Повышение работоспособности системы тягового электроснабжения Дальневосточной железной дороги

Введение. Цель исследования — разработка мероприятий, определенных стратегическими программами развития железнодорожного транспорта России на основе анализа схем питания тяговой сети Дальневосточной железной дороги — филиала ОАО «РЖД».

Материалы и методы. Оценка работоспособности системы тягового электроснабжения получена на основе анализа реальных показателей функционирования участка Дальневосточной железной дороги, положений теорий электротехники и электроснабжения системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ.

Результаты. На основе анализа совместной работы систем внешнего и тягового электроснабжения Дальневосточной железной дороги были определены четыре тяговые подстанции с низкими технико-экономическими показателями. Участки сети, которые питают подстанции, являются узким местом в системе тягового электроснабжения. Повышение работоспособности предложено выполнить переходом присоединения обмоток трансформаторов тяговых подстанций к системам внешнего и тягового электроснабжения по типовой схеме «звезда — треугольник». Такое присоединение обеспечит повышение скорости движения поездов, снижение интервалов попутного следования поездов и потерь электрической энергии, повышение качества электрической энергии в системе внешнего электроснабжения и электрических сетях Дальневосточной дирекции по энергообеспечению (структурное подразделение Трансэнерго — филиала ОАО «РЖД»).

Обсуждение и заключение. Нормализация подключения четырех тяговых подстанций по схеме «подпитывающих» обеспечивается изменением фазировки таким образом, что питание двух плеч одной обмотки силового трансформатора переводится на две обмотки. Выравнивание модулей токов в обмотках трансформаторов тяговых подстанций позволяет снизить падение напряжения в наиболее нагруженной фазе и, соответственно, повысить напряжение в тяговой сети, что обеспечивает повышение скорости движения поездов и снижение интервалов попутного следования. Перевод питания плеч с одной обмотки трансформатора на две снижает потери электрической энергии в силовых трансформаторах и системе внешнего электроснабжения. Снижение несимметрии токов в обмотках силового трансформатора повышает качество электрической энергии в системе внешнего и районного электроснабжения. Повышение срока службы силового трансформатора обеспечивается снижением интенсивности термического износа изоляции наиболее нагруженной обмотки.

1. Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до 2025 года [Электронный ресурс]: утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 19 марта 2019 г. № 466-р. URL: http://static.government.ru/media/files/zcAMxApAgyO7PnJ42aXtXAga2RXSVoKu.pdf (дата обращения: 25.06.2022).

2. Стратегия научно-технического развития холдинга «Российские железные дороги» на период до 2020 года и перспективу до 2025 года (Белая книга) [Электронный ресурс] / ОАО «РЖД». М., 2015. 68 с. URL: http://www.rzd-expo.ru/innovation/sait_WB.pdf (дата обращения: 25.06.2022).

3. Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года [Электронный ресурс]: утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 ноября 2021 г. № 3363-р. URL: http://static.government.ru/media/files/7enYF2uL5kFZlOOpQhLl0nUT91RjCbeR.pdf (дата обращения: 25.06.2022).

4. Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 15 декабря 2011 г. № 2718р. URL: http://www.rzd-expo.ru/doc/Energ_Strateg_new.pdf (дата обращения: 25.06.2022).

5. Vlasevsky S. V., Grigoriev N. P., Trofimovich P. N. Opposing Regulation of Performance Factors in an Alternating-Current Traction Power-Supply System // Russian Electrical Engineering. 2019. Vol. 90, no. 7. P. 522–525.

6. Тяговое электроснабжение железной дороги: свод правил: СП 224.1326000.2014: дата введения 2014-12-01 / Министерство транспорта Российской Федерации, ОАО «ВНИИЖТ». М.: Изд-во ВНИИЖТ, 2014. 86 с.

7. Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог: учеб. для вузов ж.-д. транспорта. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1982. 528 с.

8. Веников В. А. Электрические системы. Математические задачи электроэнергетики: учеб. для студентов вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1981. 288 с.

9. Повышение эффективности сопряжения систем тягового и внешнего электроснабжения / В. Т. Черемисин [и др.] // Наука и транспорт. 2006. № 5. С. 18–21.

10. Повышение срока службы силовых трансформаторов в системе обеспечения движения поездов / Н. П. Григорьев [и др.] // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 4 (49). С. 26–29. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2020-4(49)-26-29.

11. Повышение эффективности работы тяговой подстанции переменного тока / Н. П. Григорьев [и др.] // Электроника и электрооборудование транспорта. 2020. № 5. С. 13–16.

12. Тамазов А. И. Несимметрия токов и напряжений, вызываемая однофазными тяговыми нагрузками. М.: Транспорт, 1965. 235 с.

13. Повышение эффективности работы систем внешнего и тягового электроснабжения / Н. П. Григорьев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 4–5. С. 72–78.

14. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. М.: ЭНАС, 2009. 456 с.

15. ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 г. № 400-ст: дата введения 2014-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 18 с.