Корнієнко Володимир Володимирович. Система електропостачання тяги змінного струму з подовженими міжпідстанційними зонами

brief description

Корнієнко Володимир Володимирович. Система електропостачання тяги змінного струму з подовженими міжпідстанційними зонами : Дис... канд. наук: 05.22.09 2002

Корнієнко В.В. Система електропостачання тяги змінного струму з подовженими міжпідстанційними зонами. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.22.09 - електротранспорт. Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту, Дніпропетровськ, 2002.
Дисертація присвячена підвищенню енергетичної ефективності системи електропостачання тяги змінного струму і зниженню витрат при електрифікації нових ліній. Виконано аналіз вітчизняних і закордонних електротягових систем змінного струму, обґрунтована і запропонована концепція їхнього розвитку, що забезпечує ресурсо- і енергозбереження. Показано доцільність подовження міжпідстанційних зон і використання електротягових мереж з екрануючим і посилюючими проводами. Розглянуто теоретичні і практичні питання визначення питомих опорів подовжених зон тягової мережі.
Розроблено методи і моделі для дослідження режимів роботи тягової мережі, оцінки пропускної здатності і роботи релейних захистів. Проведено широкомасштабні іспити тягової мережі подовжених зон і розроблений метод визначення потенціалів рейок при короткому замиканні контактної мережі на рейку.
Дано рекомендації з покращення конструкції тягової мережі, способів заземлення екрануючого проводу, підвищенню електробезпечності і безпеки руху поїздів, а також виконані техніко-економічні розрахунки.

У дисертаційній роботі на основі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень вирішена важлива науково-технічна проблема підвищення енергетичної ефективності електротягових систем, що дозволяє забезпечити і необхідну вантажонапруженість, і зниження електроспоживання, і істотне зменшення витрат на електрифікацію нових ділянок залізниць. Виконані в дисертації дослідження дозволяють зробити наступні висновки:

В умовах необхідності ресурсозбереження, економії енергії і зниження витрат на будівництво нових електрифікованих ліній транспортних коридорів залізниць України найбільший ефект може бути досягнуто при впровадженні тягової мережі змінного струму 27,5 кВ із екрануючим і посилюючими проводами і подовженими міжпідстанційними зонами. При цьому досягається наступна економія:

витрати на електрифікацію 1 км колії знижуються в 1,5-2 рази;
витрати на споживану енергії знижуються від 2 до 6%;
втрати енергії в тяговій мережі зменшуються в 1,5-1,8 рази в порівнянні зі звичайною тяговою мережею 27,5 кВ при однакових довжинах міжпідстанційних зон.

Розроблено уточнені методи визначення параметрів тягової мережі з ЕПП, що дозволяють здійснити індуктивну розв'язку й одержати довідкові дані для проектування нових ділянок і модернізації існуючих електрифікованих ліній 27,5 кВ із відсмоктуючими трансформаторами. Відмінність різних параметрів (співвідношення струмів Iе/Iм, власних і взаємних опорів контурів), отриманих розрахунковим шляхом по цих методах відрізняються від виміряних експериментально на 2,6%.
Запропоновано моделі для дослідження режимів роботи тягової мережі з ЕПП-27,5 кВ, що дозволяють вирішити нові задачі. Моделюванням визначена пропускна здатність тягової мережі з подовженими міжпідстанційними зонами і встановлено, що при подовженні їх до 100 км зберігається заданий рівень напруги. Вперше виконаний найточніший з відомих аналіз процесу перекриття нейтральної вставки і запропоновано спосіб захисту.
Створено експериментальну ділянку тягової мережі ЕПП-27,5 кВ Клевань-Цумань Львівської залізниці, де вперше проведені натурні іспити тягової мережі з ЕПП з використанням сучасних інформаційно-діагностичних комплексів Реґіна” інституту електродинаміки НАН України і записом 16 різних параметрів у нормальному режимі й у режимах штучного короткого замикання. Установлено, що значення різних параметрів, отриманих на моделі (струми, напруга, утрати потужності), відрізняються від заміряних експериментально в діапазоні від 2,6 до 3,8%, що підтверджує адекватність моделей і високу точність отриманих довідкових даних опорів тягової мережі з ЕПП. Теоретично визначено й експериментально перевірено раціональне сполучення індивідуальних заземлень екрануючого проводу, і з'єднання його з колійовими дроселями-трансформаторами по удосконаленій конструкції. Встановлено, що в поєднанні з індивідуальними заземлювачами (через 200 м) запропонована конструкція дозволила відмовитися від тросів групового заземлення опор. Показано, що це у свою чергу знижує несиметрію рейкового кола і підвищує надійність роботи автоблокування, електробезпечність і в цілому безпеку руху поїздів.
Розроблено аналітичний метод визначення потенціалу рейок при короткому замиканні для системи ЕПП-27,5 кВ. Встановлено, що ці потенціали знижуються в 3,5 рази в порівнянні зі звичайною системою, що підвищує електробезпечність для колійних бригад. Ці дані підтверджені експериментально.
Вперше встановлена залежність втрат енергії в тяговій мережі з ЕПП від довжини міжпідстанційної зони в порівнянні зі звичайною системою живлення. Виконано техніко-економічні розрахунки. Доведено, що при сучасних і перспективних розмірах руху і вартості електроенергії тягова мережа з ЕПП при подовжених до 100 км міжпідстанційних зонах економічно вигідніша, ніж звичайна система змінного струму 27,5 кВ. При значному рості вантажообігу, при швидкісному русі, і при істотному зростанні цін на електроенергію система ЕПП-27,5 кВ допускає можливість посилення за рахунок установки проміжних пересувних тягових підстанцій. Такий спосіб виявляється найбільш дешевим, не вимагає припинення руху поїздів і перебудови тягової мережі.
Розроблені технології вдосконалення електротягових систем включені в міжнародну програму розвитку залізничного транспорту країн ОСЗ на 2002 рік і перспективу (пункти 2, 10, 11 протоколу наради експертів по пристроях електропостачання і електричної тяги від 31.05.01). Результати дисертаційної роботи використані при проектуванні й електрифікації по системі ЕПП-27,5 кВ ділянок залізниць України. Досвід експлуатації системи змінного струму ЕПП-27,5 кВ підтвердив вірогідність виконаних у дисертації досліджень і пропозицій по збільшенню міжпідстанційних зон до 100 км.