Цифровые модели перспективных систем тягового электроснабжения повышенного напряжения
Ключевые слова:
системы тягового электроснабжения повышенного напряжения, качество электроэнергии, энергетическая эффективность, электромагнитные поля, моделированиеАннотация
Один из путей решения задач повышения энергетической эффективности и улучшения качества электроэнергии в системах электроснабжения магистральных железных дорог заключается в использовании тяговых сетей повышенного напряжения. В современных условиях для внедрения таких сетей необходима разработка их цифровых моделей, обеспечивающих адекватный анализ качества электроэнергии, энергетической эффективности, электромагнитной совместимости и безопасности. Такие модели могут быть реализованы на базе методов моделирования режимов систем электроснабжения в фазных координатах, разработанных в программном комплексе «Fazonord», созданном в Иркутском государственном университете путей сообщения. В статье представлены результаты моделирования режимов перспективных систем электроснабжения железных дорог с тяговыми сетями 50 и 50+110 кВ. Для сравнения проведено моделирование режимов традиционной тяговой сети 25 кВ. Полученные результаты позволили сформулировать следующие выводы: тяговая сеть 50+110 кВ обеспечивает наилучшую стабилизацию напряжения на токоприемниках электроподвижного состава; тяговые сети повышенного напряжения позволяют снизить токи электровозов и уменьшить нагрев проводов контактной сети; наименьшие потери мощности обеспечивает тяговая сеть 50+110 кВ, при этом для нее наблюдается наиболее низкие показатели вариабельности потерь; за счет применения сетей повышенного напряжения можно получить снижение суммарного электропотребления; применение тяговых сетей повышенного напряжения приводит к увеличению уровней напряженности электрического поля по сравнению с сетями 25 кВ; максимальные и средние значения напряженности тяговой сети 50 кВ больше на 82 и 84 % соответственно, однако аналогичные параметры тяговой сети 50+110 кВ за счет питающего провода уменьшаются на 15 и 16 %; напряженность магнитного поля перспективных систем электроснабжения по сравнению с тяговой сетью 25 кВ уменьшается для сетей 50 кВ и 50+110 кВ на 50 и 84 % соответственно.
Библиографические ссылки
Котельников А.В. Электрификация железных дорог. Мировые тенденции и перспективы. М. : Интекст, 2002. 104 с.
Котельников А.В., Нестрахов А.С. Железнодорожный транспорт России в 2000-2030 гг. (научная концепция) // Вестник ВНИИЖТ. 2000. № 5. С. 3–15.
Kotelnikov A., Glonti A. Word trends in the development of railway electrification // Rail International. 2001. August/September. P. 26–35.
Бадёр М.П., Иньков Ю.М., Розенберг Е.Н. Энергосберегающие технологии интеллектуального железнодорожного транспорта // Электроника и электрооборудование транспорта. 2012. № 4. С. 36–43.
Котельников А.В., Лисицын А.Л., Быков В.А. Перспективы развития электрификации железных дорог России и задачи электротехнической промышленности по ее обеспечению // Электро. 2001. № 2. С. 2–4.
Василянский А.М., Мамошин Р.Р., Якимов Г.Б. Совершенствование системы тягового электроснабжения железных дорог, электрифицированных на переменном токе 27,5 кВ, 50 Гц // Железные дороги мира. 2002. № 8. С. 40–46.
Электромагнитная безопасность систем тягового электроснабжения повышенного напряжения / А.В. Котельников, А.Б. Косарев, И.И. Полишкина и др. // Вестник ВНИИЖТ. 2002. № 6. С. 10–14.
Ogunsola A., Reggiani U., Sandrolini L. Modelling Electromagnetic Fields Propagated from an AC Electrified Railway Using TLM // International Symposium on Electromagnetic Compatibility. EMC’09. Kyoto, 2009. P. 567–570.
Analysis of adverse effects on the public power grid brought by traction power-supply system / Gao Lin, Xu Yonghai, Xiao Xiangnin et al. // 2008 IEEE Canada Electric Power Conference. 2008. DOI: 10.1109/EPC.2008.4763383.
Modeling and Simulation for Traction Power Supply System of High-Speed Railway / Han Zhengqing, Zhang Yuge, Liu Shuping et al. // Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. 2011. DOI: 10.1109/APPEEC.2011.5748640.
Lei Xue, Xiaoqing Han, Shuying Li. Influence of traction transformer with different connection forms on power quality of the grid // 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2). 2018. DOI: 10.1109/EI2.2018.8582113.
Alexander Cherepanov, Anton Kutsiy. Modeling of Tractive Power Supply Systems for Heavy-Tonnage Trains Operation // 2018 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). DOI:10.1007/978-3-319-70987-1_10.
Xishan Yu. General Mathematical Model of AC Traction Power Supply System Simulation Based on Mathematical Reasoning and Its Application Research // IEEE International Conference on Artificial Intelligence and Information Systems (ICAIIS). 2020.| DOI: 10.1109/ICAIIS49377.2020.9194938.
Modelling on Novel Cable Traction Power Supply System and Power Distribution Analysis / Zhang Liyan, Liang Shiwen, Li Xin et al. // IEEE Transactions on Power Delivery. 2021. DOI: 10.1109/TPWRD.2021.3069980.
Study on new traction power supply system for power quality comprehensive compensation in electrified railway / Chen Minwu, Luo Jie, Jiang Wenbing et al. // TENCON 2015. 2015 IEEE Region 10 Conference. 2015. DOI: 10.1109/TENCON.2015.7372869.
Railway Traction Supply with PV integration for Power Quality Issues / Mohamed Rageh, Auguste Ndtoungou, Abdelhamid Hamadi et al. // IECON 2018 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2018. DOI: 10.1109/IECON.2018.8591768.
Nezevak V., Cheremisin V. Prediction of Bandwidth Increase of Railways Areas at the Change Expense of The Direct Current Traction Power Supply System Characteristics by Implementation of Electric Storage Units // International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon). 2020. DOI: 10.1109/UralCon49858.2020.9216295.
The Unbalanced Modes Analyze Of Traction Loads Network / U. Bumtsend; M. Safaraliev; A. Ghulomzoda et al. // Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). 2020. DOI: 10.1109/USBEREIT48449.2020.9117758.
Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. 2005. 273 с.
Буякова Н.В., Закарюкин В.П., Крюков А.В. Электромагнитная безопасность в системах электроснабжения железных дорог: моделирование и управление. Ангарск : Изд-во АнГТУ, 2018. 382 с.
