложена и внедрена методика для проведения диагностического исследования, позволяющая оценивать текущее состояние электрического соединения в процессе его эксплуатации.

Личный вклад автора состоит: в проведении анализа функционирования токопроводящих зажимов контактной сети, с последующим формированием задач теоретических и экспериментальных исследований; в разработке математической модели тепловых процессов, протекающих в болтовых соединениях; систематизация и анализ результатов исследования; установление основных критериев по оценке состояния электрического соединения; в разработке методики для определения состояния электрического соединения.

Методы исследования. Поставленная в диссертации цель достигается комплексными аналитическими и экспериментальными исследованиями.

Моделирование тепловых процессов в соединительных узлах подвески произведено с использованием программного обеспечения SolidWorks методом

конечных элементов. Численные расчеты выполнены в программной среде МаШсаё.

Положения, выносимые на защиту

1. Предложена формула определения превышения температуры болтового электрического соединения от начального превышения температуры при его охлаждении, которая позволяет произвести расчеты величины температуры за исследуемый промежуток времени.

2. Разработанная математическая модель, позволяющая описывать нестационарные режимы изменения коэффициента дефектности во время пропуска тока разной величины.

3. Установлены дополнительные критерии, имеющие прямую корреляционную зависимость с величиной переходного сопротивления, что позволяет дать оценку текущего состояния болтового электрического соединения.

4. Методика проведения диагностического исследования, позволяющая оценивать текущее состояние электрического соединения в процессе его эксплуатации.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность научных положений и выводов обоснована теоретически и подтверждена экспериментальными исследованиями. Измерения проводились поверенной аппаратурой и приборами контроля, с учетом погрешностей всех видов измерений. Расхождение между данными, полученными практическими исследованиями и результатами расчетов, не превышает 5 %.

Основные результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на:

- всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», г. Хабаровск, ДВГУПС, 21-23 апреля 2015 г;

- всероссийской научно-практической конференции «Наука, творчество и образование в области электроэнергетики и электротехники - достижения и перспективы», г. Хабаровск, ДВГУПС, 19-20 ноября 2015 г;

- всероссийской 74-й межвузовской студенческой научной конференции «Научно-техническому и социально-экономическому развитию Дальнего Востока России - инновации молодых», г. Хабаровск, ДВГУПС, 10-11 марта

2016 г;

- XIX конкурсе молодых ученых и аспирантов Хабаровского края, г. Хабаровск, 13-20 января 2017 г;

- всероссийской 75-й межвузовской студенческой научной конференции «Научно-техническому и социально-экономическому развитию Дальнего Востока России - инновации молодых», г. Хабаровск, ДВГУПС, 06-18 апреля

2017 г;

- всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и социально-экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», г. Хабаровск, ДВГУПС, 18-21 апреля 2017 года;

- всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и социально-экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», г. Хабаровск, ДВГУПС, 17-19 апреля 2018 года;

- всероссийской научно-технической конференции «Влияние надежности устройств электроснабжения на работу транспорта», г. Екатеринбург, УрГУПС, 18-19 апреля 2019 г;

- Десятом международном симпозиуме «ELTRANS 10.0», г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 9-11 октября 2019 г;

- международной научной конференции «Инновационные технологии развития транспортной отрасли», г. Хабаровск, ДВГУПС, 24-26 октября 2019;

- заседаниях и научно-технических семинарах кафедры «Системы электроснабжения», Хабаровск, ДВГУПС, 2015 - 2019 годы.

Научные достижения. Новизна и значимость полученных результатов настоящего исследования удостоена следующими наградами:

- дипломом (I место в секции «Технические и химические науки» XIX краевого конкурса молодых ученых и аспирантов 2017 г.) за научный доклад на

тему «Определение переходного сопротивления электрических соединений системы тягового электроснабжения в процессе эксплуатации».

Результаты работы внедрены на Дальневосточной дирекции по энергообеспечению Трансэнерго - филиал ОАО «РЖД», где используется «Методика проведения диагностического исследования, позволяющая оценивать текущее состояние электрического соединения в процессе его эксплуатации».

Научные результаты диссертации используются при проведении научно -исследовательской работы, научно-технических экспертиз и в учебном процесса в Электроэнергетическом институте ДВГУПС в лаборатории неразрушающего контроля по дисциплинам «Системы тягового электроснабжения», «Диагностика силового оборудования электроэнергетических систем», «Эксплуатация электроэнергетических сетей и систем».

Публикации. Основные положения диссертации нашли отражение в 17 печатных работах, в том числе в 2 работах, опубликованных в журналах, входящих в базу данных Scopus и 2 работах в изданиях, рекомендованных ВАК Ми-нобрнауки России, получены 2 патента на изобретение.

Структура и объем диссертации. Работа включает введение, четыре главы, заключение, список литературы из 107 наименований, трех приложений. Текст диссертационной работы изложен на 135 страницах печатного текста, включает 14 таблиц, 39 рисунков.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Общие сведения о тяговой сети

В Российской Федерации более 50 % российских железных дорог электрифицированы постоянным и переменным током, на которых транспортируют более 80 % грузов. В последние 10-15 лет на российских железных дорогах увеличилось движение тяжелых и протяженных поездов, кроме того, введен в эксплуатацию новый подвижной состав, увеличены скорость пассажирских поездов и нагрузка электрифицированных линий. В контексте реформы железнодорожного транспорта требования к качеству и надежности работы устройств тягового электроснабжения повышаются, в том числе и КС [5].

Весь электроподвижной состав (ЭПС), работающий на электрифицированных железных дорогах, получает питание из энергосистемы [5]. В частности, электрическая энергия передается ЭПС через тяговые подстанции и специальные воздушные линии электропередачи. Тяговая подстанция преобразует электроэнергию в необходимый уровень напряжения (системы 3,3 или 27,5 кВ) [6], а затем подает ее через КС в пантограф ЭПС (рис.1.1).

Линия Точка подключения к энергосистеме

электропередачи

Система тягового эле ктр оснабжения

Рис. 1.1. Процесс передачи электрической энергии в СТЭ

В соответствии со стратегией развития инфраструктуры железных дорог [4] предполагается развитие следующих направлений:

1. Внедрение инновационных средств для тестирования и расчета технических ресурсов и элементов инфраструктуры.

2. Разработка систем мониторинга и диагностики состояния подвижного состава и инфраструктуры.

3. Разработка объектно-ориентированной базы данных, алгоритмов и методов комплексной оценки результатов измерений, полученных с использованием различных мобильных диагностических средств, в целях повышения достоверности прогноза состояния инфраструктуры.

4. Перспективные технологии для мониторинга и анализа состояния инфраструктуры на основе мобильных диагностических систем, интегрированных с электроподвижным составом и автомобильным транспортом, в целях снижения трудоемкости осмотров и затрат на диагностику инфраструктуры.

5. Разработка систем диагностики и мониторинга, в том числе систем ручного измерения в целях обеспечения объективности измерений, должна основываться на принципах разумной достаточности при обеспечении безопасности дорожного движения и заданного уровня надежности системы транспортного процесса. Приоритет отдается разработке указанных систем, метрологическому обеспечению измерений, а также автоматизации прогноза и развитию ситуаций, основанных на этих измерениях. Создание высокоэффективной иерархической системы для сбора и обработки результатов диагностики и мониторинга в едином высокоточном координатном пространстве должно быть связано с единой интеллектуальной системой управления транспортными процессами.

Контактная сеть представляет собой комплекс устройств в целях обеспечения бесперебойного токосъема электроподвижного состава. КС представляет собой последовательно соединенные элементы, при отказе одного из которых может выйти из строя вся система [7]. Надежность токосъема заключается в его непрерывности без разрушения токоприемников, а также без обрывов и пережогов проводов контактной подвески.

Исходя из указанного выше, приоритетной является задача, заключающаяся в повышении надежности работы каждого элемента контактной подвески в условиях эксплуатации.

1.2 Виды электромеханических соединений узлов контактной подвески

Важную роль в обеспечении соединения проводов контактной подвески между собой без потерь электроэнергии в качестве токосъема и безопасности выполняют токопроводящие зажимы. Контактный провод является наиболее важной частью контактной сети и основным каналом приема тока. Контактный провод обычно имеет цилиндрическую форму с желобками с обеих сторон и токопроводя-щим телом, которое скользит непосредственно по пантографу, поэтому он должен иметь более высокую проводимость и большую прочность на растяжение [8]. Пазы предназначены для облегчения установки зажимов и несъемных контактных проводов подвески, при этом они не должны влиять на проскальзывание пантографа. Контактный провод передает электрический ток непосредственно к электровозу путем трения/скольжения пантографа по его нижней поверхности, и его состояние напрямую влияет на качество токосъема и безопасную работу локомотива.

Рабочая поверхность контактного провода - самое уязвимое место в процессе передачи электроэнергии. Контактный провод должен выдерживать удары, вибрацию, перепад температур, коррозию окружающей среды, истирание, искровую абляцию и большое рабочее напряжение, поэтому его производительность напрямую влияет на безопасную эксплуатацию скоростных поездов [9].

Материал контактного провода - это в основном: медь, медно-серебряный сплав, высокопрочный медно-серебряный сплав, медно-оловянный сплав, медно-магниевый сплав, высокопрочный медно-магниевый сплав и т.д. Перечисленные здесь материалы контактной поверхности полностью удовлетворяют потребностям в электрификации железной дороги [10].

В целях удовлетворения механических и электрических требований по условиям передачи электрической энергии к подвижному составу необходимы различного рода электрические соединители с разным функциональным назначением [11]. Стандартные конструкции соединений, которые обычно используются

это болтовые, обжимные, клиновые, цанговые, с обжатием или скручиванием, с опрессовкой, термическим воздействием (рис.1.2). Благодаря разнообразию конструкций электрических соединений они используются для монтажа проводов тяговой сети [12].

8

3

7

9

6

3

3

10

2

12

13

1

Рис. 1.2. Арматура контактной сети: 1 - контактный провод; 2 - стыковой зажим;

3 - струновые зажимы; 4 - фиксирующий зажим; 5 - держатель; 6 - фиксатор;

7 - питающий зажим; 8 - соединительный зажим; 9 - седло;

10 - трубчатый соединитель; 11 - несущий трос; 12 - клиновый зажим;

13 - ушко

Соединение проводов контактной подвески между собой, а также с поддерживающими устройствами и опорами выполняют с помощью специальной арматуры, которая имеет различное исполнение в зависимости от назначения [13]. Составные элементы арматуры в соответствии с их использованием могут изготавливать из различных материалов [14].

1.3 Повреждаемость элементов контактной сети электрифицированных железных дорог

Подверженность интенсивным нагрузкам контактной сети и отсутствие ее резерва вызывают развитие процессов деградации и отказы.

По данным системы учёта КАСАНТ в 2018 году в устройствах контактной сети было допущено 521 отказа I и II категорий в отличие от аналогичного периода в 2017 году, что составляло 552 отказ (снижение на 5,6 %).

Представим динамику распределения отказов в работе устройств контактной сети (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Динамика распределения отказов I и II категорий устройств контактной сети

Показатели Годы

2014 2015 2016 2017 2018

Количество отказов I и II категорий, всего 1316 1194 1005 986 875

Количество отказов I и II

категорий в устройствах 606 574 551 552 521

контактной сети

Повреждения устройств контактной сети от общего 46,1 48,1 54,8 55,9 59,5

количества отказов, %

Удельная повреждаемость (на 100 км развернутой длины 0,50 0,48 0,46 0,45 0,43

контактной подвески)

Из анализа данных (табл.1.1) можно заключить, что элементы контактной сети значительно превосходят по количеству повреждения оборудования тяговых подстанций и линий электропередачи. Это объясняется влиянием разных условий работы, технического состояния, режима работы тяговой сети, а также воздействию неблагоприятных факторов, кроме того, воздействие токоприемников ЭПС на контактную подвеску, что значительно влияет на снижение их надежности.

Рассмотрим причины, вызывающие отказ устройств контактной сети (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Распределение отказов устройств контактной сети

Наименование причины отказа, %. Годы

2014 2015 2016 2017 2018

Недостатки эксплуатации, монтажа 49,6 54,3 52,1 54,7 56,8

Старение устройств 20,4 20,0 16,5 15,51 14,9

Влияние метеоусловий 10,4 10,2 12,1 ПД 10,9

По вине посторонних предметов 11,9 15,5 19,3 29,5 31,5

Из общего количества повреждений устройств контактной сети на постоянном токе - 47,8 % и на переменном 52,0 %.

В работах [16-21] проведен анализ условий эксплуатации, выявлены причины повреждения, а также составлен перечень особо важных элементов для обеспечения работоспособности устройств, указаны приоритетные направления научного поиска.

Определяющими причинами отказов контактной сети, влияющими на безопасность движения в 2018 г., явились обрывы и пережоги проводов - 167 случаев или 37 % от общего количества случаев отказов устройств контактной сети, перекрытие и разрушения изоляторов контактной сети - 72, или 16%, разрушения зажимов - 54, или 12 %, повреждение струн - 42, или 9 %, неудовлетворительная регулировка воздушных стрелок - 36, или 8 %, повреждение фиксаторов - 33, или 7 %, неудовлетворительное содержание заземлений опор контактной сети - 32, или 7%. [15].

Как указано в [22], элементы всей системы должны рассматриваться вместе. Например, обрывы проводов и кабелей из-за чрезмерной температуры и потери механических свойств происходят в основном в узлах их соединений, т.е. на местах монтажа. Возникновение больших токовых нагрузок подвижного состава, а также отсутствие необходимого количества соединений вызывает интенсивный электрический износ [20] (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Распределение отказов и поездо-часов потерь от отказов по устройствам

контактной сети в 2018 г.

№ п/п Отказавшее устройство Количество отказов Поездо-часы потери от отказов

1 Провода (обрывы и пережоги) 167 3 001,3

2 Изоляторы (разрушения) 72 732,8

3 Зажимы (разрушения) 54 480,7

4 Струны (обрывы и пережоги) 42 273,4

5 Воздушные стрелки (разрегулировка) 36 295,9

6 Фиксаторы 33 416,4

7 Заземление 32 133,5

8 Разъединители (повреждения) 17 169,5

По данным (табл. 1.3) повреждения зажимов и деталей в общем количеств повреждений устройств контактной сети составляет 12 % [15]. Статистика отказов показывает, что число повреждений контактного провода не уменьшается с течением времени, кроме того, около 20 % из них связано с нагревом мест соединения контактной подвески.

При повреждении провода, как правило, повреждение зажима не фиксируется, т.к. при разрушении всего узла учитывается повреждение только провода. Из этого следует, что место соединения проводов является наиболее уязвимым в контактной сети.

1.4 Общие сведения о силовых электрических контактах

Электрический контакт означает соединение двух проводников, обеспечивающее проводимость тока между ними [23]. Типы электрических контактов: точечные, линейные, поверхностные. Поверхность твердого тела всегда неровная и шероховатая. Степень шероховатости может варьироваться. Обычно неправильная форма поверхности может быть классифицирована в соответствии с отклонением

от контура, наклона, шероховатости. Уровень шероховатости связан с типом соответствующей области контакта (визуальная, фактическая и физическая область контакта). Размеры поверхности контакта, а, следовательно, и электропроводность прямо пропорциональны величине силы механического сжатия, приложенной к контактам. Характер изменения проводимости малых, средних и больших контактных сил различен, но во всех случаях сжатие контактов приводит сначала к упругой, а затем к пластической деформации [24].

В металлических контактах, изготовленных из разных материалов, электропроводность увеличивается с увеличением силы контакта разными способами -можно сильно увеличить проводимость, замедлить или остановить рост.

Приведём схему контактирования (рис. 1.3) [25].

P

4

Рис. 1.3. Схема контактирования: 1 - жесткая плата с контактом; 2, 3 - гибкая плата с контактом; 4, 5 - эластомерная прокладка; 6 - жесткая пластина

На рис. 1.4 [25] приведены типичные зависимости переходного контактного сопротивления от давления для различных покрытий.

R,

пер.уд?

мОм

Sn—Bi

0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Руд, кг/мм

Рис. 1.4. Типичные зависимости переходного контактного сопротивления от давления для различных покрытий

3

3

2

1

Представленные зависимости (рис. 1.4) переходного контактного сопротивления показывают разницу в появлении числа и размера мест соприкосновения при возрастании силы давления Руд. После резкого снижения сопротивления Кпер.уд происходит замедление в связи с прекращением деформации материала, далее величина практически не изменяется. При выполнении покрытия из золота или серебра зависимость переходного сопротивления от величины давления не столь очевидна, так как при малом усилии поверхность соприкосновения уже имеет достаточную площадь.

Контактное сопротивление является наиболее важной и универсальной характеристикой всех точечных контактов. Оно всегда считается частью общего сопротивления цепи устройства. Несмотря на то, что контактное сопротивление очень мало по сравнению с сопротивлением цепи, однако его изменение может привести к серьезному отказу оборудования, что связано с изменением фактической площади контакта. Изменение контактного напряжения и неоднородность изолирующей пленки значительно влияет на контактное сопротивление, что приводит к резкому увеличению напряжения и затрудняет настройку или работу оборудования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Власенко Сергей Анатольевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года : распоряжение Правительства РФ от 22 ноября 2008 года № 1734-р [Электронный ресурс] // Собр. Законодательства РФ. - 2008. - № 50. - ст. 5977. - Режим доступа:

szrf.ru/szrf/doc.phtml?nb=100&issid= 1002008050000&docid=132.

2. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года : распоряжение Правительства РФ от 17 июня 2008 года № 877-р [Электронный ресурс] // Собр. Законодательства РФ. - 2008. - № 29. - ст. 3537. -Режим доступа: http://www.szrf.ru/szrf/doc.phtml?nb=100&issid=1002008029000& docid=129.

3. Стратегия развития холдинга «РЖД» на период до 2030 года // - 2014. -Режим доступа: http://doc.rzd.ru/doc/public/ru?STRUCTURE_ID=704&layer_id= 5104&id=6396.

4. Стратегия научно-технического развития холдинга «Российские железные дороги» на период до 2020 года и перспективу до 2025 года «Белая книга». - М., 2015. - 63 с.

5. Контактная сеть и воздушные линии. Нормативно-методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным линиям : - справ. Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «Российские железные дороги». - М. : Трансиздат, 2004 г. - 568 с.

6. ГОСТ Р 57670-2017 Системы тягового электроснабжения железной дороги. Методика выбора основных параметров. - М.: Изд-во СТАНДАРТИНФОРМ, 2017. -48 с.

7. Савченко, В.А. Совершенствование узлов и технического обслуживания контактной сети / В.А. Савченко [и др]. - М. : Транспорт, 1987. - 144 с.

8. Зимакова, А. Н. Контактная сеть электрифицированных железных дорог. Расчеты, выбор конструкций и составление монтажных планов: учеб. пособие. - 2-е изд. - М. : ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на ж.-д. транспорте», 2011. - 232 с.

9. Костюченко, К.Л. Новые узлы электрических и механических соединений проводов контактной сети / К.Л. Костюченко : Автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.09. - М., 1994. -24с.

10. Смердин А. Н. Совершенствование узлов скоростных контактных подвесок для эксплуатации в условиях Транссиба: дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07 / А. Н. Смердин. Омск, 2004. 151 с.

11. Сердинов, С.М. Повышение надежности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог / С.М. Сердинов. - М. : Транспорт, 1985. -301 с.

12. Чукулаев, В.Е. Повышение надежности работы контактной сети и воздушных линий / В.Е. Чекулаев, А.И. Зайцев. - М. : Транспорт, 1992. - 248 с.

13. Фрайфельд, А. В. Проектирование контактной сети / А. В. Фрайфельд, Г. Н. Брод. - М.: Транспорт, 1991. - 335 с.

14. Михеев, В. П. Контактные сети и линии электропередачи. Учебник для вузов ж.-д. транспорта / В. П. Михеев. - М. : Маршрут, 2003. - 416 с.

15. Анализ работы Траснэнерго по итогам 2018 года // Трансэнерго - филиал ОАО «РЖД», - М., 2018. - 99 с.

16. Галкин, А.Г. Теория и методы расчетов процессов проектирования и технического обслуживания / А.Г. Галкин : Автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.07. - Екатеринбург, 2002. -37 с.

17. Гаранин, М. А. Апробирование технологии снятия данных с устройств ЦЗАФ и ТЗКС / М. А. Гаранин, С. А. Блинкова // Вестник транспорта Поволжья. -2015. - № 5 (53). - С. 31-36.

18. Герасимов, В.П. Повышение надежности зажимов электрических соединений / В.П. Герасимов, В.Л. Григорьев // Электрическая и тепловозная тяга, 1972. № 5. -С.20-22.

19. Сидоров О.А. Совершенствование узлов скоростных контактных подвесок / О.А. Сидоров, И.В. Тарабин, Е.М. Дербилов // Транспорт Урала. - 2007. - № 2 (13). С. 6-10.

20. Ли, В.H. Диагностика состояния контактного провода по его механическим характеристикам / В.Н. Ли, А.И. Соколовский // Вопросы повышения эффективности и надежности систем электроснабжения : межвуз. сб. науч. тр. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 1999. - С. 23-25.

21. Чекулаев, В.Е. Анализ нарушений нормальной работы контактной сети и воздушных линий / В.Е. Чекулаев // ЦНИИТЭИ МПС. - Сер. : Электроснабжение железных дорог. -1990. -№ 4. - С. 1-10.

22. Контактная сеть и воздушные линии : Нормативно-методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным линиям - справ. Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «Российские железные дороги». - М. : Изд-во Трансиздат, 2004 г. - 568 с.

23. Хольм. Р. Электрические контакты / Р. Хольм. - М. : Иностранная лит-ра, 1961.-464с.

24. Braunovic, М.А. Electrical contacts: fundamentals, application and technology / M.A. Braunovic, V.V. Konchits, N.K. Myshkin. - New York : CRC Press, 2007. 656 p.

25. Ефименко, A.A. Переходное контактное сопротивление в электрических соединениях с плоскими контактами / A.A. Ефименко, C.B. Мерлян // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - Одесса. : Политехпериодика. -2013. - №4. - С.3-7.

26. Калашников, Е.А. Технологии сварки взрывом электрических контактов, использующие миниатюрные заряды / Е.А, Калашников // Железные дороги мира. 2001. -№12.-С. 30-33.

27. Electrical Contacts: Principles and Applications. Second Edition / Editor: Paul G. Slade. . - New York : CRC Press, 2014. 1257 p.

28. Williamson, J.B.P. Deteriotion processes in electrical connections // Proceedings of 5th International Reserch Symposium on Electrical Contact Phenomena. TheUniversi-tyofSwansea. 1968. Pp. 30-34.

29. Паранин. А. В. Современное оборудование и конструкции контактной сети КС-160 для скоростей движения до 160 км/ч / А. В. Паранин, А. В. Ефимов. - Екатеринбург : Издательство УрГУПС, 2013. - 105 с.

30. Галкин, А.Г. Мониторинг инфраструктурного комплекса системы токосъема в процессе эксплуатации / А.Г. Галкин, А.А. Ковалев, А.В. Микава // Инновационный транспорт. 2012. №2 1 (2). С. 44 - 49.

31. ГОСТ 12393-2013. Арматура контактной сети для электрифицированных железных дорог. - М. : Изд-во СТАНДАРТИНФОРМ, 2014. - 22 с.

32. ГОСТ 18175-78. Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. - М. : Изд-во стандартов, 1985. - 18 с.

33. Паранин, А. В. Совершенствование аэродинамических и тепловых расчетов проводов контактной сети на основе метода конечных элементов : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07 / Паранин Александр Викторович. - Екатеринбург, 2011. - 158 с.

34. Беляев, И.В. Контактная сеть: технические решения, возможности их использования / И.А. Беляев // Железнодорожный транспорт. - 1992. - №2 6. - С. 48-53.

35 Ли, В.Н. Диагностика токопроводящих зажимов контактной сети / В.Н. Ли, П.В. Костюк, А.И. Кондратьев, С.Н. Химухин // Контроль. Диагностика. - 2006. - № 5 (95). - С. 65-71.

36. Ли, В.Н. Неразрушающий контроль элементов контактной сети и токоприемников электроподвижного состава электрифицированных железных дорог : моногр. / В.Н. Ли, С.Н. Химухин. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007. - 266 с.

37. The Electrical Contact of the Pantograph-Catenary System / Guangning Wu, Guo-qiang Gao, Wenfu Wei, Zefeng Yang. - Singapore : Springer Nature Singapore Pte Ltd, 2019. 286 p.

38. Lee, V.N. Reliability enhancement of electro feeding cramps on railways contact web / V.N. Lee, S.N. Khimukhin , M.A. Teslina, I.V. Ignatenko// Modern materials and technologies 2007: Materials of international VIII Russia - China Symposium: two volumes. - Khabarovsk : PacificNationalUniversity, 2007. - vol. 2. p. 49-52.

39. Игнатенко, И.В. Проблемы эксплуатации токоведущих зажимов контактной сети / И.В. Игнатенко // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования : тр. регион. науч.-техн. конф. творческой молодежи. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2006 г., С. 62-64.

40. Ли, В.Н. Улучшение то ко проводящих свойств зажимов контактной сети /

B.Н. Ли, И.В. Игнатенко, С.Н. Химухин, М.А. Теслина / Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. Научно-технический журнал. - Ро-стов-н-Д. : Изд-во РГУПС - 2008. - № 4, т.32. - С. 119-124.

41. Гаранин М.А. Моделирование системы тягового электроснабжения переменного тока для пропуска поездов повышенной массы / М.А. Гаранин, Т.В. Бош-карева, С.А. Фроленков/.'Вестник Транспорта Поволжья -Самара: СамГУПС, 2016. -Вып.5 -с. 22-27.

42. Игнатенко И.В. Проблемы определения качества электрического соединения / И.В. Игнатенко, С.А. Власенко 7 Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона: Научный журнал - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС. -2015 - №1 (2-3) - С. 32-35.

43. Ли, В.Н. Осуществление входного контроля зажимов контактной сети [Текст] / В.Н. Ли, И.В. Игнатенко, A.A. Алимов // Науч.-техн. проблемы транспорта, промышленности и образования : тр. Всерос. науч. конф., 22-24 апреля 2008 г. В 6 т. / Под общ. ред. B.C. Шварцфельда. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008-Т.1.-С. 112-115.

44. Игнатенко, И.В. Повышение эксплуатационной надежности токопроводя-щих зажимов контактной сети электрифицированных железных дорог : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07 / И.В. Игнатенко. - Хабаровск, 2009. - 145 с.

45. Сидоров, O.A. Совершенствование вероятностных моделей прогнозирования отказов элементов инфраструктуры электроснабжения железных дорог . O.A. Сидоров, А.Н. Смердин, A.C. Голубков //Известия Транссиба. 2017. № 3 (31),

C. 123-132.

46. Игнатенко И. В., Власенко С. А. Причины отказа болтового электрического соединения//Наука, творчество и образование в области электроэнергетики и электротехники -достижения и перспективы: тр. Всерос. науч.-практ. конф., г. Хабаровск, 19-20 ноября 2015 г. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2015. С. 40-45.

47. ГОСТ 10434-82. Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. -М.: Изд-во стандартов, 1982. - 18 с.

48. ГОСТ 17441-84. Соединения контактные электрические. Правила приемки и методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 16 с.

49. Braunovic, M.A. Model for lifetime evaluation of closed electrical contacts / M.A. Braunovic, V.V. Izmailov, M.V. Novoselova // Proceedings of 51 th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts. Chicago. 2005, pp. 217-223.

50. Бардушко, В.Д. Оценка состояния проводов контактной сети при составлении перспективных планов усиления / В.Д. Бардушко // Межвуз. сб. науч. тр. -М. : МИИТ, 1989. - Вып. 821. - С. 127-137.

51. Игнатенко, И.В. Определение критериев оценки качества электрического соединения / И.В. Игнатенко, С.А. Власенко / Электротехника. 2016. №2 2. С. 9-11.

52. Пат. на полезную модель 64568 РФ, U1 МПК B60M 1/12. Испытательный стенд для образцов токоподающего провода / В.Н. Ли (РФ), С.Н. Химухин, Е.А. Титов, И.В. Игнатенко. Опубл. 10.07.07. Бюл. - №19.

53. Игнатенко И.В., Власенко С.А. Повышение эксплуатационной надежности токопроводящих зажимов контактной сети электрифицированных железных дорог : моногр. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2016. - 116 с.

54. Гренчук, А.М. Адресное выявление аварийных контактных соединений в решении задачи повышения качества функционирования электроэнергетических систем морских и речных судов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.09.03 / Гренчук Андрей Михайлович; . - Санкт-Петербург, 2017. - 160 с.

55. Титков, В.В. О возможностях мониторинга нестационарных тепловых процессов в контактах силовых электроустановок / В.В. Титков, А.Б. Бекбаев, Е.А. Сарсенбаев // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2017. Т. 23. № 1. С. 168-178.

56. Бутенко, Е.А. Совершенствование методов исследования контактной сети с помощью автономного измерительного комплекса / Е.А. Бутенко, А.Н. Смердин // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: материалы III всероссийской научно-технической конференции с международным участием / ОмГУПС. Омск, 2018. С. 225-231.

57. Xi-Yang, Liu Failure analysis and optimization of integral droppers used in high speed railway catenary system // Liu Xi-Yang, Peng Jin-Fang, Tan De-Qiang, Xu Zhi-Biao, Liu Jian-Hua, Mo Ji-Liang, Zhu Min-Hao / Engineering Failure Analysis. // -2018. - Vol. 91. - pp. 496-506.

58. Грачев, В. Ф. Мобильная компьютеризированная система диагностики арматуры и изоляции контактной сети по инфракрасному и ультрафиолетовому излучениям : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07 / Грачев Василий Федорович. - СПб., 2008. - 238 с.

59. Галкин, А. Г. Выявление дефектных токопроводящих соединений проводов контактной сети / А. Г. Галкин, К. Л. Костюченко Сб. науч. тр. - УрГАПС. - Екатеринбург. - 1995. - Вып. 3(85). - С. 29-31.

60. Несенюк, Т.А. Совершенствование диагностики изоляторов воздушной линии электропередачи в сетях нетяговых железнодорожных потребителей 6-10 кВ встроенными средствами контроля : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.07 / Несенюк Т.А. - Екатеринбург, 2014. - 231 с.

61. Тимиченко, Е.А. Измерение температуры проводов контактной сети в условиях эксплуатации / Е.А. Тимиченко, Н.Н. Александров // Межвуз. сб. науч. тр. - М. : МИИТ, 1986.- Вып.779.- С. 42-46.

62. Бекбаев, А.Б. О возможностях динамической оценки температуры контактной поверхности при импульсных токовых нагрузках / А.Б. Бекбаев, Е.А. Сар-сенбаев, В.В. Титков // Электротехника. 2017. № 5. С. 35-40.

63. Гренчук, А.М. Диагностика и анализ больших переходных сопротивлений для обеспечения пожарной безопасности электрических контактов / А.М. Гренчук,

B.И. Гуменюк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2014. № 4 (207).

C. 92-99.

64. Гренчук, А.М. Применение средств визуальной диагностики аварийного состояния электрических контактных соединений для снижения пожарной опасности электроустановок / А.М. Гренчук, В.И. Гуменюк // Высокие интеллектуальные технологии в национальных исследовательских университетах: Материалы

международной научно-методической конференции, 5-7 июля 2014 г. - СПб: СПбГПУ, 2014. - С. 17-22.

65. Бочев, А.С. Определение характеристик случайного процесса нагрева контактного провода / А.С. Бочев // Вестн. ВНИИЖТа. - № 8, 1978. - С. 7-9.

66. Назарычев, А.Н. Критерии оценки состояния контактных соединений при тепловизионной диагностике электрооборудования / А.Н. Назарычев, А.И. Таджи-баев, М.И. Сухичев, В.В. Титков // Энергоэксперт. 2013. №2 (37). С. 58-61.

67. Кудряшов, В.Ф. Влияние изменения сопротивления проводов при нагревании / В.Ф. Кудряшов // Межвуз. сб. науч. тр. - М.: МИИТ, 1989. - Вып. 821. - С. 138-143.

68. Фигурнов, Е.П. Защита контактных проводов от токовых перегрузок / Е.П.. Фигурнов, Т.Е. Петрова // Железные дороги мира. - 1992.-№ 11, -С. 2-7.

69. Гуков, А.И. Разработка модели изменения термопрочности контактной сети / А.И. Гуков, Л.Н. Рачек // Межвуз. сб. научн. Тр. -М. : МИИТ, 1987. -Вып.788. - С. 27-32.

70. Петрова, Т.Е. Условия работы и защита проводов контактной сети от токовых перегрузок при интенсивной технологии перевозок / Т.Е. Петрова: Автро-реф. ... канд. техн. наук / ВНИИЖТ, М., 1989. - 16 с.

71. Петрова, Т.Е. Расчет нагрева проводов при ветрах / Т.Е. Петрова, В.Л. Карминский // Сб. науч. тр. - Ростов-н-Д. : РИИЖТ, 1983. - Вып. 171.-С.80-85.

72. Марквард, К.Г. Проверка проводов контактной сети по экономическим условиям и условиям нагревания / К.Г. Марквард, В.Ф. Кудряшов // Межвуз. сб. научн. тр. - М.: МИИТ, 1990.- Вып.831.- С. 28-38.

73. Ли, В. Н. Моделирование процесса нагрева и теплоотдачи соединительных элементов тяговой сети / В. Н. Ли, И. В. Игнатенко, А. С. Слободенюк // Вестник ВНИИЖТ. - 2010. - № 4. - С. 24-29.

74. Григорьев, В. Л. Исследование состояния зажимов электрических соединений контактной сети / В. Л. Григорьев, Н. В. Теплякова // Вестник Самарской Государственной Академии Путей Сообщения. - 2005. - № 3. - С. 26-30.

75. Григорьев, В. Л. Тепловые процессы в устройствах тягового электроснабжения / В. Л. Григорьев, В. В. Игнатьев. - М. : УМЦ, 2007. - 182 с.

76. Воронин, А.В. Токораспределение между продольными проводами контактной сети и тепловой расчет ее элементов / А.В. Воронин : Дисс...канд. техн. Наук / ЦНИИ МПС, М., 1946.

77. Тепляков, В. Б. Защита контактной сети по тепловому режиму при различных циклах тяговой нагрузки : дис. ... канд. тех. наук : 05.22.07 / Тепляков Валерий Борисович. - Самара, 2003. - 167 с.

76. Галкин, А. Г. Математическое моделирование и информационные технологии в задачах диагностики контактной сети электрифицированных железных дорог : монография / А. Г. Галкин, А. Н. Митрофанов, С. А. Митрофанов. - Екатеринбург : УрГУПС, 2012. - 226 с.

77. Самохвалова, Ж. В. Совершенствование конструкций электрических соединений многопроволочных проводов контактной сети : дис. ... канд. техн. наук :05.22.07 / Самохвалова Жанна Владимировна. - Самара, 2006. - 134 с.

78. Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики [Текст] / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. - М. : Наука, 1977. - 735 с.

79. Михеев, М. А. Основы теплоотдачи / М. А. Михеев, И. М. Михеева. - 2-е изд., стереотип. - М. : Энергия, 1977. - 344 с.

80. Власенко С.А. Определение переходного сопротивления электрических соединений системы тягового электроснабжения в процессе эксплуатации / С.А. Власенко // Молодые ученые - Хабаровскому краю материалы XIX краевого конкурса молодых ученых и аспирантов. 2017. - С. 163-171.

81. Ignatenko I V and Vlasenko S A Determination of criteria to find the quality of an electrical connection 2016 Russian Electrical Eng. 87(2) 65-67.

82. Кавлак, Р.С. Определение состояния электрического соединения при действии токов разной величины / Р.С. Кавлак, С.А. Власенко, И.В. Игнатенко // Научно-техническое и социально-экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2017. -Т. 1. -С. 61-64.

83. Эпштейн, Л.Л. Проверочный расчет проводов контактной сети на нагревание / Л.Л. Эпштейн // Сб. тр. ВНИИЖТа. - М. : Транспорт, 1991. - С. 52-53.

84. Игнатенко И.В. Новый подход к оценке переходного электрического со -противления плашечного болтового зажима / Р.С. Кавлак, И.В. Игнатенко, С.А. Власенко // Математическое и экспериментальное моделирование физических процессов Сборник материалов Международной заочной научно-практической конференции. ПГУ имени Шолом-Алейхема. 2017. С. 73-80.

85. Игнатенко И.В. Новый подход к оценке состояния электрического соединения / И.В. Игнатенко, С.А. Власенко, Р.С. Кавлак // Энергетик. 2017. № 5. - С. 21-24.

86. Игнатенко, И.В. Выявление характерных особенностей определения состояния электрического соединения в эксплуатационном режиме/ И.В. Игнатенко, С.А. Власенко // Научно-техническое и социально-экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2018. -Т. 1. -С. 181-184.

87. Косарев, А. Б. Методика расчета токораспределения в тяговых сетях переменного тока / А.Б. Косарев, Б.И. Косарев // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. - 2017. - Т. 76. - № 6. - С. 329-335.

88. Косарев, А. Б. Анализ токораспределения в тяговых сетях переменного тока при их двухстороннем питании и учете сопротивления системы внешнего электроснабжения / А. Б. Косарев, Б. И. Косарев // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2018. - № 1. - С. 8-13.

89. Макаров, Е.Г. Инженерные расчеты в MathCAD / Е. Г. Макаров : учеб. курс. - М.: Издательский дом «Питер», 2003. - 448 с.

90. Правила содержания контактной сети, питающих линий, отсасывающих линий, шунтирующих линий и линий электропередачи: распоряжение ОАО "РЖД" от 02.08.2017 № 1540р, от 16.04.2019 № 736/р - М. : ОАО «РЖД», 2019. - 192 с.

91. Игнатенко И. В. Оценка переходного электрического сопротивления пла-шечного болтового зажима /И. В. Игнатенко, С. А. Власенко, Р. С. Кавлак // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-

Алейхема/Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема -Биробиджан. -2017. -№ 1. -С. 21 -27.

92. Пат. на полезную модель 72915 РФ, U1 МПК B60M 1/12. Испытательный стенд токопроводящих элементов контактной подвески / В.Н. Ли, И.В. Игнатенко, Е.А. Титов. Опубл. 10.05.08. Бюл. - №13.

93. Cooper, M. G. Thermal contact conductance / M. G. Cooper, B. B. Mikic, M. M. Yovanovich // Int. J. Heaf Mass Transfer. - 1969. - Vol. 12. - pp. 279-300.

94. Mikic, B. B. Thermal contact conductance: theoretical considerations / B. B. Mikic // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1974 - Vol. 17. - pp. 205-214.

95. Игнатенко, И.В. Оценка состояния электрического соеди-нения для нестационарных режимов работы системы тягового электроснабжения / И.В. Игнатенко, С.А. Власенко // тезисы докладов международного симпозиума «Eltrans 10.0», 9-11 октября 2019 г., Санкт-Петербург. Часть первая.-СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2019. - С. 84-86.

96. Парфианович, А.П. Информационная модель системы тягового электроснабжения 25 кВ / А.П. Парфианович, А.В. Воприков, Н.П. Григорьев // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. 2017. Т. 1. -С. 102-107.

97. Пат. 2659671 Российская Федерация, МПК B60M 3/02 (01.2006) H02J 3/12 (2006.01). Система электроснабжения электрифицированных железных до-рог переменного тока 25 кВ / Н.П. Григорьев, А.П. Парфианович, И.В. Игнатен-ко, С.А. Власенко; заявитель и патентообладатель Дальневосточный гос. ун-т. путей сообщения. - № 2016150010; заявл. 19.12.2016; опубл; 20.06.2018, Бюл. № 19. - 16 с.

98. Пат. 2661628 Российская Федерация, МПК B60M 3/02 (01.2006). Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ / Н.П. Григорьев, А.П. Парфианович, И.В. Игнатенко, С.А. Власенко; заяви -тель и патентообладатель Дальневосточный гос. ун-т. путей сообщения. - №2017108336; заявл. 13.03.2017; опубл; 17.07.2018, Бюл. № 20. - 12 с. : ил.

99. Ignatenko I., Vlasenko S. Diagnostics of Electrical Connections of Electric Traction Network. TransSiberia 2019, AISC 1115, pp. 69-78, 2020.

100. Фроленков, С.А. Бесконтактная диагностика зажимов контактной сети / С.А. Фроленков, М.А. Гаранин // Перспективные информационные технологии (ПИТ 2017) : труды Международной научно-технической конференции. 2017. С. 753-755.

101. Григорьев, Н.П. Нормальные схемы питания тяговых нагрузок / Н.П. Григорьев, С.А. Власенко, А.П. Парфианович // Повышение эффективности транспортной системы региона: проблемы и перспективы : материалы Всерос. науч. -практ. конф. с междунар. участ. В 3 т. Т 2. / Под ред. С.М. Гончарука. - Хаба-ровск : Изд-во ДВГУПС, 2015. С. 63-69.

102. Власенко, С.А. Повышение энергоэффективности работы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ выбором нормальных схем питания тяговых нагрузок / С.А. Власенко, Н.П. Григорьев, А.П. Парфианович // материалы VII междунар. симп. «Элтранс-2015», 7-9 окт. 2015г., Санкт-Петербург. -СПб. : ФГБОУ ВО ПГУПС, 2017. - С. 88-92.

103. СП 224.1326000.2014 Тяговое электроснабжение железной дороги : утвержден приказом Минтранса России от 2 декабря 2014 года № 330 - М. : Министерство транспорта, 2014. - 83 с.

104. Гренчук, А.М. О пожарной безопасности контактных соединений судового электрооборудования / В.И. Гуменюк А.М. Гренчук, // //Безопасность в чрезвычайных ситуациях: сб. науч. тр. Всероссийской науч.-практ. конф. 23-25 апреля 2015 года. -СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015.- С.223-226.

105. Лившиц, В.Н. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов : М-во экон. РФ, М-во фин. РФ. ГК по стр-ву, архит. и жил. политике / В.Н. Лившиц, В.В. Косов, А.Г. Шахназаров. - М. : Экономика, 2000. - 421 с.

106. Гусарова, Е.В. Экономическое обоснование эффективности проектных решений и внедрения новой техники на железнодорожном транспорте / Е.В. Гусарова. -Хабаровск : Изд-во ДВГУПС. 2008. - 157 с.

107. Дербас, Н.В. Определение экономической эффективности инновационных разработок / Н.В. Дербас. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2004. - 24 с.

ПОСТРОЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДЕФЕКТНОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ

В программе производится расчет дифференциальных уравнений нагрева провода и электрических соединений. Как результат рассчитывается коэффициент дефектности по нагреву К 9 который определяется отношением нагрева электрического соединения к нагреву провода, входящие в состав данного электрического соединения.

Для получения реального графика зависимости коэффициента дефектности от времени необходимо провести замеры потребления тока в нескольких сутках. Для чего был организован выезд на подстанцию Уссурийской дистанции электроснабжения, где были установлены приборы контроля качества электрической энергии. Данные приборы были подключены к плечам питания подстанции.

Результатами измерения являются действующая величина тока и время измерения. Данные измерения производились с ежесекундным усреднением.

Полученные на производстве данные тока одного плеча питания объединяем в период 300 сек. (5мин.), (табл. А.1) с определением эффективного тока за этот период.

т

1эфт (^^+1н1 ■ ^ ■

где Ц - значение эффективного тока в 1-ой характерной точке, А; Д^ - период на участке эффективного тока между двумя характерными точками; т - количество характерных точек на кривой эффективного тока.

Строим гистограмму зависимости тока от времени для токовых значений, полученных при расчётах и увеличенных в два раза, т.к. на подстанции работают два трансформатора в параллель, а измерения снимали с одного плеча питания. В следствии, этого ток в контактной сети в два раза выше. Гистограммы зависимости тока плеча от времени представлены на рис. Б.1.

Таблица А.1

Данные измерений тяговой нагрузки плеча питания

контактной сети тяговой подстанции Уссурийск

1, сек I лев. плеча, А

300 629,8589

600 732,9789

900 832,6578

1200 639,1033

1500 644,5944

1800 450,3269

2100 497,32

2400 625,3911

2700 689,9867

3000 517,6167

3300 423,5802

3600 566,35

3900 508,1767

4200 539,5756

4500 489,5533

4800 632,8611

5100 472,7589

5400 471,3133

5700 390,4169

6000 485,4934

6300 688,0556

6600 728,8111

6900 691,0478

7200 619,8189

7500 691,3544

7800 636,8389

8100 779,58

8400 705,82

8700 500,8956

9000 746,9322

9300 747,4133

9600 780,48

9900 649,1211

10200 672,5022

10500 565,3378

10800 549,1633

1н, А

800 700 600 500 -400 -300 -200 -100 -0

и> о

сек

1800

Рис. А.1. Фрагмент математического моделирования зависимость коэффициента дефектности от времени воздействия циклической тяговой нагрузки.

За нормальное - максимальное значение коэффициента дефектности принимаем значение 1. Соединения с переходным сопротивлением 1^=10, 17,25мкОм удовлетворяют условию, при Кп=ЗОмкОм и 40мк0м, коэффициент дефектности расположен на границе, т.е. изменяется в пределах нормально - допустимого, при Кп= 60 мкОм соединения неудовлетворительного состояния, следовательно, необходимо увеличить момент затяжки болта.

р/Э

ФИЛИАЛ ОАО «РЖД» ТРАНСЭНЕРГО ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ ДИРЕКЦИЯ ПО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЮ

ул. Комсомольская, д. 68, г. Хабаровск, 680000, тел. [phone] факс: [phone]

« Ч» _Ю г. № Г/и-

На №_ от_

Об использовании научных исследований и разработок в производстве

Основание: разработка Дальневосточного государственного университета путей сообщения (ДВГУПС):

«Методика проведения диагностического исследования, позволяющая оценивать текущее состояние электрического соединения в процессе его эксплуатации», выполненная к.т.н., доцентом, заведующим кафедрой «Системы электроснабжения» И.В. Игнатенко и старшим преподавателем С.А. Власенко.

Состав комиссии:

Представители предприятия:

Синкевич Евгений Александрович, главный инженер Дальневосточной дирекции по энергообеспечению, структурного подразделения Трансэнерго — филиала ОАО «РЖД»;

Ефремов Эдуард Олегович, начальник технического отдела Дальневосточной дирекции по энергообеспечению, структурного подразделения Трансэнерго - филиала ОАО «РЖД».

Представители ДВГУПС:

Заведующий кафедрой «Системы электроснабжения» И.В. Игнатенко;

Старший преподаватель кафедры «Системы электроснабжения» С.А. Власенко.

Комиссия составила настоящий акт о передаче результатов научных исследований, полученных в ДВГУПС: «Методика проведения диагностического исследования, позволяющая оценивать текущее состояние электрического соединения в процессе его эксплуатации» (далее - методика).

Содержание методики:

1. Методика оценки текущего состояния болтовых электрических соединений (Приложение 1);

2. Рекомендации по определению состояния болтовых электрических соединений в тяговой сети (Приложение 2).

Применение разработанной ДВГУПС технологии «Методика проведения диагностического исследования, позволяющая оценивать текущее состояние электрического соединения в процессе его эксплуатации» дает возможность, не выводя из рабочего режима, проводить фактическую оценку состояния электрического соединения. Это в значительной степени повышает