авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Повышение энергетической эффективности системы тягового электроснабжения в условиях протекания уравнительных токов и применения рекуперативного торможения

-- [ Страница 2 ] --

Синхронные измерения коэффициентов искажения на высокой, средней и низкой сторонах тягового трансформатора показали, что коэффициенты искажения синусоидальности напряжения и несимметрии напряжения по обратной последовательности на тяговой и районной обмотках трансформатора практически совпадают как в режиме тяги, так и в режиме рекуперации (рис. 7).

 Графики коэффициента искажения-3 Графики коэффициента искажения-4

Рис. 7. Графики коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения (а) и коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности (б) на вводах (10; 27,5; 220 кВ) тягового трансформатора ТП Б. при движении по МПЗ Б. – Ю.

Экспериментальные исследования ПКЭ при двустороннем питании межподстанционных зон, при тяжелом профиле пути и интенсивном движении показали, что коэффициент искажения синусоидальности питающего напряжения на вводах 10 и 220 кВ превышал нормально допустимые и предельно допустимые значения, установленные ГОСТ 13109-97 в течение длительного периода времени.

Для синхронного измерения ПКЭ на тяговой подстанции Б. и на ЭПС была собрана схема питания двух консолей. Экспериментальный электровоз ВЛ-80тк был оборудован измерительным трансформатором напряжения ЗНОМ-35 и ИВК «Омск-М».

Коэффициент искажения синусоидальности питающего напряжения на вводах 10 и 220 кВ превышал нормально допустимые значения за весь период измерений и предельно допустимые значения, установленные ГОСТ 13109-97, в течение длительного периода времени.

Применение КУ на ПС приводит к некоторому улучшению качества электрической энергии, но на участках со сложным профилем пути качество электрической энергии остается неудовлетворительным, в связи с большой величиной 5-й и 7-й гармонических составляющих напряжения (рис. 8). Как показало моделирование, на таких участках необходимо рассматривать вопрос об установке на ПС ФКУ.

 Спектр гармоник напряжения на-5  Спектр гармоник напряжения на-6

Рис. 8. Спектр гармоник напряжения на тяговой подстанции Б. (27,5 кВ)

при максимальной тяге (а) и максимальной рекуперации (б)

Четвертый раздел посвящен анализу вторичных потоков мощности в СТЭ и системе внешнего электроснабжения (СВЭ) от несимметрии и нелинейности электротяговой нагрузки в условиях тяги поездов и применения рекуперативного торможения для оценки эффективности выбранных параметров установок продольной и поперечной емкостной компенсации.

Для моделирования вторичных потоков мощности от токов обратной последовательности и высших гармонических составляющих (ВГ) в системе тягового электроснабжения в условиях тяги поездов и применения рекуперативного торможения при различных схемах включения компенсирующих устройств был доработан программный комплекс ОмГУПСа Bonbt, в котором на расчетном участке комплексное значение потока мощности от токов обратной последовательности, возвращаемого в СВЭ, определяется по формуле:

, (1)

где– комплексное действующее значение напряжения обратной последовательности фазы «А» на высокой стороне тягового трансформатора (из расчета схемы замещения прямой последовательности), В; – сопряженный комплекс тока обратной последовательности фазы «А» на высокой стороне тягового трансформатора, А; р – количество тяговых подстанций на расчетном участке.

Потери электрической энергии в тяговой сети на v-й гармонике вычисляются по формуле:

, (2)

где – комплексное действующее значение напряжения на i-м элементе на v-й гармонике в j-й фидерной зоне, В; – сопряженный комплекс тока на i-м элементе на v-й гармонике в j-й фидерной зоне, А; q – число элементов в j-й фидерной зоне; к – число межподстанционных зон на расчетном участке.

Общие потери в СВЭ определяются по выражению:

, (3)

где – комплексное действующее значение напряжения соответственно прямой и обратной последовательности на i-м элементе СВЭ на v-й гармонике, В; – сопряженный комплекс тока соответственно прямой и обратной последовательности на i-м элементе СВЭ на v-й гармонике, А; m – число элементов в расчетной СВЭ; n – число расчетных гармоник.

Процент дополнительных потерь в СВЭ от потоков мощности обратной последовательности и ВГ рассчитывается по выражению:

. (4)

Моделирование участка электроэнергетической системы, содержащего электротяговую нагрузку, осуществлялось в режимах тяги и рекуперации для четырех вариантов расположения КУ на участке: без компенсирующих устройств; с установкой УПК в фазу на ТП 1 и 2; с установкой КУ (на ТП 1, ТП 2, ПС); с установкой УПК в фазу на ТП 1 и 2 и установкой КУ (на ТП 1, ТП 2, ПС). Моделирование проходило при наличии в межподстанционной зоне двух поездов в режиме тяги по 300 А или рекуперации по 120 А.

При моделировании установлено, что при отклонении мощности КУ от расчетных значений существенно возрастают потери в тяговой сети (рис. 9) и процент дополнительных потерь в СВЭ (рис. 10) как в режиме тяги, так и в режиме рекуперации. В то же время при установке КУ на тяговых подстанциях потери в тяговой сети и процент дополнительных потерь в системе внешнего электроснабжения остаются постоянными.

В пятом разделе выполнена разработка методики сальдированного учета электрической энергии на тяговых подстанциях переменного тока.

В результате проведения экспериментальных исследований ПКЭ (приведенных в 3 главе и на ТП переменного тока Северо-Кавказской, Юго-Восточной, Забайкальской и Дальневосточной железных дорогах) и количества возвращаемой электрической энергии на ТП получено, что в системе тягового электроснабжения целесообразно устанавливать ФКУ. Тем не менее, показатели качества электрической энергии в режиме рекуперации не хуже, чем в режиме тяги, поэтому при существующем состоянии это не может являться основанием для отказа в оплате электроэнергии при ее возврате в первичную сеть, а может только повлечь за собой дискуссию о необходимости корректировки тарифа на возвращаемую электрическую энергию.

Графиками функций распределения токов (рис. 11) подтверждено, что в условиях эксплуатации электрифицированных на переменном токе железных дорог токи возвращаемой электрической энергии соизмеримы с токами, потребляемыми электроподвижным составом от тяговых подстанций в режиме тяги. Следовательно, загрузка трансформаторов тока вводов 27,5 кВ, на которых установлены приборы учета, в режиме возврата электрической энергии соизмерима с загрузкой в режиме тяги и выше минимально допустимой нагрузки трансформатора тока. Следовательно, ссылки энергоснабжающих организаций на низкую загрузку трансформаторов тока вводов 27,5 кВ, на которых установлены приборы учета электроэнергии, при отказе от взаиморасчетов за электрическую энергию, возвращаемую в первичную сеть, не имеют должного обоснования.

 Функция плотности распределения-19

Рис. 11. Функция плотности распределения тока в режимах потребления (а) и

возврата электроэнергии (б) по вводу 27,5 кВ ЭЧЭ Фридман (Т1)

С участием автора разработаны и утверждены Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» «Методические рекомендации по обоснованию внедрения сальдированного учета электроэнергии на тяговых подстанциях».

Ожидаемый экономический эффект (ЧДД) за расчетный период (Т = 10 лет) от внедрения разработанных рекомендаций на Северо-Кавказской, Юго-Восточной и Забайкальской железных дорогах составляет 79,89 млн р., индекс доходности – 44,4. Годовой ожидаемый экономический эффект от внедрения за первый год использования результатов внедрения составит 12,1 млн р. Расчетный срок окупаемости не превышает одного года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате выполненного в диссертационной работе комплекса теоретических и экспериментальных исследований решена задача повышения энергетической эффективности работы системы тягового электроснабжения в условиях протекания уравнительного тока и применения рекуперативного торможения путем выбора параметров и мест размещения установок продольной и поперечной емкостной компенсации для повышения показателей качества электрической энергии и снижения уравнительных токов для обеспечения условий внедрения сальдированного учета электрической энергии на тяговых подстанциях переменного тока.

Основные научные и практические результаты состоят в следующем:

1. Проведенные экспериментальные исследования уравнительных токов и показателей качества электрической энергии на шинах тяговых подстанций сети железных дорог переменного тока, характеризующихся возвратом электрической энергии от уравнительных потоков мощности в системе тягового электроснабжения и рекуперацией электрической энергии, показали, что величина уравнительного тока колеблется от 30 до 120 А, а на отдельных межподстанционных зонах может достигать 255 А; показатели качества электрической энергии, отпускаемой потребителям, получающим питание от шин тяговых подстанций, превышают нормально допустимые значения, установленные в ГОСТ 13109-97, а также превышают предельно допустимые значения при пропуске тяжелых поездов и незначительной мощности системы внешнего электроснабжения.

2. Установлено, что параметры и места размещения установок продольной и поперечной емкостной компенсации, определенные существующим методом на основной частоте в условиях применения рекуперативного торможения и протекания уравнительных токов, не позволяют обеспечить не только нормально допустимых, но и предельно допустимых значений коэффициентов искажения и требуется включение фильтрокомпенсирующих устройств.

3. Усовершенствован существующий метод выбора параметров и мест размещения установок продольной и поперечной емкостной компенсации на базе имитационного моделирования в программном комплексе Fazonord в условиях протекания повышенных уравнительных токов и применения рекуперативного торможения путем учета величины показателей качества электрической энергии на тяговых подстанциях исследуемого (расчетного) участка, значений уравнительных токов в контактной сети, влияния рекуперативного торможения ЭПС, величины потерь мощности в системе тягового электроснабжения.

4. Показано при натурных исследованиях показателей качества электрической энергии, что коэффициенты искажения синусоидальности напряжения и несимметрии напряжения по обратной последовательности на тяговой и районной обмотках трансформатора практически совпадают как в режиме тяги, так и в режиме рекуперации.

5. Предложены алгоритмы определения вторичных потоков мощности в системах тягового и внешнего электроснабжения, позволяющие оценить эффективность выбранных параметров установок продольной и поперечной емкостной компенсации в режимах тяги и рекуперации за счет снижения потерь электрической энергии от несимметрии и нелинейности электротяговой нагрузки.

6. Разработаны с участием автора на основании теоретических и экспериментальных исследований и утверждены Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» «Методические рекомендации по обоснованию внедрения сальдированного учета электроэнергии на тяговых подстанциях». Апробация методических рекомендаций осуществлена на тяговых подстанциях Западно-Сибирской железной дороги, о чем имеется соответствующий акт внедрения.

7. Ожидаемый экономический эффект за расчетный период (Т = 10 лет) от внедрения рекомендаций по обоснованию внедрения сальдированного учета электроэнергии на тяговых подстанциях Северо-Кавказской, Юго-Восточной и Забайкальской железных дорогах составляет 79,89 млн р., индекс доходности – 44,4. Годовой ожидаемый экономический эффект от внедрения за первый год использования результатов внедрения составит 12,1 млн р. Расчетный срок окупаемости не превышает одного года.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Privalov S. Analysis Of Current Power Quality Tester’s Standards For Railway Transport In The World / S. Privalov, S. Gritsutenko // Transportation as a mean globalization: 5th Conference of european students of traffic and transportation sciences. / Czech republic: Prague and Pardubice, 2007.

2. Привалов С. Я. Экспериментальные исследования перетоков мощности на Орской дистанции электроснабжения Южно-Уральской железной дороги / С. Я. Привалов // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. ст. аспирантов и студентов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. Вып. 8. С. 134 – 139.

3. Анализ возможности применения сальдированного учёта электроэнергии на тягу поездов / В. Т. Черемисин, С. Я. Привалов и др. // Известия Петербургского ун-та путей сообщения. / СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2008. – Вып. 1(14). С. 90 – 102.

4. Привалов С. Я. Требования к потребителям за ухудшение показателей качества электрической энергии / С. Я. Привалов // XIV Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии» / Сб. тр. в 3-х томах. / Томск: Томский политехн. ун-т, 2008. Т. 1. С. 88 – 90.

5. Кондратьев Ю. В. Качество электрической энергии на тягу поездов при наличии ее возврата в систему внешнего электроснабжения / Ю. В. Кондратьев, О. О. Комякова, С. Я. Привалов // Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте: Матер. науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008. С. 106 – 113.

6. Привалов С. Я. Анализ возможности применения сальдированного учёта электроэнергии на тягу поездов / О. О. Комякова, С. Я. Привалов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. / Новосибирск: Новосибирская гос. акад. водного транспорта, 2008, № 2. С. 253 – 255.

7. Кондратьев Ю. В. Результаты измерения показателей качества электрической энергии на тяговых подстанциях переменного тока / Ю. В. Кондратьев, С. Я. Привалов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. / Новосибирск: Новосибирская гос. акад. водного транспорта, 2008, № 2. С. 258 – 261.

8. Черемисин В. Т. Анализ состояния качества электрической энергии на электрифицированных железных дорогах переменного тока / В. Т. Черемисин, С. Я. Привалов // Транспорт Урала. / Екатеринбург: Уральский гос. ун-т путей сообщения, 2008, № 4(19). С. 81 – 84.

9. Черемисин В. Т. Качество рекуперируемой электрической энергии в тяговой сети в чрезвычайных ситуациях / В. Т. Черемисин, Ю. В. Кондратьев, С. Я. Привалов // Вестник академии военных наук. / М.: Академия военных наук, 2009, №3(28). С. 338 – 342.

10. Привалов С. Я. Анализ электрических величин на токоприемнике электровоза в режимах тяги и рекуперации / С. Я. Привалов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. / Новосибирск: Новосибирская гос. акад. водного транспорта, 2009, № 1. С. 308 – 311.

11. Привалов С. Я. Анализ влияния тяговой нагрузки на показатели качества электрической энергии системы внешнего электроснабжения и районных потребителей / С. Я. Привалов // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. ст. молодых ученых и аспирантов университета. / Омск: Омский гос. ун-т путей сообщения, 2009. Вып. 10, С. 29 – 33.

12. Синхронные измерения показателей качества электрической энергии на пантографе электровоза и фидере тяговой подстанции в условиях тяги поездов и рекуперативного торможения / В. Т. Черемисин, С. Я. Привалов и др. // Инновации для транспорта: Сб. науч. ст. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 123 – 129.

13. Кондратьев Ю. В. Совершенствование метода расчета параметров и выбора мест установки устройств продольной и поперечной компенсации реактивной мощности в условиях применения рекуперативного торможения и протекания уравнительных токов / Ю. В. Кондратьев, С. Я. Привалов // Известия Транссиба. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. № 4(4). С. 63 – 68.

Типография ОмГУПСа. 2011. Тираж 100 экз. Заказ

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.