Повышение энергетической эффективности рекуперативного торможения на железных дорогах постоянного тока

• Автор: Вильгельм, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 209 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Экспериментальные исследования процессов рекуперации на участках постоянного тока

1.1 Характеристика объекта исследования, роль рекуперации в

технологическом процессе движения поездов

1.2 Экспериментальные исследования потокораспределения энергии

рекуперации на однопутном участке

1.3 Экспериментальные исследования на двухпутном участке

1.3.1 Экспериментальные исследования эффективности применения рекуперативного торможения
1.3.2 Экспериментальные исследования уровней напряжения в контактной сети в условиях применения рекуперативного торможения
1.4 Выводы по результатам экспериментальных исследований. Проблемы рекуперативного торможения на участках постоянного тока
2. Разработка расчетной модели работы системы тягового электроснабжения.
2.1 Анализ существующих программных методов имитационного
моделирования
2.2 Общая блок-схема расчетной модели
2.3 Тяговые расчеты, построение энергетических диаграмм и получение абсолютных значений энергии рекуперации
2.4 Многовариантные расчеты системы тягового электроснабжения
3. Оценка адекватности расчетной модели системы тягового
электроснабжения постоянного тока
3.1 Общий подход к оценке адекватности сложных систем
3.2 Апробация расчетной модели с целью установления адекватности результатов имитационного моделирования
3.3 Имитационное моделирование участков железных дорог постоянного токаї
3.3.1 Имитационное моделирование двухпутных участков

3.3.2 Имитационное моделирование однопутных участков
3.4 Выводы по результатам апробации расчетной модели и результаты
имитационного моделирования
4. Технико-экономический расчет мероприятий направленных на повышение энергетической эффективности рекуперативного торможения
4.1 Основные направления повышения энергетической эффективности рекуперативного торможения
4.2 Методика технико-экономического расчета целесообразности установки ВИЛ на тяговых подстанциях
4.3 Выводы
Заключение
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
Актуальность исследования. Экономия за счет применения рекуперативного торможения в 2011 г. составила 3,2 % от расхода электроэнергии на тягу поездов. Однако, несмотря на действия, предпринимаемые техническими службами по повышению эффективности применения рекуперативного торможения, потенциально возможный уровень рекуперации электроэнергии на сети железных дорог до настоящего времени еще не достигнут [57]. Это подтверждается хотя бы тем фактом, что по некоторым железным дорогам в 2010 г. значение объема рекуперации оказалось в три раз меньше, чем в 1988 г., а в 2011 г. по сети дорог объем рекуперированной энергии был ниже на 5,8 % чем 1988 г.
Необходимо отметить, что за прошедший с 1988 г. период существенно изменилась элементная база, на которой проектируются выпрямительноинверторные преобразователи (ВИЛ) тяговых подстанций, появился ряд новых типов электроподвижного состава (ЭПС), таких как 2ЭС6, 2ЭС10, 2ЭС5К. В ходе капитального ремонта электровозы серий ВЛ80С, ВЛ80Т, необорудованных системами рекуперативного торможения, модернизируются до серий ВЛ80СК, ВЛ80ТК, имеющих соответствующее оборудование.
Как следствие, в программе «Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года и на перспективу до 2030 года» в разделе, посвященном тяговой энергетике, к наиболее действенным мероприятиям в области ресурсосберегающих технологий отнесено повышение эффективности использования электрической энергии, рекуперируемой электроподвижным составом в систему тягового электроснабжения (СТЭ).
Все это указывает на актуальность данного вопроса и необходимость продолжения исследовательских работ по расширению полигонов применения рекуперативного торможения.
Торможение, наряду с тягой и выбегом, является одним из трех основных режимов движения поезда и применяется, как известно, для поддержания скорости движения на спусках не выше допустимой, для снижения скорости перед участками с ограниченной скоростью движения, а также для остановки поезда в различных случаях [60]. Рекуперативное торможение, являющееся разновидностью электрического торможения, предназначено, прежде всего, для обеспечения безо-

-контролировать соблюдение рекомендуемых режимов рекуперативного торможения ЭПС путем анализа уровня напряжения на шинах 3,3 кВ подстанций, токов фидеров и данных графика исполненного движения поездов;
- исключать подпитки ВИП выпрямителями смежных подстанций из-за несогласованности их внешних характеристик.
В эксплуатационной практике на участке Тайга - Мариинск отмечались многократные случаи повышений уровня напряжения в контактной сети свыше установленной нормы 4 кВ.
Экспериментальная оценка уровня напряжения в контактной сети на фидерах 3,3 кВ тяговой подстанции Берикульская показала, что за два месяца мониторинга было зафиксировано 1 153 случая превышения уровня напряжения в контактной сети свыше 4 кВ. Длительность интервалов времени превышения напряжения (At) от нескольких секунд до нескольких минут (рисунок 1.10).
800 700 600 500
200 100 о
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 с
Л1 --------»-
Рисунок 1.10- Распределение длительности превышения уровня напряжения на фидерах контактной сети тяговой подстанции Берикульская свыше 4 кВ
В результате анализа полученных данных, совместно с анализом поездной ситуации с помощью графика исполненного движения поездов ГИД на данном участке были получены кривые тока и напряжения на фидерах тяговых подстанций. Установлено, что повышение напряжения в контактной сети в основном вызвано применением на этом участке рекуперативного торможение локомотивами ВЛ10 (рисунок 1.11).

.72 ~ -
44 м [——| 22 | П 8 7 5 4 2 1