Электромагнитная совместимость системы тягового электроснабжения и аппаратуры рельсовых цепей при воздействии через питающие и сигнальные цепи

• Автор: Бочарников, Юрий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ МЕЖДУ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И АППАРАТУРОЙ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ.

1.1 Аналитический обзор литературы

1.1.1 Общие вопросы электромагнитной совместимости на железнодорожном транспорте.

1.1.2 Тяговые подстанции и выпрямители как источники электромагнитных помех.

1.1.3 Электроподвижной состав как источник гармоник тягового токаЛ

1.1.4 Тяговая сеть как проводник электромагнитных помех.

1.1.5 Моделирование системы тягового электроснабжения для оценки величины электромагнитных помех

1.2 Объекты и границы исследования

1.3 Выводы
2 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СОЗДАЮЩИЕ ПОМЕХИ В ЦЕПЯХ АППАРАТУРУ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ
2.1 Особенности электромагнитных процессов в системе тягового электроснабжения постоянного тока
2.1.1 Взаимодействие электромагнитных процессов в электрических цепях системы тягового электроснабжения
2.1.2 Причины возникновения электромагнитных помех в питающих цепях аппаратуры рельсовых цепей.
2.1.3 Пути проникновения помех в сигнальные цепи аппаратуры рельсовых цепей
2.2 Критерии оценки уровня электромагнитных помех i аппаратуру рельсовых цепей через питающие и сигнальные цепи.
2.3 Математические модели источников электромагнитных помех.
2.3.1 Модель работы выпрямителя тяговой подстанции.
2.3.2 Модель электромеханической системы тягового двигателя
постоянного тока.
2.3.3. Модель электрической цепи тяговой сети с учетом взаимоиндукции
2.4 Методология исследования электромагнитных процессов в системе тягового электроснабжения.
2.5 Выбор профаммного обеспечения для имитационного моделирования.
2.6 Выводы.
3 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ И РЕЦЕПТОРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ .
3.1 Моделирование тяговой подстанции постоянного тока
3.1.1 Описание силовой цепи тяговой подстанции .
3.1.2 Питающая сеть
3.1.3 Тяговые устройства и цепь нетяговых потребителей
3.1.4 Модель электрической цепи тяговой подстанции.
3.2 Моделирование электропоезда ЭД
3.2.1 Тяговый электродвигатель.
3.2.2 Силовая цепь электроподвижного состава на примере электропоезда ЭД4.
3.3 Моделирование электрической цепи тяговой сети
3.3.1 Формулы для расчета электрических параметров контактной сети
3.3.2 Выражения для расчета электрических параметров рельсов.
3.3.3 Расчет и исследование частотной зависимости сопротивлений тяговой сети
3.3.4 Синтез двухполюсника с частотнозависимым входным сопротивлением
3.3.5 Моделирование тяговой сети в программе МаОаЬБшиПпк
3.4 Методика разложения электрического сигнала с использованием преобразования Фурье.
3.5 Моделирование измерительных компонентов в программе МаЕаЬтиНпк
3.6 Модель системы тягового электроснабжения и режимы ее работы
3.7 Проверка достоверности расчетов верификация разработанной модели .
3.8 Выводы
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА УРОВЕНЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ В ПИТАЮЩИХ И СИГНАЛЬНЫХ ЦЕПЯХ АППАРАТУРЫ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ.
4.1 Влияние качества электроэнергии питающей сети и тягового оборудования подстанции на уровень электромагнитных помех.
4.1.1 Условия проведения расчетных экспериментов
4.1.2 Электромагнитные помехи при ти пульсовых выпрямителях
4.1.2.1 Влияние гармоник питающей сети различного порядка
4.1.2.2 Влияние сопротивления питающей сети.
4.1.2.3. Влияние фазы гармоник питающей сети
4.1.2.4 Влияние через сигнальные цепи аппаратуры РЦ.
4.1.3 Электромагнитные помехи при 6ти пульсовом выпрямителе
4.1.3.1 Помехи через питающие цепи аппаратуры РЦ
4.1.3.2 Влияние через сигнальные цепи аппаратуры РЦ.
4.1.4 Сравнение значений смоделированных электромагнитных помех, проникающих через питающие цепи, с нормативными значениями
4.2 Влияние элсктроподвижного состава на величины токов помехи
4.2.1 Описание временных диаграмм токов помехи
4.2.2 Анализ степени влияния элсктроподвижного состава и тяговой сети на величины токов помехи в контактном проводе и рельсах.
4.3 Влияние параметров рельсовой линии на электромагнитные помехи через сигнальные цепи
4.4 Определение наихудших условий электромагнитной совместимости и разработка мер по снижению электромагнитных помех
4.4.1 Наихудшие условия электромагнитной совместимости.
4.4.2 Технические меры для снижения уровня электромагнитных помех .
4.4.3 Организационные меры для снижения уровня электромагнитных помех
4.5 Техникоэкономическое обоснование внедрения методики оценки электромагнитной совместимости аппаратуры рельсовых цепей
4.5.1 Общие сведения.
4.5.2 Расчет капитальных затрат при сравнении вариантов экспериментальной и расчетной оценки электромагнитной совместимости
4.5.3 Расчет эксплуатационных расходов для различных вариантов
4.5.4 Количественная оценка экономической эффективности и сравнение различных вариантов
4.6 Результаты и выводы
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ПРИНЯТЫХ В РАБОТЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Уровень ЭМП в сигнальных цепях зависит от величины тока помехи в рельсах на частотах сигнального тока и от асимметрии токов в рельсах, определяемой коэффициентом асимметрии . Требования к величине токов помехи от электропоездов на частотах сигнального тока РЦ , , 5, 0, 0, 0, 0, 0, , , Гц устанавливаются в документе НБЖТ ЦТ Нормы безопасности железнодорожного транспорта. Электропоезда. Требования по сертификации. В качестве программного обеспечения при этом выбирается программа для инженерных расчетов i и встроенный в него инструмент моделирования i i. Третья глава содержит детальное описание моделирования электрических цепей системы тягового электроснабжения, которое включает в себя моделирование тяговой подстанции, электроподвижного состава, тяговой сети, измерительных блоков, а также описание методики измерения гармонических оставляющих токов и напряжений. ЭМП в питающих и сигнальных цепях аппаратуры РЦ и шине кВ ТП. Затем по результатам работы предлагаются меры по снижению ЭМП аппаратуры РЦ, разрабатывается методика оценки ЭМП и приводится техникоэкономическое обоснование внедрения методики в качестве инструмента для расчета ЭМП. ЭМИ от питающей сети 0 кВ возникает тогда, когда в ней имеются гармонические составляющие напряжения тока иили несимметрия напряжений, и выражается в появлении или усилении ЭМП на шине кВ подстанции и в питающих или сигнальных цепях аппаратуры РЦ. Для создания условий несинусоидальносги напряжения, в каждую фазу источников напряжения, имитирующих питающую сеть, вводятся дополнительные гармоники соответствующих частот, амплитуд и фазового сдвига. В случае, если к линиям питающей сети преимущественно присоединены подстанции, имеющие 6ти пульсовые выпрямители, принимается, что напряжение в ней содержит высшие гармоники с порядковыми номерами у6А1, где к1,2,3,. По аналогии, при преобладании тяговых подстанций с ти пульсовыми выпрямителями, напряжение питающей сети содержит гармоники с номерами уА1, т. Измерение токов помехи в рельсах на частотах сигнального тока е при проведении расчетных экспериментов показало, что величина токов помехи существенно зависит от величины выпрямленного тягового тока и в меньшей степени зависит от типа выпрямителя ТП и высших гармоник питающей сети. С целью определения максимальных значений, рассматривается достаточно большой интервал несколько десятков периодов частотой Гц на максимальном токе такие условия создаются во время пуска двигателей па интервале 0,1 И ,7 с, где так же имеются моменты коммутации контакторов пускового блока электропоезда ЭД4. На основе разработанной модели в главе 4 создается методика оценки ЭМС аппаратуры РЦ, и проводится техникоэкономическое обоснование внедрения такой методики на предприятия железнодорожного транспорта занимающиеся проблемами ЭМС аппаратуры РЦ и другими смежными задачами. В разделе выводов, приведены основные результаты исследования показаны наихудшие условия возникновения электромагнитной обстановки в питающих и сигнальных цепях аппаратуры РЦ, и сделаны соответствующие выводы. Вопросы электромагнитной совместимости ЭМС на железнодорожном транспорте охватывают широкий круг научнотехнических задач, таких как ЭМС с подземными сооружениями, ЭМС с воздушными линиями связи, ЭМС с питающими сетями, ЭМС с устройствами сигнализации, централизации и блокировки СЦБ. Большой вклад в развитие науки ЭМС внесли Аркатов, Д. Аррилага, М. П. Бадер, Ю. М. Бей, Б. М. Бородулин, А. М. Брылссв, А. Т. Бурков, Д. В. Гавзов, Л. А. Герман, Ю. А. Кравцов, А. Б. Косарев, Б. В.М. Лисеиков, К. Г. Марквардт, Г. С. Магай, Мамошин, Б. Меллит, Г. А. Минин, Наумов, В. Н. Пупынин, В. Вл. В. Сапожников, Р. Д. Хилл, Ю. А. Чернов, М. Г. Шалимов, В. И. Шаманов, Шишляков и другие ученые. Среди проблем ЭМС на ж. ЭМС с устройствами СЦБ, так как устройства и системы СЦБ обеспечивают безопасность движения поездов на железных дорогах. Непосредственному электромагнитному влиянию подвержена аппаратура рельсовых цепей РЦ, которая устанавливается в релейных шкафах I, расположенных на открытом воздухе вблизи железнодорожной линии, и на постах электрической централизации ЭЦ, расположенных на станциях.