Введение к работе
Актуальность исследований. Яелезмодорогный транспорт явля
ется одной из ключевых отраслей народного хозяїістоа России. По
лезными дорогами осуществляется более SO % грузовых и около 40%
пассажирских перевозок. В условиях рыночных отисисиии ваниш
фактором повышения прибыльности делезнодоосадого транспорта яві
ляется экономия ресурсов, прежде всего топлива и электроэнер
гии, затраты на которые составляют основнуи часть эксплуатаци
онных расходов. ........
Удельный вес «слезных дорог в злектроиотреблении страны составляет 5.1 % (36 илрд кВт-ч в год). Из общего потребления электроэнергии на электрическую тягу поездов расходуется'78.9 % (27.35 млрд кВт-ч).
Электрические- селезше дорога России занимают ведущее место d мире по протяженности t33,8 тыс.км). "Объем перевозок, обеспечиваемый, электрической тягой, составляет- GO S. от общего объема аелезнодоронных перевозок при протяженности электрифицированных линий 50 % от эксплуатационной длины сети.
Электрификация келезнодорожного транспорта тесно связана с проблемой обеспечения электромагнитной совместимости устройств электроснабжения со сменными электротехническими коммуникациями. В частности, на электрифицированных участках постоянного тока необходимо выполнение специальных мероприятий по снижении неаающего" влияния тяговых токов на цепи связи и их опасного влияния на рельсовые цепи автоблокировки в целях улучшения качества связи и повыкения безопасности двикекня поездов.
Одной из эффективных мер.защити ЛИНИЙ связи от влияния тяговой сети является установка на тягов:!:1, подстанциях яоетолнно-го тока сглаагага^их фильтров (СФ). К СФ тяговых подст.шг.ий предъявляется ряд требований: они должки обеспечить нспревыйо-нио допустимого уровня помех.d линии связи н нормальну»' работу устройств автоблокировки при максимально простои . и пара-
метрах, обусловят аащих минимум потерь электрической энергии. Таким образом, выбор схемы и параметров СФ является сложной шогокритериалыюй задачей.
Правилами защиты, введенными в і969 г., но до сих пор являющимися единственным нормативным документом в области защиты устройств проводной связи от .тяговой сети постоянного тока, рекомендуются к применении схемы СФ, предназначенные для установки на тяговых подстанциях с шестипуяьсовыии выпрямителями на участках с воздушными;линиями связи.
В настоящее время на тяговых подстанциях широкое применение получили выпрямители, выполненные по двенадцатипульсовой. схеме (2й%' от общего числа), которые обеспечивают высокую надежность, экономичность, качество электрической энергии в системах внешнего и тягового электроснабжения. Уассточеиио требований электромагнитной совместимости приводит к необходимости рассмотрения вопроса о. целесообразности'создания выпрямителей с большим числон пульсации оилряылзшюго напряжения (деадцмь четыре, тридцать весть ). Увеличение числа пульсаций выпрямленного напряжения даст возшиюсть применения-более простых и экономичных №.
Каблирование линий связи является эффективной мерой защити сиешых устройств от вх влияния, а следовательно, способом упрощения СФ.. Это мероприятие'-достаточно дорогостоящее, однако в большинстве случаев оно целесообразно как с точки зрения защити от влияния смежных устройств, так,и со стратегической точки арония.
На сегодняшни день на сети железных дорог России в эксплуатации находится 57890 км кафлыш магистральных линий (65,9 Ж от протяженности сети). Актуальным остается вопрос о дальнейшей зама.и воздушных магистралей кабельными.
Во многих.электрических системах, от которых получают питание тяговые подстанции постожного тока, напряжения являются в большей или меньшей степени и несимметричными, и кесинусон-дальными о зависимости от количества и мощности однофазных и
нелинейных нагрузок, подключенных- к питащей энергосистеме. Нэ-симметркя и несинусоидальность потащи* напряжении исказзот форму кривой .-выпрямленного напряжения, а слодопатслыго. влияет на выбор схсш и параметров СФ. СФ, вибршп-ми без учета несш-ыетрии и несинусоидальности питающих напряжений, могет п ряде случаев не обеспечить электромагнитной совместимости тяговой сети-и смежных электротехнических устройств, что привело: к нарушению нормальной работы линий связи и устройств автоблокйров-ки.
Доль работы. Основной целью настоящей работы является ис
следование и оыбор схем и параметров СФ тяговых подстанций
постоянного тока при несимметрии и несинусоидальности пита
ющих напряжений на участках с воздушными и кабельными лишиш
связи. ...
Дпя;достишиія указанной цели в работе поставлены н репены следующие задачи: ' . .
-
разработана методика гармонического анализа напряжения на выходе га-пульсового выпрямителя при несимметричных и ноенну-соидальшх питаацго; напрязеииях; .
-
на основе предложенной методики составлена программа для ПЭВМ и вшолшны расчеты ЭДС гармоній'выпрямленного напря-аения а их начальных фаз для шести-* двенадцати-, восемнадцати-., двадцатичетырех- и тридцатишестгтульешэьк выпрямителей;
. ЗЇ выявлены закономерност» формирования спектра напряжения на выхода m-пульсового выпрямителя npif неагаетрии и несинусоидальности питаяп;нх напрязения:-
ІЇ получены 'формул» для- рцчисденкя есктор-потенциалмгой Функции провода бершечно большой длины для точен наблюдения, находящихся о земле, при одинащлж и различных магнитах свойствах зещи it воздуха;
" 5) с использованием полученных фериул разработаны программы для ПЭВН и произведена расчеты параметров- нагштюго влияния тяговой сети на линии, находятся либо в земле, либо в воздухе;
6) обосновано значение предельно допустимого нешгадего напряжения на выходе СФ на участках с кабельными линиями связи; . 7) разработана методика выбора слеш СО для тягопых подстанций: .
-
на основе приведенной методики обосноваиьмі рекомендованы к применению СФ для тяговых подстанций с вести-, двенадцати- и двалцатичстырох'пульсовши выпрямителями при различной степени нссимметрии и несинусоидальности питающих налряноний на участках с воздушными и кабельными линиями связи;
-
подтверждена достоверность теоретически обоснованных норы псофэиетрического напряжения на выходе СФ и приведпншг рекомендаций по выбору схем и параметров СФ путем экспериментальных исследований на действующих электрифицированных участках.
Методика иседадоваїшд. В основу работы положены теоретические v экспериментальные исследования. Теоретический анализ электромагнитных процессов о в-пульсовсм выпрямителе при несимметричных и нссинусоидалъкьо; питгшцих напрявеииях выполнен с привлечением метода. симметричных составляющих. Параметры магнитного слияния тяговой сети на смешшс линии сьязи определена на основе теории дипольннх источников магнитного поля. Для расчетов сасгаоли* пакет програш для ПЭВМ. Экспериментальные исследования влияния тяговой сети на воздушные! и ісабсльїшо линии связи проведены на электрифицированных участках Западно-Сибирской железной дороги и Целинного горнохимического комбината.
Научная новлзма:
- разработана методика гармонического анализа выпрямленного напряасния га-пульсового выпрямителя гри нссішметричнкх и но-синусоилальных питающих напряжениях;
получены расчетные формулы, поэаоляачие в строгой постановке задачи на сснопс теории дипольних источников магнитного поля рассчитать параметры магнитногоилияния для случая, когла полсергинная влиянии линия находится в э'.'мло. 'обладающей лісами магнитными сы!йс-,вами;
- обоснована норма і-ісо->опетричесчого ".спайного іu-.r:pn?;G'iiifi
из виходе СФ;
- - разработана методика si получены рекомендации net заберу схемы и параметров СФ тяговых подстанций с многопульсевпми й:п-рпздтеляш на участках с воздушинн ц кабельними лииишн спяан при различной степени нссимметрин и несинусоидаяыюсти ПИЇЗ.УЗ:ї»Х напряжений.
Досїоппрііпсть научных полоеємиГі и сішпдсш обосновала теоретически и подтверждена результатами зкеперименталышх нссле-л,овшнй. проведенных на донствукщнх алектрн&ицирсвашшх участках; опытом эксплуатации.
Практическая ценность и внедрение розультатся рвбпт». lis основании теоретических и экспериментальных исслсдозамиГі разрг1" ботанм м доведены до внедрения:
методика гармонического анализа напряжения на saw,1,с .'.шогелульсовых выпрямителей при несимметричных м иеепнуссил^ж-нах питаских иалрякениях;
рекомендації}! по выбору схем и параметров. СФ тягаї"." полстаицнп с многопульсопкми вйпрямнтслями па участках с юз душними и кабельдалі линиями связи при различной степени г:ос.'-:<.:-метрлн и иоспнусондзльности питаоинх напряжений.
Выбор схем и параметров СФ а соотштстпин с прэд,лоС!тн;-.ч.'; ретоиєшіацняли позволяет обаслечить нормальное функционеров;-.^!!; линии связи, проложенных вдоль электрических хелезны:: У&Т.Ы постоянного текса, к устройств автоблокировки, 'снизить гю;->-::м-электрической энергии и затраты труда на настройку ОЬ. доснтг.;;:> окоиомни электротехнических материалов.
Дпроб»>и-;я работы. Основина положения ^^cciu-wi rov,- йзлиеь, обсуждались и получили одобрение лп: XX;*l jr-ч-.-:-:-1:- -Ческой конференции .'сауэдр Ол'-МГа (Оисгг, 'Р0-' ;,;: ;::':- --:
(ПуЧНО-ГеХЫМССНОГО СеЖіНГфа Н-?4ЄЯРЬ: "ТЛГОГ!і:С- ПСГОі'Л:; -,:
аетоматюачпя" ОмИЙТа ("Олсістройм.-ї^чснио -. :;елс?п;:.-":-;: -, -.: тренспортр" ОкГАПС, Qua,'., Ші'і-ІШ'-.гг.}: ?шс&у^ї': : зовскоП научно-прялті'чесвдй конгіеренцк;; сгудекто::. .-.-с;-:;:. ';.-
молодых ученых її специалистов (Москва. 19S0 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и сродства диагностирования технических средств нелезнодороаного транспорта" (Омск. 1989 г.); научно-технической межкафодральном семинаре (Омск, 1996 г.).
Публикации. По.результатам проведенных исследований опубликовано: депонированных рукописей - 3 , статей в межвузовских сборниках - 5 ; тезисов докладов -3 ; отчетов по научно-исследовательской работе, зарегистрированных во БНТИЦс, - 4 ; программных лродуктса, зарегистрированных в 0М1 Минвуза СССР. - 1.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 144 страницы машинописного текста, 69 рисунков, 16 таблиц и состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использовании:; источникоз (126 наименований) и четырех.приложений на 49 страницах.