Application of power lines with backup wires in railway power supply systems
Keywords:
power supply systems for traction substations, power lines with backup wires, modelingAbstract
Two designs of power lines are considered: with one and three backup wires. For comparison, a simulation of the supply network with a typical power line was performed. Based on it, a series of modes were determined, with loads created when five freight trains weighing 5 000 tons were moving in even and odd directions. Calculations were performed at the fundamental frequency and the frequencies of the canonical higher harmonics: 3, 5, 7, ... 39. Thermal processes were also simulated and time dependences of heating temperatures of power line wires were constructed. To analyze energy efficiency, active power losses in power transmission lines were calculated. In order to assess the safety conditions, calculations of the electromagnetic fields of the power line were carried out. The results obtained allowed to draw the following conclusions: the use of a power line with backup wires allows to increase the minimum voltage on pantographs by 2.5–3%; as compared with a typical power line, the average voltage values of a line with one backup wire increase by 0.4–2.4 % while for a power line with three backup wires, these indicators lie in the range of 1.4–3,2 %. The use of a power line with backup wires allows to reduce the coefficients of asymmetry in the reverse sequence for the traction substation furthest from the power source. For a power line with one backup wire, the asymmetry is reduced by 5,5 %, while for three backup wires it’s 29 %. The developed digital models can be applied in practice when choosing means to increase the reliability of power supply to AC traction substations.
References
Третьяков Е.А., Денисов И.Н., Истомин С.Г. Интеллектуальная система координированного управления тяговым подвижным составом и энергетической инфраструктурой железных дорог // Актуальные теоретико-методологические и прикладные проблемы виртуальной реальности и искусственного интеллекта : материалы Междунар. науч. конф. Хабаровск, 2021. С. 64–70.
Бушуев В.В., Красильникова Т.Г., Самородов Г.И. Дальние электропередачи переменного тока и их сравнительный анализ // Электро. 2012. № 2. С. 2–7.
Зильберман С.М. Пути обеспечения режимной надежности электропередач напряжением 500 кВ и выше // Электрические станции. № 5. 2009. С. 42–45.
Федин В.Т. Инновационные технические решения в системах передачи электроэнергии. Минск : БНТУ, 2012. 222 с.
Жанаев Д.Т., Заславская Т.Б. Линии электропередач с резервной фазой. Саратов : Изд-во Саратов. ун-та, 1990. 120 с.
Использование грозозащитного троса в качестве резервной фазы на воздушных линиях электропередачи / Д.С. Левин, А.В. Карнаух, Д.А. Вырыханов и др. // Вестн. Саратов. гос. техн. ун-та. 2010. Т. 4. № 3 (51). С. 76–81.
Левин Д.С., Угаров Г.Г. Эффективность применения резервной фазы на воздушных линиях электропередачи 110–330 кВ // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер.: Технические науки. 2012. № 4 (36). С. 168–172.
Левин Д.С. Режимы одноцепных воздушных линий электропередачи 110–330 кВ с использованием резервной фазы // Вестн. Донск. гос. техн. ун-та. 2013. Т. 13. № 1-2 (70-71). С. 93–96.
Левин Д.С., Вырыханов Д.А. Расчет и анализ режимов воздушных линий электропередачи с резервной фазой с учетом их пофазно различных распределенных параметров // Вестн. Саратов. гос. техн. ун-та. 2012. Т. 2. № 2 (66). С. 86–92.
Красильникова Т.Г., Махмудов К.А., Новиков Н.Л. Инновационная линия СВН и ее основные показатели // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики : сб. науч. ст. Вып. 73 : Надежность систем энергетики в усло-виях энергетического перехода. Иркутск : ИСЭМ СО РАН, 2022. С. 143–152.
Повышение эффективности эксплуатации воздушных линий электропередачи с резервной фазой / А.С. Нестеров, М.П. Лебедев, В.П. Кобылин и др. // Вестн. Южно-Урал. гос. ун-та. Сер.: Энергетика. 2016. Т. 16. № 4. С. 45–48.
Нестеров А.С., Васильев П.Ф., Кобылин В.П. Анализ и расчет пропускной способности воздушных линий электропередачи // Вестн. Южно-Урал. гос. ун-та. Сер.: Энергетика. 2018. Т. 18. № 1. С. 21–26.
Васильев П.Ф., Нестеров А.С., Кобылин В.П. Оценка надежности воздушной линии электропередачи с расщепленной резервной фазой // Надежность и безопасность энергетики. 2018. Т. 11. № 4. С. 294–298.
Повышение пропускной способности воздушных линий электропередачи за счет резервирования фазных проводов / А.С. Нестеров, П.Ф. Васильев, Г.И. Давыдов и др. // Actualscience. 2016. Т. 2. № 11. С. 15–17.
Vasil’ev P.F., Nesterov A.S., Khoiutanov A.M. Overhead Power Line with Backup Split-Phase // 2019 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). Vladivostok, 2019. DOI: 10.1109/FarEastCon.2019.8934844.
Vasil’ev P.F., Nesterov A.S., Maleeva E.I. Increasing the Capacity of the Double-Circuit Transmission Line in Emergency Mode // 2019 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon).Vladivostok, 2019. DOI 10.1109/FarEastCon.2019.8934821.
Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск : ИрГУПС, 2005. 273 с.
Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование систем тягового электроснабжения постоянного тока на основе фазных координат. М. : Директ-Медиа, 2023. 156 с.
