Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

ЭЛТРАНС 2009


Версия для печати
Обсудить в форуме

Возможности системы электроснабжения постоянного тока для пропуска скоростных пассажирских и грузовых поездов повышенного веса

Эту интересную и актуальную тему раскрывает в своем выступлении директор НПП «Электромаш» (г. Екатеринбург) доктор технических наук Борис Алексеевич Аржанников.

Возможности системы электроснабжения постоянного тока для пропуска скоростных пассажирских и грузовых поездов повышенного веса
Возможности системы электроснабжения постоянного тока для пропуска скоростных пассажирских и грузовых поездов повышенного веса
Возможности системы электроснабжения постоянного тока для пропуска скоростных пассажирских и грузовых поездов повышенного веса
Если взять всю сеть железных дорог России, то на сегодня электрифицировано свыше 42,9 тысячи километров, из них на переменном токе работает 24,43 тысячи, а на постоянном – 18,47 тысячи километров.

На участках стальных магистралей, электрифицированных в 1950-60-х годах, ресурс основного оборудования тяговых подстанций практически выработан.

Модернизация ранее переведенных на электрическую тягу участков и электрификация в 1980-х участков главных транспортных направлений с использованием более мощного и надежного электротехнического оборудования тяговых подстанций способствует введению скоростного движения пассажирских поездов, например, на направлении Москва – Санкт-Петербург и грузовых составов повышенного веса с минимальным межпоездным интервалом.

Важнейшим требованием организации скоростного пассажирского движения и движения поездов повышенного веса является обеспечение напряжения на токоприемнике электровозов не менее 2900 В с возможностью его увеличения вплоть до длительно допустимой величины, определенной ВНИИЖТом, и равной 3600 В.

В 1978 году на тяговой подстанции Померанье Октябрьской дороги была применена система бесконтактного автоматического регулирования напряжения с помощью преобразовательного трансформатора ТДПУ-20000/10, управляемого реактора РТДП-6300/10 и шкафа управления ШАУН.

В 1985-86 годах Октябрьская магистраль получила преобразовательные трансформаторы ТРДП-16000/10 (25 шт.), ТРДП-16000/35 (3шт.) и с 1980-го по 1991-ый – тридцать управляемых реакторов РТДП-6300/10 (35) со шкафами ШАУН3-У4.

По данным службы «Э» Октябрьской дороги, на главном ходу Москва – Санкт-Петербург в режиме регулирования напряжения находятся восемь преобразовательных агрегатов (по одному на тяговых подстанциях Лихославль, Спирово, Елизаровка, Академическая, Бологое, Поплавенец, Алешинка и Угловка). Реакторы вторых преобразовательных агрегатов этих подстанций отключены и находятся в резерве. На шести тяговых подстанциях этого направления реакторы агрегатов отключены.

Отключение реакторов РТДП-6300/10(35), то есть ограничение автоматического регулирования напряжения на тяговых подстанциях, столь необходимого для скоростного движения поездов вызвано, по-видимому, отсутствием значительных нагрузок на тяговых подстанциях. При нагрузках, превышающих номинальный ток одного преобразовательного агрегата 3150А, необходимо автоматическое подключение по системе АВОР другого агрегата на параллельную работу. На подстанциях, где один агрегат работает с подключенным реактором (с повышенным стабилизированным напряжением, например, на уровне 3600 В или 3500 В), а другой работает без реакторов по естественной подающей характеристике с напряжением холостого хода 3600 В или 3500 В параллельная работа двух агрегатов невозможна, и второй агрегат «брать» нагрузку не будет.

Более чем сорокалетний опыт работы подобных устройств со шкафами ШАУН3-У4 на Свердловской железной дороге указывает на надёжное обеспечение качества регулируемого напряжения в контактной сети. Сейчас такие системы установлены на зонах протяжённостью до 26 километров (Ощепково – Талица – 31 км.) с пропуском поездов массой 6300 тонн с восьмиминутным интервалом. В 2004 году на направлении Называевская – Екатеринбург с зоной Ощепково – Талица был пропущен двойной состыкованный грузовой поезд массой 12000 тонн без отказов в работе системы автоматического регулирования напряжения.

В настоящее время наше НПП выпускает шкафы ШАУН5-У4 массой 15 килограммов на микропроцессорной базе. В отличие от ранее применявшихся шкафов ШАУН3-У4 массой 750 килограммов эта продукция не требует наладок и периодических регулировок.

С 2006-го по 2009-й год на Свердловской железной дороге произведена замена шкафов ШАУН3-У4 на ШАУН5-У4 с пуском в эксплуатацию 57 преобразовательных трансформаторов мощностью 16000 кВА.

Утверждение о том, что «электрифицированные участки постоянного тока уже поставили мощностной предел повышения скорости не более 200-250 километров в час», представляется спорным.

Известно, что установленные на тяговых подстанциях мощности преобразовательных агрегатов недоиспользуются. Так, в 1985-89 годах, когда на железных дорогах СССР наблюдался значительный объем перевозок, коэффициент использования установленной мощности двух преобразовательных агрегатов тяговых подстанций Октябрьской дороги составлял 11,6 процента, Московской – 19,25, Куйбышевской – 17, Свердловской – 11,8, Южно-Уральской – 16,3, Западно-Сибирской – 21,9 процента.

Теперь при движении грузовых поездов в нечетном направлении 6300 тонн и в четном – 4500 тонн с восьмиминутным интервалом на горном участке Сарга – Сабик (протяженностью 21 километр) главного хода Екатеринбург – Пермь средние токи тяговых подстанций (двух преобразовательных агрегатов ) составляют, соответственно, 5214 А и 5929 А, максимальные – 6936 А и 7333 А, одноминутные – 6733 А и 7255 А, трехминутные – 6437 А и 6661 А, двадцатиминутные – 5438 А и 6019 А. С учетом средних токов установленные мощности двух преобразовательных агрегатов на каждой подстанции используются на 82,8 и 94 процента при регулируемом стабилизированном напряжении на шинах подстанций 3700 В и напряжении в контактной сети на зоне Сарга-Сабик минимальном 2959 В и трехминутном 2972 В. На тяговых подстанциях установлено по три преобразовательных агрегата (два рабочих, третий – резервный), для которых установленные мощности используются на 54 и 61,8 процента.

На основе токов скоростного поезда на участках Клин – Подсолнечное (23 километра) и Подсолнечное – Крюково (24,2 километра) с использованием программы «Кортес» проведены многовариантные расчеты системы электроснабжения при различных напряжениях на шинах постоянного тока тяговых подстанций: естественная характеристика с Uxx=3500 В; стабилизированные характеристики на уровнях 3500 В, 3600 В и 3700 В.

По результатам расчетов средние (одноминутные) напряжения в контактной сети на участках находятся в пределах при Uxx =3500 В – 2840 В – 2496 В; Uст=3500 В – 3000 В – 2712 В; Uст = 3600 В – 3121 В -2837 В; Uст = 3700 В – 3236 В – 2962 В. При стабилизации напряжения на шинах подстанций на уровне 3700 В напряжение в контактной сети лежит в пределах минимального допустимого напряжения при скоростном движении 2900 В.

Средний ток тяговой подстанции Подсолнечное, находящейся между подстанциями Клин и Крюково, составляет 2021 А, максимальный – 3086 А, одноминутный – 2936 А, трехминутный – 2515 А, двадцатиминутный – 2093 А. Максимальный коэффициент нагрузки двух преобразовательных агрегатов составляет 0.32, а одного – 0,64.

Таким образом, подстанции недогружены и даже при одном работающем преобразовательном агрегате его мощность используется на 64 процента. При этом минимальное напряжение в контактной сети на участке Клин – Крюково составляет 2907 В, среднее (одноминутное) – 2962 В. При таких нагрузках оправдана работа указанных выше тяговых подстанций с одним преобразовательным агрегатом.

На начальном этапе введения скоростного движения со скоростями 200 – 250 километров в час напрашивается необходимость наилучшего использования уже существующих устройств системы постоянного тока 3,0 кВ с наименьшими капитальными и эксплуатационными расходами.

Расчеты и опыт работы преобразовательных агрегатов с трансформаторами ТРДП-16000/10 ЖУ1, реакторами РТДП-6300/10 ЖУ1 и шкафами ШАУН на Свердловской магистрали с межподстанционными зонами протяженностью 26-30 километров, расчеты на участке Клин -Подсолнечное – Крюково, известный пропуск в нынешнем году скоростного поезда на направлении Москва – Санкт-Петербург со скоростью 291 километр в час указывают, что тяговые подстанции могут обеспечить скоростное движение. Более того, мощности их недоиспользуются.

Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» разрешено (пока в качестве эксперимента) использовать шкафы ШАУН5-У4 на преобразовательных агрегатах тяговых подстанций Лихославль и Кулицкая (протяженностью 22,3 километра) с проведением испытаний.

Регулируемые преобразовательные агрегаты с трансформатором ТРДП-16000/10 ЖУ1 позволяют стабилизировать с погрешностью плюс-минус 0,6 процента напряжение на шинах тяговых подстанций не только на уровнях от 3500 В до 3700 В, но и на уровне 3800 В, то есть имеют запас по мощности, что позволяет рассматривать вопрос об устойчивом введении скоростного движения на направлении Москва – Санкт-Петербург со скоростями на начальном этапе до 300 километров в час.

При введении скоростного движения (при пропуске токов нагрузки скоростного поезда) сдерживающим фактором остается контактная сеть. Однако, доказано и известно, что при сохранении скорости движения поезда (сохранении равенства расхода электрической энергии на тягу при низком и высоком напряжении на токоприемнике электровоза) повышение напряжения приводит, естественно, к снижению тока нагрузки электровоза. Экспериментами на Свердловской дороге установлено: при повышении напряжения на токоприемнике электровоза на 20 процентов и при сохранении скорости движения неизменной ток нагрузки снижается на 15 – 17 процентов.

С другой стороны, стабилизация напряжения на шинах соседних подстанций с минимальной погрешностью плюс-минус 0,6 процента приводит к существенному снижению токов перераспределения (»уравнительных токов») между тяговыми подстанциями, что также облегчает работу контактной сети.

Снижение токов нагрузки электровоза и «уравнительных токов» между подстанциями приводит, кроме того, к снижению потерь электрической энергии в тяговой сети.

ООО «НПП «Электромаш»

620102 г. Екатеринбург, ул. Белореченская, 12А

т/ф (343) 233-67-40

www.nppem.ru

em@nppem.ru>





© Евразия Вести X 2009







X 2009

Евразия Вести X 2009

Дальнейшее совершенствование железнодорожной отрасли страны

Время высоких скоростей

Патриарх электрификации

«ЭЛТРАНС»: приоритетные программы развития железнодорожного транспорта и международного сотрудничества

Электрифицированный полигон железных дорог

Инновации на службе электрификации

На пути становления научно-образовательного комплекса Петербургского государственного университета путей сообщения

Инновационное развитие Российских железных дорог

Современные разработки ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» для железнодорожного транспорта

Новые подходы к организации взаимодействия

Новые разработки ЗАО «НПО «Изолятор»

ЗАО «ТРАНСКАТ» - надежный партнер высоких скоростей

Централизация оперативного управления системой электроснабжения железнодорожного транспорта

Новые технологии для высокоскоростного движения

Перспективная система грозозащиты

На базе традиций к инновациям

«ЭЛТОН» предлагает - качество, надежность, экономичность

Цифровые устройства РЗА для электрифицированных железных дорог

Система коммерческого учета электроэнергии

Эффективное направление энергосберегающих технологий

Как сберечь киловатты

Служба надежного и бесперебойного электроснабжения российских железных дорог

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести