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

• Автор: Привалов, Станислав Янович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Оценка влияния рекуперативного торможения и уравнительных потоков мощности на основные показатели качества электрической энергии
1.1 Анализ состояния качества электрической энергии на электрифицированных железных дорогах переменного тока
1.2 Экспериментальные исследования уравнительных токов на электрифицированных железных дорогах переменного тока
1.3 Анализ технических средств по повышению качества электрической энергии и снижению уравнительно тока в системе тягового электроснабжения

1.4 Основные результаты и выводы

2 Совершенствование метода выбора параметров и мест размещения установок продольной и поперечной емкостной компенсации в условиях применения рекуперативного торможения и протекания уравнительных токов
2.1 Выбор параметров и мест размещения установок продольной и поперечной емкостной компенсации для реального участка электроснабжения по существующему методу
2.2 Выбор метода расчета электроэнергетической системы, содержащей электротяговую нагрузку, для исследования основных параметров качества электроэнергии
2.2.1 Анализ существующих методов расчета электроэнергетической системы, содержащей электротяговую нагрузку
2.2.2 Основные положения расчета электроэнергетической системы, содержащей электротяговую нагрузку методом на основе фазных координат
2.3 Усовершенствование существующего метода выбора параметров и мест размещения установок продольной и поперечной емкостной компенсации
2.4 Основные результаты и выводы
3 Экспериментальные исследования энергетических показателей на действующем участке электрифицированной железной дороге при наличии рекуперативного торможения и протекания уравнительного тока
3.1 Организация эксперимента и характеристика исследуемого участка

3.2 Анализ показателей качества электрической энергии на границе балансовой принадлежности и шинах сторонних потребителей при двустороннем питании межподстанционных зон
3.3 Анализ результатов синхронных измерений показателей качества электрической энергии на шинах тяговой подстанции и токоприемнике электроподвижного состава в режиме тяги и рекуперации
3.4 Измерение и анализ уравнительных токов в межпод станционных зонах на экспериментальном участке
3.5 Основные результаты и выводы
4 Анализ вторичных потоков мощности в системе тягового электроснабжения в условиях тяги поездов и применении рекуперативного торможения при различных схемах включения компенсирующих устройств
4.1 Совершенствование метода расчета электроэнергетической системы, содержащей электротяговую нагрузку для определения искажающих потоков мощности
4.2 Исследование искажающих потоков мощности в системе тягового электроснабжения в режимах тяги и рекуперативного торможения
4.3 Основные результаты и выводы
5 Разработка методики сальдированного учета электрической энергии на тяговых подстанциях переменного тока
5.1 Обоснование внедрения сальдированного учета электроэнергии
на тяговых подстанциях переменного тока
•5.2 Анализ показателей качества электрической энергии на тяговых подстанциях Северо-Кавказской, Юго-Восточной, Забайкальской и Дальневосточной железных дорогах
5.2.1 Показатели качества электрической энергии в режиме потребления электрической энергии
5.2.2 Показатели качества электрической энергии в режиме возврата электроэнергии
5.2.3 Сравнительный анализ показателей качества электрической энергии в режиме потребления и возврата электрической энергии
5.2.4 Сравнительный анализ токов нагрузки в режиме потребления электроэнергии на тягу поездов и в режиме возврата избыточной энергии рекуперации

5.3 Расчет экономического эффекта от внедрения «Методических рекомендаций по обоснованию внедрения сальдированного учета электроэнергии на тяговых подстанциях»
5.4 Основные результаты и выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение 1. Результаты экспериментальных исследований показателей качества электрической энергии на тяговых подстанциях переменного тока 150 Приложение 2. Результаты экспериментальных исследований уравнительного тока на тяговых подстанциях переменного тока
Приложение 3. Программа экспериментальных исследований рекуперируемой электрическим подвижным составом и возвращаемой электрической энергии на тяговой подстанции Б. Красноярской железной дороги
Приложение 4. Методические рекомендации по обоснованию внедрения
сальдированного учета электроэнергии на тяговых подстанциях
Приложение 5. Акт внедрения методических рекомендаций по обоснованию внедрения сальдированного учета электроэнергии на тяговых подстанциях Западно - Сибирской железной дороги

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ И МЕСТ РАЗМЕЩЕНИЯ УСТАНОВОК ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИИ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ И ПРОТЕКАНИЯ УРАВНИТЕЛЬНЫХ ТОКОВ
Система тягового электроснабжения (СТЭ) переменного тока является одним из мощных искажающих факторов, вызывающих ухудшение показателей качества электроэнергии как в системе внешнего электроснабжения, так и в системе нетягового электроснабжения, получающей питание от шин тяговых подстанций. Это вызвано следующими причинами [89]. Во-первых, электроподвижной состав переменного тока, оборудованный однофазными двухполупериодными выпрямительными агрегатами, потребляя в режиме тяги электроэнергию на основной частоте, выступает в качестве генератора высших гармонических составляющих, возвращающихся в питающую сеть. Во-вторых, в режиме рекуперативного торможения электроподвижной состав генерирует в тяговую сеть, как токи основной частоты, так и высших гармонических составляющих, причем относительная составляющая токов высших гармонических составляющих в режиме рекуперации значительно больше, чем в режиме тяги [20, 24].
Ухудшение показателей качества электроэнергии, обусловленное режимами работы системы тягового электроснабжения, может повлечь надбавки к основному тарифу со стороны питающих энергосистем по таким показателям как коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент несим-метрии напряжений по обратной последовательности, а со стороны потребителей, получающих питание от шин тяговых подстанций, также и по установившемуся отклонению напряжения. Кроме того, ухудшение этих показателей оказывает негативное влияние на устройства автоматики, телемеханики и связи, а также электрооборудование стационарных объектов железнодорожного транспорта.
Следует отметить, что наметившаяся тенденция увеличения массы поезда до 9 ООО — 12 ООО тыс. т с применением систем автоматизированного ведения распределенных но длине состава локомотивов приводит к увеличению генерации потоков мощности высших гармоник в питающую сеть и, как следствие, к значительному ухудшению показателей качества электроэнергии.
Степень влияния рекуперации и протекания уравнительного тока на ПКЭ на электрифицированных железных дорогах переменного тока может быть определена на основании натурных экспериментов.
В свою очередь, проведение таких экспериментов в границах полигона переменного тока сети железных дорог является очень трудоемким и дорогостоя-