Разработка метода оценки влияния параметров системы электроснабжения на волновые процессы в тяговых сетях

• Автор: Пашкова, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Введение.

1. Исследование волновых процессов в тяговых сетях переменного тока

1.1. Экспериментальные исследования волновых процессов в тяговых сетях переменного тока

1.2. Способы математического исследования нестационарных процессов

в линиях.1.

2. Метод расчета нестационарных волновых процессов в линиях.

2.1. Общие положения

2.2. Особенности исследования переходных процессов в цепях с помощью модифицированного преобразования Лапласа

2.3. Переходные процессы в электрических цепях с сосредоточенными параметрами.

2.4. Переходные процессы в электрических цепях с распределенными параметрами.

2.4.1. Прямое преобразование Лапласа уравнений линии по координатам

2.4.2. Обратное преобразование Лапласа уравнений линии по координатам их
2.5. Выводы.
3. Математическая модель для расчета установившихся и переходных процессов в тяговых сетях переменного тока
3.1. Общие положения
3.2. Уравнения установившихся процессов в трехфазных электрических цепях.
3.3. Уравнения установившихся процессов в обмотках трансформаторов
3.4. Математическая модель для расчета установившихся режимов.
3.5. Соотношения для элементов системы электроснабжения в операторной форме.
3.5.1. Соотношения для трансформатора в операторной форме.
3.5.2. Соотношения для линий электропередачи в операторной форме .
3.5.3. Соотношения для контактной сети в операторной форме
3.6. Математическая модель для расчета переходных процессов в тяговых сетях переменного тока при консольном питании.
3.7. Математическая модель для расчета переходных процессов в тяговых сетях переменного тока при двухстороннем питании
3.8. Выводы.
4. Расчетноэкспериментальное исследование волновых процессов в тяговых сетях переменного тока
4.1. Определение параметров воздушной линии электропередачи.
4.2. Определение параметров тяговой сети
4.3. Определение параметров трансформаторов.
4.4. Определение параметров электровозных цепей.
4.5. Экспериментальные исследования электромагнитных процессов в тяговой сети при одностороннем питании.
4.6. Алгоритм расчета нестационарных волновых процессов при консольном питании межподстанционной зоны
4.7. Моделирование нестационарных волновых процессов напряжения и тока.
4.8. Выводы
5. Техникоэкономическое обоснование методики расчета волновых процессов напряжения и тока в тяговых сетях переменного тока
5.1. Показатели оценки экономической эффективности.
5.2. Определение капитальных вложений
5.3. Определение снижения эксплуатационных расходов
Заключение.
Список использованных источников


Особо следует рассматривать вынужденные режимы, когда при отключении соседней подстанции напряжение на шинах может уменьшиться до кВ, а в контактной сети до кВ. Несимметричная тяговая нагрузка вызывает несимметрию напряжения в трехфазной питающей сети. Значение коэффициента несимметрии е для большинства тяговых подстанций не превышает 5. Большие значения могут быть на подстанциях, значительно удаленных от энергосистемы в связи с их большой загрузкой и различием средних токов плеч питания. На таких подстанциях значения е могут достигать , а наибольшие значения коэффициента несимметрии с вероятностью более . Нелинейность тяговой нагрузки приводит к искажению формы кривой напряжения на тяговых подстанциях. На дальних от системы подстанциях коэффициент несинусоидальности напряжения шин достигает 8, а при рекуперации и выше . Нссинусоидалыюсть напряжения вызывается высшими гармониками тока преобразователей электровозов и подстанций, которые, протекая по элементам электрической цепи, создают в них потери напряжения 8, 9. При нормальных условиях искажение напряжения, вызываемое несинусоидальностыо тягового тока, не превышает нормируемых значений и только в исключительных случаях вызывает нарушение работы отдельных чувствительных приборов. Большую роль в изучении волновых процессов сыграли экспериментальные исследования на действующих участках электрифицированных железных дорог, которые позволили определить основные особенности и параметры волновых процессов. Эти процессы зависят от параметров линии электропередачи, трансформаторов тяговых подстанций, тяговой сети, схемы питания тяговой сети консольная, двухсторонняя, числа и взаимного расположения ЭПС на межподстанционной зоне . Волновые процессы отрицательно влияют на параллельные линии связи . Установлена зависимость волновых режимов от способа управления преобразователями ЭПС , , . Экспериментальные исследования на действующих участках железных дорог показали, что использование модели линии без потерь является весьма грубым приемом, который не может адекватно описывать реальные процессы. Необходимо применять модели линий с потерями, для которых расчетные соотношения значительно усложняются, что фактически и является препятствием к использованию соответствующих методик расчета. Кроме того, в этом случае начальные распределения тока и напряжение всегда ненулевые, что вносит принципиальные трудности в расчеты. Для уменьшения неблагоприятного влияния волновых процессов на некоторых участках железных дорог используют многофункциональные компенсирующие устройства МКУ или бортовые компенсаторы реактивной мощности КРМ с демпфирующими ЯСцепями, которые снижают усиление гармоник в несколько раз , . ЭПС и системы тягового электроснабжения . Также используют комбинированные фильтрокомпенсирующие устройства ФКУ и устройства поперечной емкостной компенсации УППК, которые повышают коэффициент мощности подстанции и электровоза, увеличивают напряжение на токоприемнике. Установка УППК на нескольких подстанциях участков уменьшает содержание высших гармоник в напряжении и токе подстанции. Наиболее заметно УППК ограничивает третью гармонику тока и напряжения в питающей сети . На железных дорогах переменного тока также находит применение система тягового электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводами ЭУП, которая позволяет снизить уровень электромагнитного воздействия на смежные устройства и коммуникации ,. При коммутациях элементов, даже удаленных на большое расстояние, может происходить как уменьшение, так и увеличение уровней напряжения высших гармоник до значений, значительно превышающих допустимые. Поэтому при проектировании электрической сети для обеспечения требуемого качества электроэнергии необходимо оценивать возможные уровни напряжения высших гармоник, возникающих при коммутациях , . Изучение волновых режимов тяговых сетей начато около пятидесяти лет назад, но математическая сторона этой проблемы к настоящему времени не получила полного разрешения. При математическом исследовании волновых процессов в тяговых сетях ЭПС рассматривается как генератор гармоник тока , , , которые усиливаются или ослабляются в тяговой сети.