Modeling the modes of compact transmission lines feeding traction substations
Keywords:
compact overhead lines, railway power supply systems, modeling, power quality and energy efficiencyAbstract
The current technical re-equipment of electric power systems is based on the use of smart grid technologies. One of the main tasks to be solved on this basis is to increase the capacity of power lines, reduce losses and improve the quality of electricity. To solve these problems, compact-type power lines can be used, which are distinguished by complex structures of split phases and the convergence of current-carrying parts to the minimum allowable distances due to the use of insulating spacers. The article describes the results of computer simulation performed for a typical railway power supply system, the traction substations of which were connected to 220 kV networks made by compact overhead power lines. The purpose of the research was to determine quantitative indicators characterizing the quality of electricity and energy efficiency. Modeling was carried out in phase coordinates based on methods and algorithms developed at the Irkutsk State Transport University and implemented in the Fazonord software package. The power supply system of the main railway with 25 kV traction networks was considered. To connect traction substations to the electric power system, the use of various types of compact overhead power lines with coaxial, sectoral and linear wire arrangement was supposed. Based on the results obtained, the following conclusion can be formulated: when using compact overhead power lines, the voltages on the current collectors of the electric rolling stock stabilize and do not go beyond the permissible limits; losses in the traction network are reduced; indicators characterizing the quality of electricity are improved. Of the eight considered types of compact overhead power lines, the best performance has a compact line with a three-segment arrangement of wires. However, the design of such a transmission line is quite complex and requires increased construction costs.
References
Александров Г.Н. Режимы работы воздушных линий электропередачи. СПб. : ЦПКЭ, 2006. 139 с.
Зарудский Г.К., Самалюк Ю.С. О режимных особенностях компактных воздушных линий электропередачи напряжением 220 кВ // Электричество. 2013. № 5. С. 8–13.
Лавров Ю.А., Войтович Р.А., Петрова Н.Ф. Особенности создания компактных воздушных линий электропередачи высокого напряжения // Наука в России: перспективные исследования и разработки : материалы I Всерос. конф. Новосибирск : Центр развития научного сотрудничества, 2017. С. 152–159.
Применение компактных линий, как одно из средств повышения пропускной способности / В.В. Плотников, Н.Е. Василенко, И.С. Протасенко и др. // Потенциал современной науки. 2016. № 4 (21). С. 37–43.
Родионова И.Н. Компактные воздушные линии: надежность, экономичность, качество // Будущее науки. 2017. Т. 4. С. 257–261.
Селиверстов Г.И., Комар А.В., Петренко В.Н. Конструкции и параметры компактных одноцепных линий электропередачи с концентрическим расположением фаз // Энергетика. 2012. № 6. С. 41–45.
Степанов В.М., Карницкий В.Ю. Компактные линии электропередачи // Изв. Тул. гос. ун-та. Сер. Технические науки. 2010. № 3-5. С. 49–51.
Федин В.Т. Инновационные технические решения в системах передачи электроэнергии. Минск : БНТУ, 2012. 222 с.
Эффективность передачи электрической энергии при применении компактных управляемых ВЛ / Ю.Г. Шакарян, Л.В. Тимашова, С.Н. Карева и др. // Энергия единой сети. 2014. № 3 (14). С. 4–15.
Эффективность компактных управляемых высоковольтных линий электропередачи / В.М. Постолатий, Е.В. Быкова, В.М. Суслов и др. // Проблемы региональной энергетики. 2015. № 3 (29). С. 1–17.
Experimental investigation on the minimum approach distance for live working on 1000 kV UHV compact transmission line / Bin Xiao, Tian Wu, Ting Liu Kai Liu et al. // IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE). 2016. DOI: 10.1109/ICHVE.2016.7800914.
Research of Grading Ring for High Altitude 500 kV Compact Transmission Line / Cao Jing, Quan Shanshan, Liang Jinxiang et al. // IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE) // IEEE. 2018. DOI: 10.1109/ICHVE.2018.8641899.
Khayam U., Prasetyo R., Hidayat S. Electric field analysis of 150 kV compact transmission line. International Conference on High Voltage Engineering and Power Systems (ICHVEPS) // IEEE. 2017. DOI: 10.1109/ICHVEPS.2017.8225883.
Dahab A.A., Amoura F.K., Abu-Elhaija W.S. Comparison of magnetic-field distribution of noncompact and compact parallel transmission-line configurations. IEEE Transactions on Power Delivery // IEEE. 2005. Vol. 20. Issue 3. DOI: 10.1109/TPWRD.2005.848720.
Вариводов В.Н. Компактные линии электропередачи // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2006. № 2. С. 2–6.
Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск : Изд-во ИГУ, 2005. 273 с.
Закарюкин В.П., Крюков А.В., Тхао Ван Лэ. Комплексное моделирование мультифазных, многоцепных и компактных линий электропередачи. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2020. 296 с.
Крюков А.В., Лэ Ван Тхао. Электромагнитные поля на трассах многоцепных линий электропередачи // Оперативное управление в электроэнергетике. 2019. № 5. С. 14–20.
