Повышение пропускной способности железной дороги с установкой компенсации реактивной мощности

Рассмотрены существующие регулируемые установки поперечной емкостной компенсации для повышения пропускной способности участков тяговой сети 25 и 2×25 кВ железных дорог России. Приведены характеристики статического генератора реактивной мощности на биполярных IGBT-транзисторах (изготовитель ООО НПП «РУ-Инжиниринг», Набережные Челны), переключаемой фильтрокомпенсирующей установки (изготовитель Горьковская железная дорога и Нижегородский филиал СамГУПС), трехступенчатой переключаемой фильтрокомпенсирующей установки. Для повышения пропускной способности все установки включаются на постах секционирования тяговой сети. Многолетняя работа статического генератора реактивной мощности и переключаемой фильтрокомпенсирующей установки показала их эксплуатационную эффективность. При этом предложены следующие модернизации: в статическом генераторе реактивной мощности рекомендуется уменьшить установленную мощность, заменяя ее на нерегулируемую компенсацию, а в переключаемой фильтрокомпенсирующей установке переключение ступеней осуществить ступенями по 400–500 В для нормализации режима тяги электроподвижного состава.
Показано, что по техническим характеристикам переключаемая фильтрокомпенсирующая установка с тиристорным ключом не уступает статическому генератору реактивной мощности в части повышения пропускной способности, а по некоторым показателям превосходит его. В целом по сроку окупаемости переключаемая фильтрокомпенсирующая установка превосходит статический генератор реактивной мощности в связи с большой себестоимостью последнего. Предлагаются следующие варианты использования рассматриваемых установок. При необходимой мощности установок поперечной емкостной компенсации до 5–6 Мвар для повышения пропускной способности следует устанавливать переключаемые фильтрокомпенсирующие установки. С учетом реальных нагрузок такое решение будет реализовано на большинстве постов секционирования. Для мощности установок более 5–6 Мвар следует рассмотреть вариант использования статического генератора реактивной мощности пониженной мощности: при больших нагрузках его эффективность увеличится.

1. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог: утв. Министерством путей сообщения СССР 24.04.1989. М.: Транспорт, 1991. 302 с.

2. Герман Л. А., Серебряков А. С. Регулируемые установки емкостной компенсации в системах тягового электроснабжения железных дорог: учеб. пособие. М.: ФГБУ ДПО «УМЦ ЖДТ», 2015. 316 с.

3. Герман Л. А. Эффективность регулируемых малоступенчатых фильтрокопенсирующих установок в тяговой сети переменного тока // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018. Т. 77. № 5. С. 288–294. DOI: https://doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-5-288-294.

4. Гапанович В. А. Результаты внедрения научно-технических работ и задачи на 2017 год // Железнодорожный транспорт. 2017. № 2. С. 24–28.

5. Устройство переключаемой однофазной поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока: пат. 2475912 Рос. Федерация: МПК H02H 3/00 / А. С. Серебряков [и др.]. № 2011108818/07; заявл. 09.03.2011; опубл. 20.02.2013, Бюл. № 5.

6. Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка: пат. 2733071 Рос. Федерация: МПК H01H 83/00 / А. С. Серебряков [и др.]. № 2020110769; заявл. 13.03.2020; опубл. 29.09.2020, Бюл. № 28.

7. Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка: пат. 2710022 Рос. Федерация: МПК H02J 3/16 / А. С. Серебряков [и др.]. № 2019108108; заявл. 21.03.2019; опубл. 24.12.2019, Бюл. № 36.

8. Трехступенчатая фильтрокомпенсирующая установка тяговой сети переменного тока: пат. 2704023 Рос. Федерация: МПК H02H 7/16 / А. С. Серебряков [и др.]. № 2019108106; заявл. 21.03.2019; опубл. 23.10.2019, Бюл. № 30.

9. Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка: пат. 2739329 Рос. Федерация: МПК H02J 3/18 / А. С. Серебряков [и др.]. № 2020126267; заявл. 06.08.2020; опубл. 22.12.2020, Бюл. № 36.

10. Герман Л. А., Субх анвердиев К. С., Герман В. Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Ч. 2. Режимная автоматика / Самарский гос. ун-т путей сообщения в г. Нижний Новгород. Нижний Новгород, 2020. 192 с.

11. Каялов Г. М., Ковалев И. Н. Расчет компенсации реактивных нагрузок регулируемыми конденсаторными батареями // Электричество. 1971. № 8. С. 19–25.

12. Герман Л. А., Серебряков А. С. Снижение потерь электроэнергии при помощи установок компенсации реактивной мощности на посту секционирования тяговой сети переменного тока // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2019. Т. 78. № 5 C. 297–302. DOI: https://doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-5-297-302.

13. Герман Л. А. Уменьшение потерь электроэнергии установками поперечной емкостной компенсации в тяговой сети // Труды МИИТ. М.: Транспорт, 1976. № 302. С. 69–82.

14. Об утверждении расходных ставок и оценочных уровней затрат для экономических задач: распоряжение ст. вице-президента ОАО «РЖД» В. В. Михайлова от 7 апреля 2017 г. № 675р.