vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2016-0-1-26-34vestnikvniizht-72Research ArticleДругоеMiscellaneousФильтрокомпенсирующие установки в тяговых сетях переменного токаFitler compensating installations in AC traction networksГерманЛ. А.GermanL. A.lagerman@mail.ruСеребряковА. С.SerebryakovA. S.noemail@neicon.ruМаксимоваА. А.MaksimovaA. A.maximova.aa1987@ya.ruМосковский государственный университет путей сообщения (МИИТ), Нижегородский филиалРоссияMoscow State University of Railway Engineering (MIIT), Nizhegorodskiy branchRussian FederationПетербургский государственный университет путей сообщения (ПГУПС)РоссияSaint-Petersburg State Transport University (PGUPS)Russian Federation201628022016012634Copyright © Герман Л.А., Серебряков А.С., Максимова А.А., 20162016Герман Л.А., Серебряков А.С., Максимова А.А.German L.A., Serebryakov A.S., Maksimova A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/72

Рассматриваются схемотехнические решения для фильтрокомпенсирующих установок (ФКУ) в тяговых сетях переменного тока. Представлены обобщающие расчеты по новым схемам ФКУ для системы тягового электроснабжения (СТЭ) переменного тока, при этом определено схемотехническое решение модульной ФКУ в общем случае с резонансными и широкополосными фильтрами. Произведена оценка области применения схем ФКУ для фильтрации гармоник и показана эффективность фильтрации гармонических составляющих при применении новых схем ФКУ. Определен порядок расчета параметров ФКУ с учетом кривой тягового тока.

The article discusses the design solutions to filter compensating installations (FCI), used in traction AC networks. The authors presented summarized calculations for new FCI schemes for the AC traction power system, with determination of circuit solutions for modular FCI in general case of resonant and wideband filters. The scope of FCI schemes for harmonic filtering was evaluated and filtration efficiency of the harmonic components of new FCI schemes was shown. The procedure of calculation of parameters of FCI was determined taking into account the curve of the traction current. A new model of traction load was proposed, reflecting the real harmonic composition of current at the connection point of FCI. The new model of traction load of AC electric rolling stock was applied, characterizing that it become possible to adjust the values of the harmonic components of the traction load, and this brings the curve of the current into the proximity of experimentally measured. A digital model of electric traction system with FCI and model of the EMU was created, allowing to consider various options schemes of FCI (with the decrement of non-sinusoidality of the voltage in traction network) and, if necessary, to adjust the parameters of FCI. The numerical model for simultaneous calculation of the parameters of the system was developed, including system of external power supply (SEPS) with traction substations, FCI, traction network and traction load - electric multiple unit (EMU). Methods to reduce losses in the damping resistor were proposed and justified. The authors presented a comparison of different circuit variants of FCI from viewpoint of reducing the values of the coefficients of harmonic components of the voltage. The optimum variant of FCI is shown.

компенсация реактивной мощностифильтрокомпенсирующая установкакомплектно-блочное построение устройств компенсациигармонический состав тока тяговой нагрузкинесинусоидальность напряженияcompensation of reactive powerfilter compensating installationcomplex-block composition of compensation devicesharmonic composition of traction loading currentvoltage non-sinusoidalityReferencesКачество электроэнергии: современные требования и их обеспечение в электрических сетях железных дорог / С. Н. Епифанцев [и др.]; под ред. Г. П. Кутового. М.: Эко-Пресс, 2014. 264 с.Epifantsev S. N., Zhezhelenko I. V., Ovseychuk V. A., Kutovoy G. P. Kachestvo elektroenergii: sovremennye trebovaniya i ikh obespechenie v elektricheskikh setyakh zheleznykh dorog [Power Quality: modern requirements and its provision in electrical networks of railways]. Moscow, Eko-Press Publ., 2014, 264 p.Бородулин Б. М., Герман Л. А., Николаев Г. А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983. 183 с.Borodulin B. M., German L. A., Nikolaev G. A. Kondensatornye ustanovki elektrifitsirovannykh zheleznykh dorog [Condenser installations of electrified railways]. Moscow, Transport Publ., 1983, 183 p.Герман Л. А., Серебряков А. С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог: монография. М.: МИИТ, 2012. 211 с.German L. A., Serebryakov A. S. Reguliruemye ustanovki emkostnoy kompensatsii v sistemakh tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznykh dorog [Adjustable installations of capacitive compensation in the systems of traction power supply of railways]. Moscow, MIIT Publ., 2012, 211 p.Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. ЦЭ-462 М.: МПС РФ, 1997. 79 с.Rules of the structure of system of traction power supply of the railroads of the Russian Federation, Order of MPS RF №TsE-462 of April 06, 1997, 79 p. (in Russ.).Установки поперечной емкостной компенсации с фильтрацией высших гармонических составляющих в тяговых сетях переменного тока / Л. А. Герман [и др.] // Вестник ВНИИЖТ. 2014. № 1. С. 47 - 54.German L. A., Serebryakov A. S., Ermolenko D. V., Goncharenko V. P., Kvashchuk V. A., Maksimova A. A. Ustanovki poperechnoy emkostnoy kompensatsii s fil’tratsiey vysshikh garmonicheskikh sostavlyayushchikh v tyagovykh setyakh peremennogo toka [Installations of transverse capacitive compensation with filtering higher harmonic components in AC traction networks]. Vestnik VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 2014, no. 1, pp. 47 – 54.Двухрезонансные фильтрокомпенсирующие устройства электрифицированных железных дорог / В. Т. Черемисин [и др.] // Наука и транспорт. 2008. С. 48 - 51.Cheremisin V. T., Kvashchuk V. A., Brenkov S. N. Dvukhrezonansnye fil’trokompensiruyushchie ustroystva elektrifitsirovannykh zheleznykh dorog [Two resonant filter-compensating devices of electrified railways]. Nauka i transport, 2008, pp. 48 – 51.Ермоленко Д. В., Павлов И. В. Исследование волновых процессов в устройствах тягового электроснабжения // Сб. науч. тр. МИИТ. 1990. № 819. С. 93 - 100.Ermolenko D. V., Pavlov I. V. Issledovanie volnovykh protsessov v ustroystvakh tyagovogo elektrosnabzheniya Sb. nauch. tr. MIIT [Research of wave processes in devices of traction power supply. Coll. of sci. works of MIIT]. Moscow, MIIT Publ., 1990, pp. 93 – 100.Исследование эффективности многофункциональных компенсирующих устройств в эксплуатационных условиях / Д. В. Ермоленко [и др.] // Вестник ВНИИЖТ. 1991. № 7. С. 44 - 47.Ermolenko D. V., Molin H. H., Pavlov I. V., TSybankov V. А., SHevtsov B. V. Issledovanie effektivnosti mnogofunktsional’nykh kompensiruyushchikh ustroystv v ekspluatatsionnykh usloviyakh [Investigation of the effectiveness of multifunctional compensating devices in the operating conditions]. Vestnik VNIIZHT [Vestnik of the Railway Research Institute], 1991, no. 7, pp. 44 – 47.Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. М.: Эксмо, 2010. 496 с.Pravila ustroystva elektroustanovok (PUE). [Electrical Installation Regulations (EIC], Moscow, Eksmo Publ., 2010, 496 p.ГОСТ 32144 - 2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: введ. 01.07.14. М.: Стандартинформ. 16 с.GOST Standard 32144 – 2013. Electrical energy. Electromagnetic compatibility of technical equipment. Power quality limits in the public power supply systems. Appl. July 01, 2014. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 16 p. (In Russ.).Тимофеев А. В. Режимы в электрических системах с тяговыми нагрузками. М.: Энергия, 1972. 296 с.Timofeev A. V. Rezhimy v elektricheskikh sistemakh s tyagovymi nagruzkami [Modes in power systems with traction loads]. Moscow, Energiya, Publ., 1972, 296 p.Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока. М.: Транспорт, 1989. 135 с.Pravila zashchity ustroystv provodnoy svyazi i provodnogo veshchaniya ot vliyaniya tyagovoy seti elektrifitsirovannykh zheleznykh dorog peremennogo toka [Protection rules for devices of wire communication and wire broadcasting from influence of traction network of alternate current of electrified railroads]. Moscow, Transport Publ., 1989, 135 p.Герман Л. А., Гончаренко В. П. Современная схема продольной емкостной компенсации в системе тягового электроснабжения // Вестник РГУПС. 2013. № 2. С. 12 - 17.German L. A., Goncharenko V. P. Sovremennaya Skhema prodol’noy emkostnoy kompensatsii v sisteme tyagovogo elektrosnabzheniya [Contemporary circuit of longitudinal capacitive compensation in traction power supply system]. Vestnik RGUPS, 2013, no. 2, pp. 12 – 17.Герман Л. А., Серебряков А. С., Максимова А. А. Цифровая модель фильтрокомпенсирующей установки с тяговой нагрузкой // Электроника и электрооборудование транспорта. 2014. № 3. С. 9 - 14.German L. A., Serebryakov A. S., Maksimova A. A. Tsifrovaya model’ fil’trokompensiruyushchey ustanovki s tyagovoy nagruzkoy [Digital model of filter-compensating installation with the traction load]. Elektronika i elektrooborudovanie transporta, 2014, no. 3, pp. 9 – 14.Фильтрокомпенсирующая установка системы тягового электроснабжения переменного тока: патент на полезную модель №138738 / А. А. Максимова, Л. А. Герман. Опубл. 20.03.2014 г.Maksimova A. A., German L. A. RF patent №138738. Fil’trokompensiruyushchaya ustanovka sistemy tyagovogo elektrosnabzheniya peremennogo toka. Moscow Publ. March 20, 2014. (In Russ.).Фильтрокомпенсирующая установка тягового электроснабжения переменного тока: патент на полезную модель № 138722 / Л. А. Герман, В. А. Кващук, А. А. Максимова. Опубл. 20.03.2014 г.German L. A., Kvashchuk V. A., Maksimova A. A. RF patent № 138722. Fil’trokompensiruyushchaya ustanovka tyagovogo elektrosnabzheniya peremennogo toka. Moscow Publ., March 20, 2014. (In Russ.).Частотные характеристики фильтрокомпенсирующих установок в тяговой сети переменного тока / Л. А. Герман [и др.] // Электроника и электрооборудование транспорта. 2014. № 6. С. 10 - 14.German L. A. Chastotnye kharakteristiki fil’trokompensiruyushchikh ustanovok v tyagovoy seti peremennogo toka [Frequency characteristics of filter-compensating installations in AC traction systems]. Elektronika i elektrooborudovanie transporta, 2014, no. 6, pp. 10 – 14.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.