CC BY
1
Михайлов Михаил Сергеевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.
Тел.: +7(999) 459-19-52.
E-mail: mikhailovms54@gmai 1 com
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Сидоров, О. А. Исследование токоприемников электроподвижного состава, оснащенных внутри-пружинными пневмоэлементами в каретках / О. А. Сидоров, М. С. Михайлов. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2024. -№ 1 (57).-С. 10-22.
Mikhailov Mikhail Sergeevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Postgraduate student of the department «Electric power supply of railways», OSTU.
Phone: +7 (999)459-19-52.
E-mai I: mikhai lovms54@gmai I .com
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Sidorov O A., Mikhailov M.S. Research of electric rolling stock pantographs equipped with intra-spring pneumatic elements in the panhead suspension. Journal of Transsib Railway Studies, 2024, no. 1 (57), pp. 10-22 (In Russian)
УДК 621.332:3(07)
А. А. Косяков1, Ю. А. Кочунов2
"Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), г. Екатеринбург,
Российская Федерация;
2Общество с ограниченной ответственностью «НЛП «ЭЛЕКТРОМАШ», г. Екатеринбург,
Российская Федерация
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЯДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТНЫХ КРОНШТЕЙНОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ 6-10 кВ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И ПРОДОЛЬНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Аннотация. На железнодорожном транспорте одним из потребителей I категории по надежности является воздушная линия сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), в качестве резерва используется линия продольного электроснабжения (ПЭ). Электропитание СЦБ и ПЭ осуществляется по проводам воздушной линии электропередачи (ВЛ) напряжением 6 ¡0 кВ. ВЛ располагаются как на отдельно стоящих опорах, так и на опорах контактной сети с полевой стороны опоры. В качестве поддерживаюгцих конструкций применяются металлические или деревянные траверсы и кронштейны с изоляторами. Одной из причин выхода из строя ВЛ является перекрытие изоляторов из-за индуктивных и грозовых перенапряжений. С целью повышения надежности предлагается в качестве поддерживающих конструкций использовать кронштейны, выполненные из полимерных композитных материалов (ПКМ). Данные конструкции выполнены из изоляционного материала и не требуют применения дополнительных изоляторов. Их электрическая прочность в несколько раз больше, чем у традиционных фарфоровых и стеклянных изоляторов, применяемых на ВЛ 6 10 кВ. В связи с этим появился вопрос о принципах работы кронштейнов из ПКМ при возникновении перенапряжений.
В работе рассмотрены принципы возникновения перенапряжений, представлены отечественные устройства защиты ВЛ от перенапряжений, их характеристики. Рассмотрена работоспособность кронштейнов, выполненных из полимерных композитных материалов, при возникновении импульсного перенапряжения и прямого удара молнии в воздушную линию электропередачи напряжением а 10 кВ устройств СЦБ и продольного электроснабжения железных дорог.
Актуальность работы обусловлена новизной объекта техники полимерного композитного кронштейна линий электропередачи: в современной нормативной документации особенности эксплуатации изоляции такого вида электротехнического оборудования почти не рассматриваются.
Исследование полимерных композитных кронштейнов выполнено опытным способом в лаборатории техники высоких напряжений Уральского государственного университета путей сообщения с использованием генератора импульсных напряжений. Результатом работы стали выводы по увеличению надежности воздушной линии СЦБ и ПЭ при эксплуатации кронштейнов, выполненных из полимерных композитных материалов.
Ключевые слова: прямой удар молнии, импульсное напряжение, разряд, защитное устройство, полимерный композитный материал, кронштейн.
22 ИЗВЕСТИЯ Транссиба Щ^И ЯШ (57 —2024- I
== ■
Aleksey A. Kosyakow1, Yuriy A. Kochunovv2
'Ural State University of Railway Transport (USURT), Ekaterinburg, the Russian Federation;
2«NPP «ELEKTROMASH» company, Ekaterinburg, the Russian Federation
CHARACTERISTICS FOR POLYCOMPOSITE BRACKETS 6-10 kV FOR DIRECT ELECTRIC SUPPLY OF RAILWAYS
Abstract. In railway transport, one of the consumers of category I in terms of reliability is the overhead signaling, centralization and interlocking (SCB) line; the non-traction power supply line is used as a reserve. The power supply of the signaling and control devices is carried out through the wires of an overhead power line (OHL) with a voltage of 6 - 10 kV. Overhead lines are located both on free-standing supports and on contact network supports, on the field side of the line. Metal or wooden traverses and brackets with insulators are used as supporting structures. One of the reasons for the failure of overhead lines is the overlap of insulators due to inductive and lightning overvoltages. In order to increase reliability, it is proposed to use brackets made of polymer composite materials (PCM) as supporting structures. These structures are made of insulating material and do not require the use of additional insulators. Their electrical strength is several times greater than that of traditional porcelain and glass insulators used on 6 - 10 kV overhead lines. In this regard, the question arose about the principles of operation of PCM brackets in the event of overvoltages.
The work drpicts the principles of the occurrence of overvoltages, presents Russian made devices for protecting overhead lines from overvoltages, and their characteristics. The performance of brackets made of polymer composite materials is considered in the event of a impulse overvoltages and a direct lightning strikes into an overhead power line with a voltage of 6 10 kV for signaling devices and non-tracktion power supply railway lines.
The relevance of the work is due to the novelty of the technical object the polymer composite bracket for power lines: in modern regulatory documentation, the operating features of the insulation of this type of electrical equipment are almost not considered.
The study of polymer composite brackets was carried out experimentally in high voltage laboratory of the Ural State University of Transport with use of a pulse voltage generator. The rest tit of the work are conclusions on increasing the reliability of the SCB and non-traction power supply lines with use of brackets made ofpolymer composite materials.
Keywords: bracket, direct lightning.strike, discharge, protective device, surge voltage.
В электросетевом комплексе России большую протяженность имеют воздушные линии (ВЛ) напряжением 6 - 10 кВ. В последние годы особое внимание уделяется защите BJI от импульсных перенапряжений (ИП) и прямых ударов молнии (ПУМов), последствия которых приводят к не восстанавливаемому пробою или перекрытию изоляции, повреждению оболочки самонесущих изолированных проводов (СИПов), а далее - к перерыву питания потребителей и дополнительным расходам на восстановительные работы. Литературный обзор показал, что эта проблема актуапьна во всем мире [1 - 9].
Защита от перенапряжений основана на нескольких принципах:
1) ограничение числа режимов, в которых могут возникнуть опасные перенапряжения, за счет использования схемных мероприятий;
2) ограничение амплитуд установившихся перенапряжений, что приводит к снижению перенапряжений в переходных режимах;
3) ограничение с помощью аппаратных средств.
Под аппаратным средством понимается устройство, устанавливаемое рядом с защищаемым оборудованием, и при возникновении перенапряжения это устройство шунтирует защищаемый объект. В качестве таких аппаратов могут использоваться разрядники, ограничители перенапряжения и гибридные цепи.
Принцип действия защитного аппарата состоит в том, что он предотвращает появление на электроустановке импульсов перенапряжения, опасных для ее изоляции, и не препятствует работе электроустановки при рабочем напряжении.
Для предупреждения перенапряжений на защищаемом объекте и его повреждения вольт-секундная характеристика защитного аппарата (рисунок I, кривая 1) должна лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемого объекта (кривая 2). Если это требование выполняется, то появление опасных перенапряжений невозможно, так как при набегании импульсов напряжения (кривая 3) происходит пробой защитного аппарата со срезом
ШЦВ7) —мал gg= ИЗВЕСТИЯ Транссиба 23
_ =
напряжения в точке А. Если аппарат защиты отсутствует, то произойдет пробой изоляции объекта в точке Б. Вслед за импульсным током через защитный аппарат протекает сопровождающий ток, а на защитном аппарате появляется остаточное напряжение (Уост. При работе защитного аппарата необходимо погасить сопровождающий ток в первый переход через ноль, иначе может произойти отключение установки защитой. В соответствии с этим можно сформулировать требования, предъявляемые к аппарату защиты: вольт-секундная характеристика защитного аппарата должна быть ниже, чем у защищаемого объекта; защитный аппарат должен иметь определенную гарантированную электрическую прочность; остаточное напряжение на защитном аппарате, характеризующее его ограничивающую способность, не должно превышать значений, опасных для изоляции оборудования; сопровождающий ток должен отключаться за время, меньшее, чем время срабатывания защиты; защитный аппарат должен допускать большое количество срабатываний без осмотра и ремонта и быть безопасным для окружающего оборудования.
и, кВ 2 1 А ) ъ/
С/ном УЛ V и ОСТ
Рисунок I - Принцип действия защитного аппарата: I - характеристика защитного аппарата, 2 - характеристика защищаемого объекта; 3 - волна перенапряжения, 4 - срезанная волна перенапряжения;
II - испытательное напряжение, кВ; (Уном - номинальное напряжение электроустановки, кВ; 11ж, - остаточное напряжение на электроустановке после срабатывания защитного аппарата, кВ, / - время, с
Как уже было отмечено, одним из видов защиты от перенапряжения является использование на ВЛ разрядников: трубчатых, вентильных, длинноискровых и мультикамерных. В источниках [10-12] достаточно подробно рассмотрены принципы работы разрядников, способы их крепления, методы защиты. Но необходимо отметить, что в любом случае происходит пробой искрового промежутка между токоведущей и заземленной частями защищаемого объекта.
На ВЛ нетягового электроснабжения железнодорожного транспорта разрядники устанавливаются по одному на траверсе с чередованием фаз - по такому же принципу, как и ЛЭП 6 - 10 кВ электросетевого комплекса ПА О «Россети» [10].
Однако стоит заметить, что воздушные линии 6 - 10 кВ, питающие устройства сигнализации, централизации, блокировки железной дороги и линии продольного электроснабжения нетяговых потребителей, могут располагаться на опорах контактной сети на кронштейнах.
В настоящее время кронштейны изготавливаются из металла, дерева и полимерных композитных материапов. Причем деревянные кронштейны и кронштейны из ПКМ являются диэлектриками и не имеют по всей поверхности заземленной части, к которой можно было бы присоединить разрядник. В связи с этим нужно решить задачу о защите ВЛ 6 - 10 кВ с использованием изоляционных поддерживающих конструкций.
Кронштейны ВЛ СЦБ и ПЭ крепятся на опоре контактной сети к общему заземлителю, т. е. все устройства заземлены на одну точку. Рассмотрим использование металлического кронштейна с изоляторами группового троса заземления (рисунок 2).
24 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(57) ШШ2ЩШ
^ _—: I
Опора Трос хиеишния
О
о
т
Г-"5
Иэояяпср 'у-
■ - / \Р0Я1Я
крошшвеии /
О
о
П1
о
РоЯ»яДнщ
Вариан» 1
Рисунок 2 - Варианты перекрытия изоляции воздушной линии с использованием разрядников на мегаллических кронштейнах ВЛ СЦБ и ПЭ
В данном случае чередование разрядников по фазам неэффективно, что объясняется такими факторами:
1) прямой удар молнии в контактную сеть. При этом возможны перекрытия изоляции контактной сети и перемещение разряда на кронштейн. Так как разрядник находится на дальней фазе, на фазах А и В может образоваться междуфазное короткое замыкание (МФ КЗ);
2) протекание разряда по тросу заземления будет аналогично ПУМу в контактную сеть;
3) ПУМ в фазе С при установке разрядника в фазе А может вызвать МФ КЗ на фазах С и В;
4) при ПУМе в фазе А или С возможен пробой изоляции, но при этом не возникнет МФ КЗ, так как на фазе В установлен разрядник.
Такое положение подтверждается применением устройства защиты от атмосферных перенапряжений (УЗД), представленном на рисунке 3. Принцип работы подобных УЗД основан на создании МФ КЗ и отключения линии, что нежелательно для устройств СЦБ, при этом защита изоляторов от пробоя не обеспечивается [13].
Из изложенного следует, что установка разрядников с чередованием фаз неэффективно защищает ВЛ СЦБ от перенапряжений, так как линия может отключиться от МФ КЗ. Использование разрядников на каждой фазе невыгодно экономически. Поэтому оптимальным вариантом для воздушной линии устройств СЦБ и ПЭ, расположенной на опорах контактной сети железных дорог, является применение одного разрядника на центральной фазе и использование транспозиции. Что касается метаплических кронштейнов с подвесными или штыревыми изоляторами, принцип установки разрядников подробно описан производителями. Один конец устройства крепится к стержню или серьге изолятора со стороны земли, разрядный элемент вплотную или через воздушный промежуток соединяется с проводом. Разрядники с мультикамерной системой (МКС) представлены на рисунке 4 [10].
Мультикамерные разрядники эффективнее, чем РДИПы, так как работают с большими токами, поэтому их применение на ВЛ СЦБ и ПЭ является предпочтительным. Технические характеристики этих разрядников приведены в таблице 1.
Рисунок 3 - Устройство УЗД (https://mzva.ru): 1 - перекрытие изолятора; 2 - перемещение силовой дуги, 3 - переброс дуги на соседнюю фазу; 4 - междуфазное короткое замыкание
Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
а о
Рисунок 4 - Разрядники РМКЭ-20-1У-УХЛI и РМК-20-1У-УХЛ1 системы МКС [10]
Таблица 1 - Технические характеристики разрядников системы МКС
Тип разрядника РМКЭ РМК
Класс напряжения, кВ 6- 10
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, кВ 7,2 12
Искровой промежуток, мм 60-80 40-60
Импульсное разрядное напряжение кВ, не более 120 100
Одноминутное переменное напряжение, кВ, не менее:
в сухом состоянии 40 30
под дождем 30 20
Величина ожидаемого тока КЗ сети, при котором гарантируется не менее 3,5 0,6-3
10 срабатываний, кА, не более
Выдерживаемый импульсный ток длительностью до полуспада не менее 20 30
50 мкс, не менее двух воздействий, кА
Время гашения дуги сопровождающего тока, мс, не более 10 -
Пропускная способность, Кл 2,4 -
Масса, кг 3,7 0,9
Одно из перспективных направлений по повышению надежности ВЛ СЦБ и ПЭ связано с применением кронштейнов, выполненных из полимерных композитных материалов. Такие кронштейны представляют собой изоляционно-поддерживающую конструкцию, обеспечивающую механическую и электрическую прочность линии. В качестве примера на рисунке 5 изображен полимерный кронштейн КПСИП-З-п БОРЭЛ производства ООО «НПП «ЭЛЕКТРОМАШ» [14], в таблице 2 приведены его технические параметры.
Рисунок 5 - Полимерный кронштейн КПСИП-Зп БОРЭЛ [14]
26 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ■ 2024
-
Таблица 2 - Технические характеристики кронштейна КПСИП-З-п
Параметр Нормативное значение
Прогиб, мм, не более 13
Сопротивление изоляции, не менее, Ом 1013
Длина пути утечки тока, мм 500
Кратковременное напряжение в сухом состоянии, кВ 65
Кратковременное напряжение под дождем, кВ 45
Выдерживаемое напряжение в загрязненном и увлажненном состоянии, 23
50 %-ное напряжение, кВ
Трекинг-эрозионная стойкость при 15 кВ, ч 500
Выдерживаемое импульсное напряжение с крутым фронтом, кВ 250
Адгезия защитной оболочки, баллов 1
Масса, не более, кг 25
Из данных таблицы 2 видно, что разрядные показатели кронштейна достаточно высокие (250 кВ), однако напряжение при разряде молнии может быть гораздо больше.
Рассмотрим работу ВЛ с использованием кронштейнов, выполненных из ПКМ (рисунок 6). Допустим, что ПУМ произошел на дальней от опоры фазе (вариант 3), преодолеть разряду всю длину изоляционного стержня до заземленной части достаточно трудно, поэтому перенапряжение может возникнуть на соседней фазе и вызовет МФ КЗ, в результате произойдет нежелательное отключение питания устройств СЦБ.
Рисунок 6 - Работа защиты при применении разрядника на полимерном кронштейне со стеклянным изолятором в центральной фазе
С точки зрения повышения надежности ВЛ в центральную фазу кронштейна предложено включить разрядник системы МКС с изолятором, однако данный вариант требует дополнительной проработки и анализа. В такой комбинации изолятор является дополнительной защитой фазного провода от перенапряжения. При этом возможно использование как стеклянных, так и полимерных подвесных изоляторов (рисунок 7).
Рисунок 7 - Полимерный кронштейн КГ1СИП-3 БОРЭЛ с разрядником РМКЭ-20 в исполнении со стеклянным (а) и полимерным (б) изоляторами
Для подтверждения или опровержения эффективности использования одного разрядника в средней фазе линии электропередачи 6 - 10 кВ были проведены испытания разрядных характеристик системы «разрядник - полимерный кронштейн».
Опытные испытания проводились в апреле 2021 г. в лаборатории «Техника высоких напряжений» (ТВН) Уральского государственного университета путей сообщения (УрГУПСа) с использованием четырехступенчатого генератора импульсных напряжений. Импульсные напряжения подавались на образец кронштейна с мультикамерным разрядником РМКЭ-20 (рисунок 8).
Рисунок 8 - Схемы проведения испытаний: подача напряжения на стержень (а) и на провод (б),
Ь - длина изоляционной части образца
Испытания показали следующее (таблица 3):
1) при монтаже разрядника на полимерном кронштейне разрядные напряжения системы «разрядник - полимерный кронштейн» на 10-40% превышают паспортные значения разрядных напряжений разрядника, смонтированного на заземленном металлическом кронштейне;
2) непосредственно полимерный кронштейн не защищает от перенапряжений соседние провода - при попадании молнии в провод разряд проходит на соседний провод, пробой проходит по воздуху, а не по телу изолирующей конструкции (кронштейну);
3) разрядник работает только при наличии заземления.
Таблица 3 - Результаты испытаний разрядных характеристик системы «разрядник - полимерный кронштейн»
Изоляционное расстояние стержня ¿, мм Испытание с изолятором, подача напряжения на стержень {/„„„, кВ Испытание без изолятора, подача напряжения на стержень Uma, кВ Испытание без изолятора, подача напряжения на провод (/„ми, кВ
0 130 — -
70 167 - -
90 166 - -
100 167 145 -
200 - 175 205
По результатам проведенных испытаний определено, что на полимерном кронштейне использование разрядников без их заземленной части неэффективно - необходимы разработка и применение других разрядных конструкций. Например, в грозоактивиых районах и в районах с повышенной степенью загрязнения следует использовать комбинированную изоляцию (рисунок 9) с применением ограничителей перенапряжений (ОПН) (рисунок 10).
28 ИЗВЕСТИЯ Транссиба Щ^И ЯШ (57 —2024- I
—= ■
а б
Рисунок 9 - Полимерный кронштейн КПСИП-3 БОРЭЛ в исполнении со стеклянным (а) и полимерным (о) изоляторами
Полимерные кронштейны с ОПН на ВЛ СЦБ и ПЭ можно выполнять аналогично деревянному кронштейну с трубчатыми разрядниками (рисунок 10).
2
J ) ; 1 \ < 1 ; ) 6
Рисунок 10 - Схема защиты ВЛ СЦБ и ПЭ с применением полимерных кронштейнов и ОПН: 1 - опора; 2 - полимерный кронштейн; 3 - полимерный изолятор; 4 - соединительный шлейф;
5 - металлический кронштейн; 6 - ОГ1Н
Размещение защитных аппаратов на ВЛ СЦБ и Г1Э осуществляется в соответствии с российскими государственными стандартами и стандартами предприятий электрических сетей.
На основании проведенных экспериментов и анализа возможных схем включения разрядников, полимерных кронштейнов и изоляторов определено, что установка разрядников на ВЛ СЦБ и ПЭ с чередованием по фазам недостаточно эффективна из-за возможных междуфазных коротких замыканий. Применение полимерных кронштейнов на ВЛ СЦБ и ПЭ повышает электрическую прочность воздушной линии, особенно в сочетании с изоляторами, но не защищает ВЛ от прямых ударов молнии и импульсного перенапряжения. На полимерных кронштейнах допускается применять разрядники только при их заземлении, т. е. при работе с разнопотенциальными частями ВЛ. Повысить надежность воздушной линии можно при помощи комбинированной изоляции (полимерный кронштейн и полимерные изоляторы) с применением ОПН.
Список литературы
1. Kiessling F., Puschmann R., Schmieder A., Schneider E. Contact Lines for Electric Railways: Planning, Design, Implementation, Maintenance. Erlangen : Publicis Publishing, 2018, 994 p.
2. Лукьянов, A. M. Полимерные изоляторы для устройств контактной сети / А.М.Лукьянов, Ю. Г. Чепелев. - Текст : непосредственный //Мир транспорта. - 2016 -№5 (66).-С. 56-70.
3. Каталог продукции Povverlines Group GmbH // povverlines-products.com : сайт. - Текст : электронный. - URL:http://www.powerlines-products.com/spl/spl_products.nsf/sysPages/ produktkatalog_de.html/$file/Powerlines%20Products%20Catalogue%202018%200nline.pdf (дата обращения: 12.06.2023).
4. Zielenkiewicz М., Maksimowicz Т. Lightning Protection Zones Created by Traction Construction of Railways. XXIII International Conference on Electromagnetic Disturbances, 2015, pp. 81-84.
5. Theethayi N., Liu Y., Montano R., Thottappillil R. A theoretical study on the consequence of a direct lightning strike to electrified railway system in Sweden. Electric Power Systems Research, 2005, no. 2 (74), pp. 267-280.
6. Dev P. Lightning Protection Analysis of Light Rail Transit DC Overhead Contact System. 2005 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference. Saratoga Springs, New York, 2005.
7. Ono Y., Nomura Т., Fujita H., Arai H. Estimation of Lightning Overvoltage in Signalling Equipment of Electrified Railways. Quarterly Report ofRTRI, 2017, no. 4 (58), pp. 292-297.
8. 3 Products to Consider for Railway Lightning Protection // blog.nvent.com : сайт. - Текст : электронный. - URL: https://blog.nvent.com/erico-3-products-to-consider-for-railwav-lightning-protection/ (дата обращения: 12.06.2023).
9. Solutions for Railways & Transportation Surge Protection Devices and Voltage Limiting Devices // lsp-international.com : сайт. - Текст : электронный. - URL: https://www.lsp-international.com/solutions-for-railways-transportation-surge-protection-devices-and-voltage-limiting-devices/ (дата обращения: 12.06.2023).
10. AO «НПО «Стример» // streamer.ru : сайт. - Текст : электронный. - URL: http://streamer.ru/streamer_products/lightning-protection/'induced-lightning/rdip-10-iv-uhll/ (дата обращения: 12.06.2023).
11. Подпоркин, Г. В. Современная грозозащита распределительных воздушных линий 6, 10 кВ длинно-искровыми разрядниками / F. В. Подпоркин, А. Д. Сиваев. - Текст : непосредственный // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2006. - № 1. - С. 36-42.
12. Калакутский, Е. С. Разработка и исследование длинно-искровых и мультикамерных разрядников для молниезащиты воздушных линий электропередачи 6 - 220 кВ : специальность 05.14.12 «Техника высоких напряжений» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Калакутский Евгений Сергеевич ; Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. - Санкт-Петербург, 2013. - 197 с. - Текст : не посредстве н н ы й.
13. Защита высоковольтных линий от грозовых перенапряжений // myslide.ru : сайт. -Текст : электронный. URL: https://myslide.ru/presentation/skachat-zashhita-vysokovoltnyx-linij-ot-grozovyx-perenapryazhenij (дата обращения: 12.06.2023).
14. НПП «ЭЛЕКТРОМАШ». Публикации о полимерных кронштейнах// nppem.ru : сайт. -Текст : электронный. - URL: http://nppem.ru/page-5.html (дата обращения: 12.06.2023).
References
1. Kiessling F., Puschmann R., Schmieder A., Schneider E. Contact Lines for Electric Railways: Planning, Design, Implementation, Maintenance. Erlangen : Publicis Publishing, 2018, 994 p.
30 ИЗВЕСТИЯ Транссиба Щ^И ш И ¡¡на
—= ■
2. Luk'janov A.M., Chepelev Ju.G. Polimer insulators for contact network. Mir transporta -World of Transport and Transportation, 2016, no. 5 (66), pp. 56-70 (In Russian).
3. Katalogprodukcii Powerlines Group GmbH [Production catalogue Powerlines Group GmbH], Available at: hup://www. powerlines-products.com/spl/spljDroducts. nsf/sysPages/produktkatalog_ de.html/$file/Powerlines%20Products%20Catalogue%202018%200nline.pdf (accessed 12.06.2023).
4. Zielenkiewicz M., Maksimovvicz T. Lightning Protection Zones Created by Traction Construction of Railways. XXIII InternationaI Conference on Electromagnetic Disturbances, 2015, pp. 81 -84.
5. Theethayi N.. Liu Y., Montano R., Thottappillil R. A theoretical study on the consequence of a direct lightning strike to electrified railway system in Sweden. Electric Power Systems Research, 2005, no. 2 (74), pp. 267-280.
6. Dev P. Lightning Protection Analysis of Light Rail Transit DC Overhead Contact System. 2005 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference. Saratoga Springs, New York, 2005.
7. Ono Y., Nomura T., Fujita H., Arai H. Estimation of Lightning Overvoltage in Signalling Equipment of Electrified Railways. Quarterly Report ofRTRI, 2017, no. 4 (58), pp. 292-297.
8. 3 Products to Consider for Railway Lightning Protection. Available at: https://blog.nvent.coi"n/erico-3-products-to-consider-for-railway-lightning-protection/ (accessed 12.06.2023).
9. Solutions for Railways & Transportation Surge Protection Devices and Voltage Limiting Devices. Available at: https://www.lsp-international.com/solutions-for-railways-transportation-surge-protection-devices-and-voltage-limiting-devices/ (accessed 12.06.2023).
10. AO «NPO «Strimer» [JSC «NPO «Streamer»]. Available at: http://streamer.ru/ streamerjDroducts/lightning-protectioa'induced-lightning'rdip-l 0-iv-uhl 1/ (accessed 12.06.2023).
11. Podporkin G.V., Sivaev A.D. Modern lightning protection of 6, 10 kV power lines with long-spark arresters. Elektro. Elektrotekhnika, elektroenergetika. elektrotekhnicheskaiapromyshlennost'-Electro. Electrical engineering, electric power industry, electrical industry, 2006, no. 1, pp. 36-42 (In Russian).
12. Kalakutskij E.S. Razrabotka i issledovanie dlinno-iskrovyh i mul'tikctmernyh razrjadnikov dlja molniezashhity vozdushnyh linij jelektroperedachi 6-220 kV (Development and research of long-spark and multi-chamber arresters for lightning protection of power lines 6-220 kV). Doctor's thesis, Saint-Petersburg, SPTU, 2013, 197 p. (In Russian).
13. Zashhita vysokovol'tnyh linij ot grozovyh perenaprjazhenij [High voltage lines protection from lightning overvolrages]. Available at: https://myslide.ru'presentation/skachat-zashhita-vysokovoltnyx-linij-ot-grozovyx-perenapryazhenij (accessed 12.06.2023).
14. NPP «JeLEKTROMASh». Publikacii opolimernyh kronshtejnah [NPP «ELEKTROMASH» Polimer brackets publications]. Available at: http://nppem.ru/page-5.html (accessed 12.06.2023).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Косяков Алексей Александрович
Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС).
Колмогорова ул., д. 66, г. Екатеринбург, 620034, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрические машины», УрГУПС.
Тел.:+7 (912) 677-82-33.
E-mail: kosakov@yandex ru
Кочунов Юрий Александрович
ООО «НЛП «ЭЛЕКТРОМАШ».
1-й Пятилетки пл., 1, г. Екатеринбург, 620012, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, инженер-конструктор ООО «НПП «ЭЛЕКТРОМАШ».
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Kosyakow Aleksey Aleksandrowich
Ural State University of Railway Transport (USURT).
66, Kolmogorow st., Ekaterinburg, 620034, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Electric machines», USURT.
Phone:+7 (912) 677-82-33.
E-mail: [email protected]
Kochunow Yuriy Aleksandrowich
«NPP « ELEKTROMASFI» company.
1, I -st Piatiletki sq., Ekaterinburg, 620012, the Russian Federation.
Ph D. in Engineering, engineer-designer of «NPP «ELEKTROMASH» company.
Тел.: +7 (906) 862-73-75.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Косяков, А. А. Определение разрядных характеристик полимерных композитных кронштейнов воздушных линий 6 - 10 кВ устройств автоматизации и продольного электроснабжения железных дорог / А. А. Косяков, Ю. А. Кочунов. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2024. - № i (57). -С. 22-32.
Phone: +7 (906) 862-73-75. E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kosyakow A. A., Kochunow Yu. A. Characteristics for polycomposite brackets 6 - 10 kV for direct electric supply of railways. Journal ofTranssib Railway Studies, 2024, no. 1 (57), pp. 22-32 (In Russian).
УДК 621.31 i
B. JT. Незевак
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОМОЩЬЮ УСТРОЙСТВ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы регулирования напряжения в системе тягового электроснабжения постоянного тока при помощи устройств накопления электроэнергии. Целью работы являются разработка и апробация алгоритма регулирования системы накопления электроэнергии, предназначенного для управления преобразователями. В работе предложены функциональная схема управления с регулированием по уровню напряжения, структурная схема межподстанциоиной зоны с размещением системы накопления электроэнергии на посту секционирования контактной сети и алгоритм регулирования. Апробация алгоритма регулирования устройств накопления электроэнергии выполнена в программной среде Mcttlab с помощью пакета Simscape на основе разработанной модели межподстанциоиной зоны системы тягового электроснабжения постоянного тока, содержащей переменную тяговую нагрузку, при принятых допущениях. Имитационное моделирование позволяет определить основные параметры, показатели работы системы накопления электроэнергии и качество регулирования напряжения на шинах поста секционирования при изменении электротяговой нагрузки в границах межподстанциоиной зоны. Полученные результаты позволяют перейти к отработке алгоритмов регулирования устройств накопления электроэнергии в системах тягового электроснабжения постоянного и переменного тока на основе способов, которые учитывают работу регулируемых устройств (автоматического регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций постоянного тока на основе управляемых реакторов, регулирования напряжения силовых понижающих и преобразовательных трансформаторов, резервирования мощности, вольтодобавочные устройства, статические компенсаторы и генераторы реактивной мощности, устройства продольной компенсации реактивной мощности и др.). Полученные результаты позволяют перейти к разработке инновационных систем тягового электроснабж'ения на основе высокоавтоматизированных (цифровых) тяговых подстанций.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, научный проект ЛЬ 22-29-00002, https: /rscf.ru/projeci 22-29-00002 .
Ключевые слова: система тягового электроснабжения, постоянный ток, регулирование по уровню напряжения, система накопления электроэнергии, функциональная схема регулирования, алгоритм работы, имитационная модель.
Vladislav L. Nezevak
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
MODELING OF VOLTAGE REGULATION PROCESSES IN DC TRACTION POWER SUPPLY SYSTEMS WITH THE HELP OF ELECTRICITY STORAGE DEVICES
A bs tract '/ he article discusses the issues of voltage regulation in the IX" traction power supply system using electric power storage devices. The aim of the work is to develop and test an algorithm for regulating an electric power storage system designed to control converters. The paper proposes a functional control scheme with voltage regulation, a block
32 ИЗВЕСТИЯ Транссиба Щ^И ЯШ (57 —2024- i
== ■
