CC BY
33
Електротранспорт
УДК 621.331
В.Г. Дзюман, В.Г. Сыченко, В.Г. Кузнецов, Т.И. Кирилюк
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ ПРОПУСКЕ СДВОЕННЫХ ПОЕЗДОВ
Приведені результати дослідження впливу графіка пропуску здвоєних потягів на деякі параметри системи тягового електропостачання (напруги та струму в контактній мережі) . Надані рекомендації на перспективу для підвищення напруги в середині фідерноїзони та для запобігання відпуску контактних проводів.
Приведены результаты исследования влияния графика пропуска сдвоенных поездов на некоторые параметры системы тягового электроснабжения (напряжения и тока в контактной сети) . Предоставлены рекомендации на перспективу для повышения напряжения в середине фидерной зоны и для предотвращения отпуска контактных проводов.
Особенностью работы тяговых систем энергоснабжения является, как известно, непрерывное изменение тяговых нагрузок как по величине, так и месту их расположения. Тяговыми нагрузками являются токи, потребляемые движущимися электровозами. Изменение тяговых нагрузок зависит от режима работы электровоза, характеристик двигателей, веса поезда, профиля пути, графика движения. Суммарная величина тяговых нагрузок определяется нагрузками отдельных поездов, количеством и расположением поездов, которые одновременно находятся на участке. Изменение режима работы и места расположения электровоза одного поез -да оказывает влияние на режим работы электровозов других поездов, находящихся на линии в зоне питания смежных подстанций, и отражается на величине напряжения в контактной сети. Ряд вопросов, связанных с режимом напряжения на электрических железных дорогах и имеющих большое практическое значение, до последнего времени оставался нерассмотренным. К этим вопросам относится решение практических задач организации движения сдвоенных поездов под углом зрения наиболее целесообразного по условиям работы системы энергоснабжения расположения ме^ду тяговыми подстанциями поездов тех или иных категорий в разном их сочетании и с разными интервалами времени попутного следования [3]. Эти вопросы приобретают особую актуальность, когда параметры системы энергоснабжения были установлены для условий движения поездов нормального веса, предусмотренного в графике движения, а фактически на линии организовано движение поездов повышенного веса по сравнению с установленной нормой. Особую важность приобретает эта задача для электрифицированных участков в период роста на них размеров перевозок и значительного заполнения пропускной способности участков. В этих условиях для обеспечения пропуска возросшего грузопотока применяются методы форсированного исполь-зования провозной способности электрифицированных линий. К числу этих методов относится организация движения части поездов удвоенного или повышенного веса. В то же время на графике имеются поезда нормального и более легкого веса.
Пачковое движение тяжеловесных поездов на электрифицированных линиях может привести на отдельных участках к снижению скорости движения поездов, вследствие длительного понижения напряжения. Подобные режимы работы системы энергоснабжения могут в отдельных случаях вызывать даже затруднения в эксплуатационной работе. Это определяется тем, что времена хода поездов, закладываемые
в графики движения, устанавливаются исходя из неизменной расчетной величины напряжения вдоль пути следования электровоза за период работы его по автоматической характеристике.
С целью исследования изменения некоторых параметров системы тягового электроснабжения постоянного тока (напряжения и токов в контактной сети) в зависимости от графика пропуска тяжеловесных поездов были произведены замеры уровней напряжения на действующем участке железной дороги П, где организовано движение сдвоенных поездов. В табл. 1 приведены характеристики участка.
Таблица 1
Характеристики исследуемых перегонов
Характери- стики ПСК Длина км Контактная подвеска Профиль пути
Перегон
Н-С на 56 км 27 М-120+ 2МФ-100+А-185 равнинный
Р-К на 12 км 24 М-120+ 2МФ-100+2А-185 подъём в сторону К
Для замеров уровней напряжения были установлены самописцы на: ПСК Б и ПСК 12. В табл. 2 и табл. 3 приведены фрагменты графика движения поездов и уровни напряжений на соответствующем перегоне. Фрагмент графика поездов и таких замеров представлены в табл. 2 и табл. 3.
При наложении данных замеров уровней напряжений, с расшифрованных лент, на исполненный график движения грузовых поездов было отмечено:
Перегон П - С, ПСК - Б.
1. При следовании сдвоенных грузовых поездов весом 10000^12000т напряжение в контактной сети, в середине фидерной зоны, понижается до 2,2-2,4 кВ, что ниже норм ПТЭ [1]. (См. 28.09.09, поезд №1904/34, весом 10628 т, время 1414-1416).
2. При следовании грузовых поездов на этой фидерной зоне весом 5000т и более с интервалом движения 15 мин напряжение в контактной сети, в середине фидерной зоны, понижается до 2,5кВ, что также ниже норм ПТЭ. [1]. (См. 28.09.09, поезд №2370, весом 5501 т, время - 1530, поезд №3072, весом 5107 т, время - 1545).
Перегон Р - К, ПСК - 12.
1. При следовании сдвоенных грузовых поездов весом 10000^12000т напряжение в контактной сети, в середине фидерной зоны, понижается до 2,5-2,6кВ, что ниже норм ПТЭ [1]. (См. 28.09.09, поезд №1904/34, весом 10628 т, время - 1510-1557).
2. При следовании грузовых поездов на этой фидерной зоне весом 5000 т и более с интервалом движе-
ния 15 мин (интервал движения грузовых поездов по тяговым расчетам ДН-1 должен быть не менее 18мин) напряжение в контактной сети, в середине фидерной зоны, понижается до 2,6 кВ, что также ниже норм ПТЭ. [1]. (См. 28.09.09, поезд №2370, весом 5501 т, время -1620, поезд №3072, весом 5107 т, время - 1535).
Таблица 2 Фрагмент графика движения поездов
Таблица 3
Фрагмент замера уровней напряжений на перегоне Н-С
Для замеров тяговых токов были установлены самописцы на фидерах ФА-1 и ФА-3.Фрагменты та-
ких замеров представлены в табл. 3 и табл. 4.
Таблица 4
Фрагмент замера тяговых токов фидера ФА-3
Дата и время включения Время, час, мин ±1, А Продолжи- тельность, (мин)
14.10.2009 1607-1610 -1200 - -400 3
1610-1615 -400 - -80 5
1615-1625 -80 - -3300 10
6 0 і 6 о -3300 - -500 2
15.10.2009 640-650 0 - -400 10
о о О і о “чо -400 - -2640 10
о О і о о О -2640 - +120 2
Таблица 5
Фрагмент замера тяговых токов фидера ФА-1
Дата и время включения Время, час, мин ±1, А Продолжи- тельность, (мин)
13.10.2009г. 1325 1558-1600 0 - +160 2
1600-1603 +160 - +1600 3
1603-1608 +1600 - +2990 5
1608-1627 +2990 - +50 19
162/-1714 +50 - +480 47
14.10.2009 1605-1610 -200 - +2100 5
1610-1618 +2100 - +1760 8
1618-1620 +1760 - +2660 8
1620-1630 +2660 - +80 10
15.10.2009 640-650 +680 - -160 10
650-654 -160 - +2480 4
654-717 -2480 - +300 23
717-815 +300 - 0 58
Фидер ФА-3:
При следовании сдвоенных грузовых поездов весом 10000+12000 т тяговый ток фидера ФА-3 на тяговой подстанции ЭЧЭ-48 достигает 2,5+3,3 кА, продолжительностью от 10 до 16 мин, что превышает допустимые длительные токи (норма допустимых длительных токов, согласно ПСУ контактной сети постоянного тока при 15 % её износе, для подвески М-120+2МФ-100+А-185 должна быть не более 2120А). Допускается перегруз в 1,3 раза в течение не более 3 мин. (2120 х 1,3 = 2756 А). В данном случае -время перегрузки значительно больше (16 - 3 = на 13 мин.) (См. 14.10.09, поезд №1912/42, весом 10883 т., время 314+330, поезд №1906/36 весом 10677 т., время 1615+1625, 15.10.09, поезд №1902/32, весом 10640 т., время 650+700).
Фидер ФА-1:
При следовании сдвоенных грузовых поездов весом 10000+12000т. тяговый ток фидера ФА-1 на тяговой подстанции ЭЧЭ-48 достигает 2,6+2,9 кА, продолжительностью от 5 до 8 мин, что превышает допустимые длительные токи (норма допустимых длительных токов, согласно ПСУ контактной сети постоянного тока при 15 % её износе, для подвески М-120+2МФ-100+2А-185 должна быть не более 2710А). Допускается перегруз в 1,3 раза в течении не более 3 мин. (2710 х 1,3 = 2523 А). В данном случае -время перегрузки больше (8 - 3 = на 5 мин.) (См.
Время, час, мин. и, кВ Продолжительность, мин
1210 2,7 4
1214 3,2 6
1232 2,56 2
1238 2,9 3
[ата и время включения 28.09.2009г. 1207 1240 3,2 25
1312 2,7 4
1318 3,1-3,2 45
1414 2,4 7
1416 2,24 7
1420 2,9 1
1430 3,2 50
1518 2,56 15
1539 2,53 4
1540 2,9 10
1550 3,2 18
1610 2,9-3,1 2час28мин
1838 2,9 8
1913 2,7 2
1956 3,1-3,3 10
2002 3,3 5
2007 3,5 1час14мин
2157 2,9 5
2202 2,65 5
2210 3,0 2
2212 3,2-3,45 1час48мин
000 3,55 10
№ № поезда Вес поезда ПСК-Б ПСК-12 км
28.09.09
1. 2 5370 12:20 -
2. 4 5384 13:00 -
3. 6/8 (сдвоенный) 10628 14:16 15:10
4. 10 5501 15:30 16:20
5. 12 5107 15:45 16:35
6. 14 5186 20:40 21:20
7. 16 5431 21:10 21:45
8. 18 5095 23:20 23:45
9. 20 4647 23:30 00:10
13.10.09
1. 22 4269 12:42 13:00
2. 24 3911 12:55 13:12
3. 26/28 5423/5417= 17:58 18:15
(сдвоенный) 10840
14.10.09
4. 30/32 (сдвоенный) 10883 3:14 3:40
5. 34 3981 8:42 8:48
6. 36 3783 9:00 9:18
7. 38 4909 9:12 9:40
8. 40/42 10973 16:15 16:25
9. 44 5392 16:22 16:40
15.10.09
10. 46/48 10640 06:50 07:00
11. 50 5014 07:42 08:12
12 52 5542 10:18 10:38
13.10.09, поезд №1906/36, весом 10840 т., время 1603-1608, 14.10.09 поезд №1906/36 весом 10973 т., время 1615-1625, 15.10.09, поезд №1902/32, весом 10640 т., время 650-700).
ВЫВОДЫ
1. При следовании сдвоенных грузовых поездов весом 10000 т и более, а также весом 5000 т и более с интервалом движения ме^ду поездами менее 18 мин, в четном направлении, по участкам: Н-С, Р-К напряжение в контактной сети понижается до 2,2-2,4 кВ (по ПТЭ не менее 2,7 кВ) и ставит, из-за этого, в затруднительное положение машинистов грузовых поездов.
2. Тяговые токи, при этом, достигают величин 2,7-3,3 кА, что превышает допустимые длительные токи контактной подвески и медные провода подвер-гаются отжигу.
В качестве рекомендаций на перспективу можно предложить для поднятия напряжения в середине фидерной зоны Н-С, планировать на ст. Б установку комплектной одноагрегатной тяговой подстанции. Для частичного поднятия напряжения в середине фидерной зоны Н-С, учитывая расход активной электроэнергии на тягу поездов за июнь, июль и август месяц 2009 г., необходимо переключить анцапфы тяговых трансформаторов на ЭЧЭ С из первого положения во второе.
Для предотвращения отжига контактных проводов на участке Р-К необходимо откорректировать ин-тервалы движения поездов в соответствии с ограничениями системы тягового электроснабжения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила улаштування та технічного обслуговування контактної мережі електрифікованих залізниць. ЦЕ-023: Затв.: Наказ Укрзалізниці 20.11.2007 № 546-Ц / ЦЕ УЗ.-К.:Укрзалізниця, 2008. - 208 с.
2. Марквардт, К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог / К.Г. Марквардт. - М: Транспорт, 1982. - 528 с.
3. Сотников Е.А. История развития системы управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте / Е.А. Сотников, Д.Ю. Левин, Г.А. Алексеев. - М.: Техноинформ, 2007. - 237 с.
Bibliography (transliterated): 1. Pravila ulashtuvannya ta tehnichnogo obslugovuvannya kontaktnoi merezhi elektrifikovanih zaliznic'. CE-023: Zatv.: Nakaz Ukrzaliznici 20.11.2007 № 546-C / CE UZ.-K.:Ukrzaliznicya, 2008. - 208 s. 2. Markvardt, K.G. 'Elektrosnabzhenie 'elektrificirovannyh zheleznyh dorog / K.G. Markvardt. - M: Transport, 1982. - 528 s. 3. Sotnikov E.A. Istoriya razvitiya sistemy upravleniya perevozochnym processom na zheleznodorozhnom transporte / E.A. Sotnikov, D.Yu. Levin, G.A. Alekseev.-M.: Tehnoinform, 2007. - 237 s.
Поступила 20.06.2011
Дзюман Виктор Григорьевич, инженер ЭЧ-5, Симферополь Приднепровская железная дорога Симферополь, Евпаторийское шоссе, 2а тел. (400) 0972040
Сыченко Виктор Григорьевич, к.т.н., с.н.с,
Кузнецов Валерий Геннадиевич, к.т.н., доц.
Кирилюк Татьяна Игоревна Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта им. акад. В.А. Лазаряна 49010, Днепропетровск, ул. Лазаряна, 2, ДИИТ, кафедра "Электроснабжения железных дорог" тел. (0562) 33-19-11, e-mail elsnz@mail.ru, valery.kuznetsov@mail.ru, Tanya_Kir@bigmir.net
Dzyuman V.G., Sychenko V.G., Kuznetsov V.G., Kirilyuk T.I. Research on a dc power supply system operation under a tandem train passage.
The paper presents results of research into action of a tandem train passage schedule on such parameters of a traction power supply system as the catenary voltage and current. Recommendations as for perspective voltage rise in the center of the feeder zone and the contact wire drop prevention are given.
Key words - tandem train passage, catenary voltage and current, contact wire drop prevention, feeder zone voltage rise, recommendations.
