ЭЛТРАНС 2015


Энергетическая эффективность: взаимодействие науки и практики

Многие годы научно-исследовательские работы Омского государственного университета путей сообщения являются примером внедрения новейших технологий и разработок на железнодорожном транспорте. Научное сопровождение работ применительно к внедрению, в нашем случае, на полигоне Куйбышевской железной дороги можно рассматривать как эффективность взаимодействия науки и практики.

Этим вопросам посвящена статья начальника службы электрификации и электроснабжения Куйбышевской железной дороги – филиала ОАО «РЖД» И.А. Крестовникова.

В 2011–2012 годах Омским государственным университетом путей сообщения (далее – ОмГУПС) по заказу ОАО «РЖД» была выполнена научно-исследовательская работа «Оценка энергоэффективности системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава и потенциала ее повышения». Одним из выводов, полученных при выполнении данной работы применительно к полигону Куйбышевской железной дороги (электрифицированной в основном на постоянном токе), стала острая необходимость мероприятий по снижению потерь электроэнергии при ее преобразовании на тяговых подстанциях постоянного тока.

В качестве наиболее эффективного мероприятия дорога рассматривает дальнейшее распространение двенадцатипульсовых схем выпрямления.

По мнению дороги, основывающемся на результатах исследований ОмГУПС, а также анализе статистических данных, двенадцатипульсовая схема выпрямления, обладающая более жесткой внешней характеристикой, позволяет одновременно, на одной и той же межподстанционной зоне, получить эффект, выражающийся в следующем:

– повышение пропускной способности;

– снижение удельного расхода электрической энергии для тяги поездов (900 тыс. руб. в год на одну межподстанционную зону);

– снижение эксплуатационных расходов за счет повышения коэффициента мощности (порядка 130 тыс. руб. в год на одну межподстанционную зону).

Этот эффект создает возможность повышения весовой нормы на лимитирующих участках основных грузовых коридоров.

Косвенный эффект, кроме того, состоит в снижении электромагнитного влияния на смежные устройства, прежде всего СЦБ. Это, в свою очередь, дает возможность почти в 2 раза упростить схему и конструкцию сглаживающего устройства тяговой подстанции.

Но наиболее важным является то, что при замене «традиционного» шестипульсового агрегата на агрегат с двенадцатипульсовой схемой выпрямления наиболее дорогостоящий элемент – преобразовательный трансформатор – не заменяется, а лишь модернизируется путем изменения числа витков обмоток. Это позволяет производить реконструкцию тяговой подстанции без замены трансформатора, что чрезвычайно выгодно в экономическом отношении. Так, в действующих на сегодня ценах замена трансформатора вместе с преобразователем обходится в 18,5 млн руб. за единицу, тогда как цена двенадцатипульсовой схемы выпрямления составляет 5,54 млн руб., что обеспечивает приемлемые показатели окупаемости инвестиций.

В настоящее время на большинстве тяговых подстанций полигона сети дорог, в том числе и Куйбышевской дирекции инфраструктуры находятся шестипульсовые выпрямители. Парк двенадцатипульсовых выпрямителей, имеющих более высокие технико-экономические показатели по сравнению с шестипульсовыми, составляет в настоящее время 32% от общего числа выпрямителей сети дорог. Всего в хозяйстве электроснабжения Куйбышевской дирекции инфраструктуры введено в эксплуатацию 68 единиц двенадцатипульсовых схем выпрямления, в том числе в 2014 на тяговых подстанциях Чишмы, Аксаково Чишминской дистанции электроснабжения, тяговых подстанциях Репьевка, Коптевка (2 единицы) Сызранской дистанции электроснабжения, тяговой подстанции Шнаево (2 единицы) Пензенской дистанции электроснабжения и тяговой подстанции Иглино (2 единицы), Демской дистанции электроснабжения.

Самыми весомыми аргументами использования двенадцатипульсовых выпрямителей являются снижение удельного расхода электрической энергии для тяги поездов при годовой переработке 40–45 млн. кВтч примерно на 2,5–3,5% за счет повышения коэффициента мощности и снижения потерь электрической энергии. Данные показатели были подтверждены на основе сравнительного анализа удельного расхода электрической энергии на тяговых подстанциях до и после внедрения данных схем выпрямления.

Экономия по данному техническому решению составила 10,6 млн в год, при инвестициях – 49,0 млн руб.

В 2012 году была разработана и утверждена программа «Энергетической эффективности по хозяйству электроснабжения Куйбышевской дирекции инфраструктуры» со сроком реализации 2013–2017 гг.

За прошедший и текущий год согласно данной программе выполнены организационные и технические малозатратные мероприятия, в том числе:

1. Перевод преобразовательных трансформаторов в режим поочередной работы с автоматическим управлением резервным агрегатом с оснащением АВОР преобразовательных агрегатов. Данная работа выполнена на 21 тяговой подстанции постоянного тока в границах Башкирского, Самарского и Пензенского региона

2. Закончен в полном объеме перевод переключателей ответвлений обмоток без возбуждения (ПБВ) на преобразовательных трансформаторах из положения III в положение II на 14 тяговых подстанциях постоянного тока.

3. Силами ремонтно-ревизионного персонала дистанций электроснабжения выполнены работы по модернизации сглаживающих устройств (СУ) на тяговой подстанции Юрмаш Демской дистанции электроснабжения. Закончены работы по переводу на однозвенные апериодические сглаживающие устройства на 20 тяговых подстанций Башкирского региона в границах Демской и Инзерской дистанциях электроснабжения, шести подстанциях Самарского региона – это ЭЧ Самара и ЭЧ Абдулино и двух подстанциях по Инзерской дистанции электроснабжения.

Кроме этого, снижение потерь электрической энергии достигается за счет выравнивания загрузок смежных тяговых подстанций.

Существующая система тягового электроснабжения в настоящее время характеризуется некоторым отклонением распределения электропотребления на тяговых подстанциях от расчетного, что приводит к завышению потерь электроэнергии в тяговой сети. Данное мероприятие является организационным и выполняется оперативным персоналом дистанций электроснабжения, эксплуатирующим соответствующие тяговые подстанции. Регулирование напряжения на шинах тяговых подстанций повысит энергоэффективность системы тягового электроснабжения за счет уменьшения перетоков мощности от подстанций с более высоким напряжением на шинах к удаленной от нее нагрузке, через подстанции с меньшим уровнем напряжения.

Периодический ревизионный контроль равномерности загрузки тяговых подстанций выполняется руководителями тяговых подстанций 1 раз в квартал с предоставлением в дистанцию электроснабжения анализа равномерности загрузки с последующим составлением мероприятий по дистанции электроснабжения.

Целью данного мероприятия является снижение потерь электрической энергии в тяговой сети при безусловном выполнении требований по обеспечению пропускной и провозной способности участков.

Снижение потерь электрической энергии в тяговой сети и увеличение пропускной способности участка за счет использования усиливающих фидеров и проводов позволило снизить потери электроэнергии в тяговой сети и как следствие увеличить пропускную способность участков.

Использование усиливающих фидеров или изменение параметров контактной подвески в границах межподстанционных зон носит многоцелевой характер, поскольку позволяет повысить пропускную способность участков на лимитирующих зонах и одновременно сократить потери электрической энергии в тяговой сети.

В качестве мероприятия по снижению падения напряжения в тяговой сети применяют различные способы по уменьшению сопротивления тяговой сети. В результате принятых мер уменьшаются потери электрической энергии в тяговой сети от протекающих токов и, как следствие, уменьшаются потери напряжения.

При этом наиболее оптимальным является увеличение сечения контактной подвески за счет замены изношенного контактного провода и подкатки дополнительных усиливающих проводов.

Выбор сечения выполняется на основании результатов имитационного моделирования с использованием пакета прикладных программ КОРТЭС с учетом обеспечения пропускной способности участка.

Другим звеном в программе «энергетическая эффективность» является внедрение энергоэффективного освещения парков станций с интеллектуальной системой управления. Система предусматривает освещение междупутий и путей на станциях с существующих осветительных жестких поперечин.

В 2014 году произведен монтаж автоматической системы управления освещением в зависимости от естественной освещенности окружающей среды с возможностью ручного включения/выключения освещения в шкафах управления освещением или на дежурном пункте.

Управление освещением осуществляется группами светильников на каждом ригеле, мачте. Количество управляемых групп зависит от количества путей и мест установки ригелей, мачт.

Дежурное освещение и часть рабочего должны включаться/отключаться по графику восхода/заката солнца или по пороговому датчику освещенности, а также по сценарию поездной обстановки (наличие/отсутствие приема или отправления поездов и обработки составов).

На экране монитора у оператора отображается информация о рабочем состоянии системы (индикация включения/отключения, сигнал аварийных режимов, индикация возникших неисправностей в группе осветительного оборудования или конкретного светильника, а также позволяет контролировать сигнал несанкционированного доступа к системе);

Система освещения предусматривает следующие режимы работы:

1. «ручной» режим;

2. автоматический режим управления;

3. автоматический программируемый режим прямого (непосредственного) цифрового (или аналого-цифрового) управления.

При этом, общая площадью освещения на каждой станции составляет порядка 125 000 м2 при норме освещения 5 люкс.

Данной системой оснащено 13 станций Куйбышевской дороги. В их числе: станция Октябрьск (2 и 3 парк), Сызрань-2, Новообразцовая, Рузаевка, Абдулино, Чишмы-1, Черниковка Восточная, Жигулевское Море, Отвага, Инзер, Балашейка, Инза.

Кроме этого, по программе внедрения ресурсосберегающих технологий, в на полигоне Куйбышевской дирекции инфраструктуры выполнены работы по оснащению станций Ульяновск, Саранск светодиодной системой освещения на жестких поперечинах.

Данная система освещения на жестких поперечинах внедрена с целью снижения затрат электрической энергии и эксплуатационных затрат на нужды освещения территории железнодорожной станции.

До настоящего времени для ригельного освещения открытых территорий станций использовались осветительные приборы с традиционными источниками света – дуговыми ртутными лампами типа ДРЛ, металлогалогенными лампами типа МГЛ, дуговыми ксеноновыми типа ДКсТ и другими источниками, которые, по сравнению со светодиодными, имеют значительно большее энергопотребление при значительно меньшем ресурсе работы, что обуславливает существенные издержки на оплату электроэнергии и эксплуатационных расходов.

В целом ожидаемый эффект от реализации в текущем году проекта, направленного на повышение энергетической эффективности перевозочного процесса, снижение условных потерь в тяговой сети в хозяйстве электроснабжения Куйбышевской дирекции инфраструктуры, составит ориентировочно 13,9 млн руб.

Выполнение намеченных планов в 2015 году позволит обеспечить заданные параметры энергетической эффективности тягового электроснабжения, оптимизировать энергетические затраты дороги и получить реальный энергосберегающий эффект в натуральных и финансовых показателях.

© Евразия Вести IX 2015

www.eav.ru