Снижение влияния коммутации преобразовательных агрегатов на электропитание нетяговых потребителей электрических железных дорог

• Автор: Карабанов, Максим Александрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Введение.
1. Влияние системы тягового электроснабжения на качество электропитания нетяговых потребителей
1.1. Влияние качества электроснабжения на функционирование электронной аппаратуры нетяговых потребителей.
1.2. Влияние отклонения напряжения питающей сети на надежность функционирования устройств СЦБ
1.3. Экспериментальная оценка величины провала напряжения при подключении преобразовательных агрегатов на тяговых подстанциях

1.4. Объект исследования

1.5. Выводы.

2. Анализ переходных процессов и способов снижения броска тока при включениях трансформатора.

2.1. Процесс включения трансформатора.

2.1.1. Схемы замещения для моделирования процессов в трансформаторе с насыщением стали.

2.1.2. Влияние насыщения стали на процесс включения трансформатора

2.2. Остаточная индукция в стали стержня трансформатора.
2.3. Электродинамические силы при броске тока включения.
2.4. Способы снижения броска тока включения.
2.4.1. Изменение конструктивных особенностей трансформатора
2.4.2. Применение дополнительного оборудования в цепи подключения трансформатора.
2.4.3. Управление моментами отключения и включения трансформатора
2.5. Выводы.
3. Разработка математической модели переходного процесса при включении тягового трансформатора.
3.1. Анализ методов расчета переходных процессов в трансформаторах
3.1.1. Графические методы расчета переходных процессов в нелинейных цепях.
3.1.2. Аналитические методы расчета переходных процессов
в нелинейных цепях
3.1.3. Численные методы расчета переходных процессов в нелинейных цепях.
3.2. Модель трансформатора на основе нелинейной магнитной характеристики стали
3.2.1. Включение однофазного трансформатора на холостой ход .
3.2.2. Включение однофазного трансформатора на нагрузку
3.3. Модель трехфазного тягового трансформатора на основе нелинейной магнитной характеристики стали
3.4. Выводы
4. Требования к коммутационным аппаратам
4.1. Дуговые процессы при отключении преобразовательных агрегатов .
4.1.1. Процесс гашения дуги в вакууме.
4.1.2. Отключение преобразовательного агрегата вакуумным выключателем
4.2. Оценка динамических характеристик вакуумных выключателей
4.2.1. Стабильность временных характеристик вакуумного выключателя
4.2.2. Стабильность временных характеристик вакуумного выключателя ВВТЭ.
4.2.3. Стабильность временных характеристик вакуумного выключателя ВБЭ.
4.3. Выводы
5. Разработка и эффект от применения устройства снижения бросков тока при включении преобразовательного агрегата.
5.1. Разработка алгоритма работы устройства.
5.2. Принцип работы и схема подключения устройства
5.3. Эффективность применения УСВТ на тяговой подстанции
5.4. Оценка адекватности математической модели тягового трансформатора
5.5. Выводы.
6. Оценка экономической эффективности от внедрения устройства снижения бросков тока при включении преобразовательных агрегатов
6.1. Показатели экономической эффективности
6.2. Расчет годового экономического эффекта, капитальных и эксплуатационных затрат.
6.3. Оценка экономической эффективности
Заключение.
Библиографический список.
Приложение.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


СЦБ, определяют безо
пасность движения поездов. Особый подход проявляется в первую очередь в безусловном соблю дении соответствия качества питающих напряжений требованиям ГОСТ 9 1. Только при этом условии может быть обеспечено надежное функционирование современной аппаратуры. Разрабатываемая на протяжении многих десятилетий и эксплуатирую, щаяся в настоящее время аппаратура СЦБ была реализована в основном на принципах использования электромагнитных реле. Эта аппаратура была менее чувствительна к параметрам электропитания и к отклонениям показателей качества вследствие существенной инерционности элементной базы и отсутствия быстродействующих устройств памяти, чего нельзя сказать о современной электронной аппаратуре, которая строится на микропроцессорных функциональных узлах с устройствами памяти. Применение новой элементной базы и усложнение устройств СЦБ и связи значительно обострило проблему влияния электроснабжения на эти устройства, поэтому масштабная информатизация железнодорожного транспорта с внедрением сложных вычислительных и коммуникационных комплексов делает рассматриваемую проблему особо актуальной. Рисунок 1. Нестабильное электропитание может сделать аппаратуру неработоспособной, что вызовет в первую очередь снижение безопасности движения поездов или существенно увеличит сроки ввода в эксплуатацию, что приведет к значительным и нерациональным затратам. Подтверждением этому служат известные факты, имеющие место на ряде дорог. Несмотря на то, что системы электроснабжения устройств СЦБ и связи переменным током внедряются, эксплуатируются и модернизируются на сети дорог на протяжении многих десятилетий, надежность их работы недостаточна и их характеристики во многих случаях не удовлетворяют требованиям эксплуатации и безопасности движения поездов. Анализ производственнохозяйственной деятельности на ЗападноСибирской железной дороге показывает, что доля повреждений устройств СЦБ за период гг. Рисунок 1. В настоящее время выявлены виды помех системы электропитания, приводящих к сбою и отказу аппаратуры 9. Это прежде всего провалы напряжения, импульсные перенапряжения и пропадание напряжения в сети рисунок 1. Как видно из рисунка 1. Рисунок 1. Провалы напряжения оказывают значительное влияние на функционирование электронной аппаратуры и средства автоматизации. Аппаратура связи вычислительных комплексов обычно переходит в режим самоконтроля, что приводит к перерыву связи, стиранию информации, срабатыванию защиты и звуковой сигнализации 8. Для восстановления рабочего режима вычислительного комплекса требуется вмешательство оператора для повторного включения, перезапуска, введения паролей, юстировки топографических карт и т. Специфические особенности работы системы тягового электроснабжения, в ряде случаев, приводят к провалам напряжения на шинах, от которых получают питание нетяговые потребители. Рассмотрим влияние провалов напряжения на надежность функционирования устройств СЦБ. Устройства СЦБ представляют собой функционально сложные системы, которые состоят из определенного количества структурных узлов, работоспособность которых в различной степени напрямую зависит от напряжения питания Цп. Для анализа влияния провалов напряжения питания Цп рассмотрим обобщенную структурную схему сигнальной точки СЦБ, приведенную на рисунке 1. ПК и РК аппаратура питающего и релейного концов рельсовой цепи РЦ соответственно ПР путевое реле, контролирующее свободность РЦ г сопротивление, осуществляющее регулирование путевого тока пк на входе рельсовой нити для достижения требуемой величины тока рк на выходе рельсовой нити ПИ аппаратура сигнальной точки, предназначенная для преобразования информации, полученной от РК или других объектов, что необходимо для функционирования сигнальной точки СЦБ Св светофор сигнальной точки ТУЛ линейный трансформатор, преобразующий переменное напряжение ВЛ СЦБ 6 или кВ в напряжение питания ип сигнальной точки, где 1п 0 В ТУП путевой трансформатор сигнальной точки . Направление движения поездов по рассматриваемому участку пути показано стрелкой.