Исследование эффективности применения сверхпроводникового индуктивного накопителя энергии на тяговой подстанции постоянного тока

• Автор: Заруцкая, Татьяна Алексеевна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 195 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
РЕЗЕРВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1. Постановка задачи

1.2. Строительство промежуточных тяговых подстанций

1.3. Увеличение сечения проводов контактной сети

1.4. Поперечные соединения на многопутных участках

1.5. Рекуперация энергии

1.5.1. Особенности режимов работы при рекуперации энергии

1.5.2. Требования к системе тягового электроснабжения при рекупера

1.6. Применение накопителя энергии.

1.6.1. Обзор существующих накопителей энергии и выбор
рекомендуемого типа для электрифицированных железных дорог постоянного тока.
Выводы
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СПИН К ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА и
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ
2.1. Постановка задачи.
2.2. Обоснование требований к функциям СПИН в тяговых сетях постоянного тока.
2.3. Предлагаемая схема подключения СПИН к тяговой подстанции
через промежуточный блок передачи энергии.
2.4. Компьютерная модель ТП постоянного тока со СПИН.
2.4.1. Разряд емкости СФ на емкость С
2.4.2. Переходные процессы в неразветвленной цепи при разряде
конденсатора С на индуктивность Ьски
2.5. Режим выравнивания нарузки подстанции
2.6. Режим длительного хранения энергии
2.7. Режим приема избыточной энергии рекуперации.
2.8. Режим возврата энергии накопителя в тяговую сеть
2.9. Элементная база.
Выводы.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ Щ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ РЕКУПЕРАЦИИ СО СПИН
3.1. Постановка задачи.
3.2. Общий алгоритм функционирования имитационной модели
двухпутного участка.
3.3. Структура входного информационного файла
3.4. Учет токовых нагрузок поездов на отрезках пути
3.5. Формирование графика движения поездов.
3.6. Разработка методики расчета мгновенных схем при
рекуперации с НЭ.
3.6.1. Постановка задачи
3.6.2. Методика расчета мгновенных схем при рекуперации с
накопителем энергии.
3.7. Моделирование графиков нагрузки ТП
3.7.1. Моделирование рафика нарузки ТП с НЭ на участке без
рекуперации
3.7.2. Моделирование рафика нагрузки ТП с НЭ на участке с
рекуперацией
Выводы. Юч
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СО СПИН
4.1 Постановка задачи
4.2 Расчет энергоемкости СПИН
4.3 КПД установки со СПИН
4.3.1. Особенности КПД системы, содержащей конденсатор.
4.3.2. КПД установки при разряде СПИН на нагрузку
4.3.3. КПД установки при заряде СПИН от ТП
4.3.4. КПД установки со СПИН
Выводы
ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СПИН
5.1 Постановка задачи
5.2 Конструктивные особенности СПИН.
5.2.1. Определение параметров катушки Брукса.
5.2.2. Конструктивные параметры односекционного тороидального
5.2.3. Секционирование обмотки СПИН. ЗС
5.3. Техникоэкономическая эффективность применения
5.4. Анализ влияния расчетов за электроэнергию по дифференцированным тарифам на эффективность применения СПИН
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Па двухпутных или многопутных участках контактные подвески отдельных путей могут питаться отдельно (схема раздельного питания) или они могут быть соединены между собой специальными поперечными соединителями в одной точке (узловая схема), либо в нескольких точках (схема параллельного соединения путей). Применение поперечных соединений проводов контактной сети приводит к выравниванию нагрузок в проводах. Это выравнивание позволяет уменьшить потери энергии и потери напряжения в сети, уменьшить сечение проводов контактной сети. Кроме того, поперечные соединения проводов контактной сети улучшают условия рекуперации энергии, так как облегчают передачу энергии от рекуперирующего локомотива к локомотиву, следующему в тяговом режиме по другому пути. Влияние соединения проводов отдельных путей двухпутного участка на потери энергии в сети и потери напряжения от подстанции до поезда поясняется рис. При построении изображенных на этом рисунке кривых принято, что в рассматриваемой зоне движется только один поезд по одному пути. Потеря мощности и потеря напряжения при полном параллельном соединении проводов путей при расположении нагрузки в середине фидерной зоны обозначены через ДР0 и Лио. Потери напряжения при других схемах и в других точках даны в виде отношения этих величин к ДР0 и Дио при неизменном сечении проводов. Длина фидерной зоны принята равной единице. По оси абсцисс отложена длина в долях этой единицы. Как видно из рис. Увеличение числа нагрузок на обоих путях уменьшает степень выгоды от таких соединений, однако она остается все же столь ощутимой, что, как правило, во всех проектах предусматриваются такие поперечные соединения. В реальных условиях соединение проводов контактной се^и двухпутного участка в одной точке (в середине) дает уменьшение потерь энергии на -% (при неизменном сечении проводов). Если поперечные соединения расположены равномерно по длине фидерной зоны в трех точках, то экономия в потерях энергии достигает -%. Рис. Дальнейшее увеличение числа поперечных соединений малоэффективно. Например, при пяти соединениях экономия потерь энергии достигает только величины -% [7]. Рекуперативное торможение является эффективным средством, применяемым как для поддержания постоянной скорости движения на спусках, так и для снижения скорости перед остановками или участками с ограниченной скоростью движения. При рекуперативном торможении электрическая энергия, вырабатываемая тяговыми двигателями, передается через тяговую сеть потребителям: локомотивам, работающим в тяговом режиме или при их недостаточном количестве - приемникам избыточной энергии. Для работы в режиме рекуперации машинист электровоза переходит на схему рекуперативного торможения и увеличивает напряжение на электровозе до уровня, при котором устанавливается ток рекуперации, отвечающий требуемому тормозному эффекту. При этом необходимо, чтобы процесс установления тока рекуперации имел устойчивый характер, т. Тогда, меняя напряжение, машинист будет иметь возможность свободно регулировать ток рекуперации, а следовательно, и тормозную силу. В настоящее время в качестве приемников избыточной энергии рекуперации на тяговых подстанциях (ТП) применяются: инверторы и поглощающие устройства (балластные сопротивления). Рис. На тяговых подстанциях могут применяться как постоянно включенные инверторы, так и обратимые выпрямительно-инверторные агрегаты [-]. На рис. На рис. В - выпрямитель; И - инвертор; ЭС -энергосистема; СТЭ - система тягового электроснабжения; ЭПС -электроподвижной состав. Преобразованная в инверторах энергия рекуперации потребляется нетяговыми нагрузками в системе внешнего электроснабжения (рис. При этом имеют место потери энергии при инвертировании и в проводах линии электропередачи. Так как выпрямительно-инверторные агрегаты при инвертировании тока работают со сравнительно большими углами регулирования, создается повышенное мешающее влияние на линии связи и радиоаппаратуру. Качество инвертируемой энергии такое, что энергосистемы сегодня отказываются ее учитывать и соответственно уменьшать на эту величину энергию, израсходованную на тягу. Рис. На рис. ПС) к тяговой сети, а на рис.