CC BY
18
УДК 621.311
В. Г. СИЧЕНКО, Д. О. БОСИИ, В. В.БОЖКО, е. М. КОСАРЕВ, Ю. А. БОРИСОВСЬКА, Я. П. ЩЕРБАК, Б. О. БОРЩ (ДНУЗТ)
Кафедра Електропостачання залiзниць, Днтропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi акад. В. Лазаряна, вул. Лазаряна 2, Днтропетровськ, УкраТна, 49010, тел.: (056) 793-19-11, ел. пошта: elpostz0i.ua
ПОР1ВНЯЛЬНИЙ АНАЛ1З СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ДЛЯ ШВИДК1СНИХ МАГ1СТРАЛЕЙ
Вступ
У розвитку високошвидюсного залiзничного транспорту спостерiгаються цша низка тенден-цiй, серед яких можна видшити [1]:
- розширення мережi електрифiкованих ви-сокошвидкiсних мапстралей;
- збiльшення сумарно! тягово! потужносп тривалого режиму руху по!здiв;
- застосування безколекторних тягових двигушв i нашвпровщниково! силово! елемент-но! бази нового поколiння, зниження питомого енергоспоживання;
- застосування струмоприймачiв, закритих шумоподавляючими обтiчниками.
Сучасний стан електрифiкованих залiзниць обумовлюеться необхiднiстю забезпечення конкурентоспроможностi з шшими видами транспорту, як при перевезенш пасажирiв, так i при доставщ вантажiв. Разом з вщомими перевагами електрифiкованих залiзниць необхщно також забезпечувати високий рiвень комфортности i швидкостi доставки. Виршення цих за-вдань i зумовлюе впровадження швидкiсного i високошвидкiсного пасажирського транспорту, а також великовагового руху потяпв.
Як вiдомо, загальнi вимоги до систем тягового електропостачання швидюсних мапстралей (СТЕ) полягають у: забезпеченш надiйного струмознiмання i завдано! якостi електрично! енергп при живленш швидкiсного електрору-хомого складу. Пристро! тягового електропостачання також не повинш обмежувати макси-мальш швидкостi руху нижче прийнятого на дшянщ рiвня. Встановлення максимальних швидкостей руху швидкiсних потягiв по окре-мих конкретних дiлянках i перегонах юнуючих магiстралей здiйснюеться в результат комплексно! оцiнки умов допустимих швидкостей руху за станом коли i нормативам взаемодп з нею рухомого складу [2].
Досвщ експлуатацп iснуючих систем електрично! тяги показуе, що швидюсний рух до 250 км/год забезпечують рiзноманiтнi системи тягового електропостачання, як постшного, так i
змшного струму без будь-яких обмежень. Роз-виток i становлення кожно! з цих систем обу-мовлювалися рiвнем науково-технiчного про-гресу на певний перюд часу. При цьому необхщно вщзначити, що система постшного струму з моменту свое! появи фактично не змшювалася структурно, а змшювалися, в основному, елементна база i вживане устатку-вання. Система змшного струму, навпаки, з самого початку свого застосування постшно тд-даеться рiзного роду удосконаленням i полш-шенням. Можна констатувати, що, не зважаючи на задеклароваш переваги i переважаюче нинi застосування системи змшного струму, досвщ !! експлуатацп доводить, що, в цшому, вона вже не вiдповiдае сучасним вимогам. За усi роки експлуатацп i постiйно! модернiзацi! так i не були усуненi основнi недолши цiе! системи: небезпечний електромагнiтний вплив, несимет-ричне завантаження фаз, значш об'еми транзиту реактивно! енергп та iншi [3].
Звичайно, науковi дискусi! вiдносно того, яка система електрифшацп краща, ведуться давно, але детального i комплексного порiвняль-ного аналiзу донинi не виконано. Проте, при проведенш такого аналiзу потрiбно приймати до уваги, що передбачуваш переваги впровадження системи змшного струму, а саме: зниження витрати електроенерги за рахунок змен-шення втрат в контактнш мережi, скорочення капiтальних витрат за рахунок зменшення числа тягових пщстанцш, зниження витрат мiдi за рахунок зменшення перерiзу контактно! шдвю-ки не виправдалися, наприклад, в умовах Роси [4]. Як показують дослiдження, виконанi в Ев-рот, переведення електрифiкованих дiлянок постiйного струму при впровадженш швидюс-ного руху на змшний з урахуванням очшувано-го спiввiдношення витрат i корисного ефекту не мае достатшх тдстав [5]. Звiдси, перехiд вiд системи постшного струму на змшний повинен бути зважено технолопчним i доцшьно обгрун-тованим, що i показав досвщ впровадження швидюсного руху на дшянщ Москва-Санкт-
© Сиченко В. Г. та ш, 2015
Петербург [6]. В той же час, як показуе аналiз доступно! науково-техшчно! лггератури для живлення швидкiсних магiстралей зараз пере-важае застосування тяги змшного струму, як в Gвропi, так i в Ази. Такий шдхщ закрiплений i в Пам'ятцi [7], в якш наведенi норми напруги для швидкостей 250 км/год i бiльше тiльки для системи змшного струму. Для удосконалення якосп передачi енерги при швидкiсному русi залiзниць Францп, Японп i Роси використову-еться також система з автотрансформаторами 2х25 кВ. Пошук шляхiв комплексного усунення апрiорi наявних недолiкiв системи електропостачання змшного струму мае бути спрямова-ний на забезпечення симетричного розподшу тягового навантаження по фазах трансформа-торiв шдстанцп i трифазно! мережi, вiд яко! вони отримують живлення, але, як показують останнi дослiдження [8], це завдання до цього часу не виршене.
Сучаснють науково-технiчного прогресу обумовлена бурхливим розвитком силово! електронiки i комп'ютерних технологiй. Вдос-коналення системи електрично! тяги i перспек-тиви И розвитку зумовлеш безповоротним про-цесом оновлення уше! системи перетворення енерги, що витрачаеться на перевiзний процес. Застосування перетворювачiв постiйного струму в трифазний змшний струм, тиристорних перетворювачiв рiвня напруги постшного струму, створення високоекономiчних алго-ршмв комп'ютерного управлiння перетворен-ням електроенерги, замiна колекторних двигунiв постiйного струму на безколекторш асинхроннi трифазного струму, складають ос-новний напрям техшчного переозброення систем електрично! тяги i нинi широко викори-стовуються у рядi промислово розвинених кра!н. У зв'язку з цим залишаеться актуальним пошук рiшень подальшого тдвищення рiвня напруги в тяговiй мережi постiйного струму до 12, 18, 24 кВ [3, 4, 9], тобто створення бшьш ефективно! системи електропостачання постшного струму. Щцвищення рiвня напруги стае можливим за рахунок застосування i широкого впровадження перспективних видiв електрору-хомого складу з iмпульсними тиристорними перетворювачами, що дозволяють виключити жорсткий зв'язок мiж напругою в тяговiй ме-режi постiйного струму i на тяговому двигуш. При цьому електрорухомий склад розробляеть-ся на основi безколекторних тягових двигунiв
трифазного струму з живленням вщ контактно! мережi постiйного струму за допомогою авто-номних iнверторiв. На входi швертора вклю-чаеться тиристорний перетворювач, що забез-печуе узгодження з контактною мережею по рiвню напруги.
Рiзко тдвищити пропускну спроможнiсть i ефективнiсть електрично! тяги постшного струму дозволяе рiвень напруги в контактнш мережi постшного струму 24 кВ: значно збшьшити вщстань мiж пiдстанцiями, зменши-ти перерiз дротiв тягово! мережi, зменшити втрати електроенергi! в пристроях електропостачання, повшстю усунути несиметрiю живля-чо! напруги. Усе це i вiдсутнiсть iндуктивних втрат на постшному струмi може перевищити по ефективносн усi системи змiнного струму. Саме тому вщбуваеться поступова еволюцiя пiдходiв до електрифiкацi! швидкiсних магiст-ралей на змшному струмi до переходу на бшьш досконалу систему постшного струму 24 кВ [3, 10].
Мета роботи
Приймаючи до уваги вищерозглянуте необ-хщно ощнити напрямки тдвищення якосп фу-нкцiонування тягового електропостачання при застосуванш системи постшного струму тд-вищено! напруги. Оскшьки комплексний порiв-няльний аналiз рiзних систем електрично! тяги представляе складне завдання, в статп викона-ний аналiз енергетичних показникiв спожи-вання електрично! енерги в iснуючих ниш системах та пропонованш системi 24 кВ, що дозволить точшше i бiльш зважено шдходити до вибору системи електрично! тяги при впрова-дженнi швидкiсного та високошвидюсного ру-ху, а також формуванш технiчно! полiтики при розвитку електрифшованих залiзниць.
Методика розрахунку
Розрахунок централiзованих систем тягового електропостачання постшного та змшного струму проводився за допомогою методики ро-зрахунку миттевих схем з використанням ана-лггичних функцiй опору [11]. Вщповщно до дано! методики необхщно визначити функцiю опору (1-2) для схеми живлення кожно! мiжпiд-станцiйно! зони, яка фiзично визначае законо-мiрнiсть змiни опору для дано! схеми.
Для вузлово! схеми живлення:
© Сиченко В. Г. та ш, 2015 ISSN2307-4221 Електрифтащя транспорту, № 10. - 2015.
f (x) = r0 x <
f
x -
L + LC 2LLc
x2, 0 < x <LC;
Li x-
L
C
L - x2
(1)
C
Для схеми живлення з повним паралельним з'еднанням проводiв контактно! мережi двох колш
2
L - Lc L(L-LC )
LC < x < L.
f (x) = ro x<
x----, 0 < x <Lei;
2L 2LC1
2 2 2 x - 2Lex + LeLei Lex - Leix
2LC - 2LC1
2L(Le - Lei)
2 2 2 x - 2LC2x + LCLC2 LCx - LC2x
2Le -2Lc2 2L(LC -LC2) (L - x) • (LLe2 - 2Lx + Lc2 x)
2L(L - Le2)
Lei < x < Lc ;
Le < x<Lc2; Le2 < x < L.
(2)
де ro - питомий опiр тягово1 мережi;
L - вiдстань мiж тяговими пiдстанцiями;
Lei - вiдстань до першого ППС;
Le - вщстань до ПСК;
Lc2 - вщстань до другого ППС.
При необхщносп споживання задано! поту-жностi в довшьнш точцi тягово! мережi струм електровоза буде збшьшуватись на величину, що визначае необхiднi для передачi ц1е1 потуж-ностi втрати, вщносно струму, визначеного для номiнально1 напруги. Таким чином, при спожи-ванш постiйно1 потужностi в будь-якiй точщ тягово! мережi, необхiдно розрахувати струм електрорухомого складу (ЕРС) (3).
струму ЕРС та функци опору визначае втрати напруги в тяговш мережа
Ue (x) = иШ-1 (x) • f (x)
(4)
За отриманими формулами функцш опору f (x) можна визначити втрати потужносп в контактнiй мереж^ як добуток квадрату струму електровозу на вщповщну функцiю опору, тоб-то:
ДР = I(x)2 • f (x).
(5)
I (x) = ■
Um -yjЦЩ - 4f (x)Р 2f (x)
(3)
де Цш - напруга на шинах тягово! тдстан-
цй';
f (x) - функцiя опору; Р - потужнiсть ЕРС.
Для визначення напруги на струмоприймачi скористаемось формулою (4), в якш добуток
Для розрахунку автотрансформаторно! си-стеми тягового електропостачання змшного струму 2^25 кВ використовувалась методика розрахунку розподшених систем живлення. Зпдно з даною методикою необхiдно визначити функцiю опору, враховуючи внутрiшнiй опiр тягових шдстанцш та лiнiйних автотрансфор-маторiв. Стосовно до прийнято! розрахунково! дiлянки, отр кожно! ланки мiж тяговою шдстанщею та найближчим автотрансформатором або мiж сусiднiми автотрансформаторами, може бути виражений ушверсальною формулою:
Ri (x ) = •
р + r0 •((i - i)L - x), 0 < x < (i - i)L; p + r0 •(x-(i -i)L), (i -i)L < x < (N-i)L.
(6)
де p - еквiвалентний внутрiшнiй опiр тягово! шдстанциУ автотрансформатора;
© Сиченко В. Г. та ш., 20i5
N - загальна кшьюсть тягових шдстанцш та лшшних автотрансформаторiв на розрахунко-вiй дiлянцi.
2
2
Для випадку ряду тягових шдстанцш та ав-тотрансформаторiв загальна функщя опору f (х) визначасться як результуючий опiр усiх ланок схеми замщення для дано! координати х , а саме:
/ (х) =
1
к * (х)
(7)
Для випадку стабшзаци електрорухомим складом споживано! потужностi використо-вусться формула (3). Визначення напруги на струмоприймачi ЕРС та втрат потужносп ви-конуеться вiдповiдно до формул (4) та (5).
Слщ зауважити, що для спрощення розраху-нюв, напруга на шинах тягових шдстанцш приймалась однаковою i рiвною номшальному значенню для вщповщно! системи тягового
електропостачання. Розрахунки проводились за умови руху ЕРС в режимi тяги, з усталеною швидкiстю без урахування розгону, вибiгу та гальмування. Профшь та план коли приймався прямолшшним. При цьому до уваги прийма-лось, що швидкiснi по!зди внаслiдок великого опору руху споживають максимальний струм незалежно вiд профiлю практично весь час руху по дшянщ [12]. Для системи змшного струму 2^25 вщстань мiж автотрансформаторами приймалась однаковою. При розрахунках енер-гетичних показникiв порiвнюваних систем тягового електропостачання враховувались одна-ковi показники споживано! потужносп при рiз-них рiвнях живлячо! напруги сучасним швидкi-сним електрорухомим складом [13-15]. До розгляду приймалась реальна дшянка електри-фшовано! залiзницi постiйного струму.
Розрахунковi схеми для порiвняльного аналiзу
1. Система тягового електропостачання постшного струму 3 кВ. нд
Вузоп I грень 1ларюнове
Синельникове
ПСК Хорошеве
Роздори
Письмена
Ульятвка
Чаплино
ПСК Вишневецьке
ПСКТерса
3,9 3 5,3 5,9 5,5 5.6 Ы 6А ЗА 5,1 3,9 5,1 3,9 1,9 3,9 4,9 5,5 5,1 5 5 6,7 8,6 6,1 4,5 <>,5
■---7 е--7 е----7'-><—><■-,<-
ПСК Краснощокове
Демурто
ПСК П росяна
Рис. 1. Розрахункова схема постшного струму 3 кВ
Напруга на шинах тягових шдстанцш 3300 В; Тип тягово! мережк М120+2МФ-100+А185+Р65.
2. Система тягового електропостачання змшного струму 25 кВ нд
Демур[но
Синельникове
Упьяшвка
ПСК 1л= фюкове ПСК Герса пскч аплино
18,1 21,6 26 29,6 2й,3 15,1
1 И 1
Рис. 2. Розрахункова схема змшного струму 25 кВ
Напруга на шинах тягових шдстанцш 27500 В; Тип тягово! мережк ПБСМ95+МФ-100+Р65. 3. Система тягового електропостачання змшного струму 2^25 кВ
© Сиченко В. Г. та ш, 2015
нд
В у зол
Письмена
Демуршо
7i,5 -7 У 60,2
Рис. 3. Розрахункова схема змiнного струму 2*25 кВ
Напруга холостого ходу тягових шдстанцш 27600 В; Тип тягово! мережа ПБСМ95+МФ-100+А185+Р65; Тип тягових трансформатор1в: ОРДНЖ-16000/110-76 У1; Тип автотрансформато-р1в: А0МНЖ-10000/55-76 У1; Вщстань м1ж автотрансформаторами: 13,5 км. 4. Система тягового електропостачання постшного струму 24 кВ нд
В у зол
Синельникове
Демур1но
ПСК 1ларюнове ПСКТерса ПСКЧэплино
18,1 21,6 26 29,6 2i3 15,1
✓ / 1 1
Рис. 4. Розрахункова схема постшного струму 24 кВ
Напруга на шинах тягових шдстанцш: 24000 В; Тип тягово! мсрсяа: М95+МФ-100+Р65.
Результати розрахунк^в
За результатами розрахунюв для напрямку слщування НД Вузол - Демуршо побудоваш графши напруги на струмоприймач1 ЕРС (рис. 5) та миттевих втрат потужносп за час руху розрахунковою зоною (рис. 6). Результати роз-рахунюв зведеш у таблицю 1.
и. В 3300
3100
26300 - •
25900
40 fifl SO б. СТЕ 25 кВ
40 fiO 8(1 а. СТЕ 3 кВ
и. В
27500
27100 26700 -26300 -25900
Хлаа^АААААУ
+
г
L. км
-1
о
20
40 60 80 100
в. СТЕ 2x25 кВ
t
120 140
© Сиченко В. Г. та ш, 2015
Рис.
40 60 80
г. СТЕ 24 кВ 5. Напруга на струмоприймачi ЕРС
¿.. км
40 «п ЯП 1 по а. СТЕ 3 кВ
ЛР. кВт
700 т
X) 4П 60 ЯО 100 190 140
б. СТЕ 25 кВ
\Р. кВт
300 1
250 ■
200 ■
150 •
100 -
50 ■
0 ■
40 60 ЙО 100 в. СТЕ 2x25 кВ
40 60 «О 100 г. СТЕ 24 кВ Рис. 6. Втрати потужностi
Таблиця 1
Результата мор1вмяльми\ розрахуншв систем тягового електропостачання
Рщ струму Постшний струм Змшний струм
СТЕ 3 кВ 24 кВ 25 кВ 2х25 кВ
Параметр и, в ли, в и, в ли, в и, в ли, в и, в ли, в
М 2956,0 344,0 23752,9 247,3 26646,8 949,7 27156,7 343,3
тш 2515 0 23580 0 26080 0 27040 0
тах 3300 785 24000 420 27500 1420 27500 460
АРсер, кВт 1204,3 104,3 342,7 204,6
Висновки
При прийнятих умовах за результатами про-ведених розрахунюв можна вказати на наступ-не:
- Система тягового електропостачання пос-тшного струму 24 кВ мае кращ1 показники по режиму напруги в тяговш мережц
- Система тягового електропостачання пос-тшного струму 24 кВ забезпечуе найменш1 втрати потужносп в тяговш мережг
Сучасний етап розвитку силово! електрошки та комп'ютерних технологш ставлять актуальне питання щодо техшчно! перебудови систем тягового електропостачання та електрорухомого складу. Для побудови високошвидюсних мапс-тралей з1 швидюстю руху 400 км/год найбшьш перспективною е система електропостачання постшного струму 24 кВ розподшеного типу.
При впровадженш швидюсного та високош-видюсного руху, а також формуванш техшчно! полггики для розвитку систем електропостачання електрифшованих зал1зниць необхщне
© Сиченко В. Г. та ш, 2015
проведення комплексного техшко-
економiчного аналiзу з урахуванням сучасних
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Блохш С.П. Високошвидшсний наземний транспорт свггу [Текст]: тдручник / С.П. Блохш, О.М. Пшшько. - Дтпропетровськ: Вид-во Дшпро-петр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна, 2009.- 240 с.
2. Сиченко В.Г. Електропостачання швидшсних та високошвидк1сних мапстралей// Украшсьш зал1з-нищ. № 5-6 (23-24) - 2015, - с. 32-39.
3. Перспектива разработки системы электрической тяги постоянного тока повышенного напряжения 24 кВ для скоростной магистрали Москва-Екатеринбург / Б.А. Аржанников, А.Т. Бурков, А.Г. Галкин, В.А. Мансуров, И.О. Набойченко // Трен-ды.События.Рынки. 2012, №7, с. 48-50.
4. Курбасов А.С. Система електрической тяги XXI века.// Железные дороги мира. - 1999. - № 4. -С. 19-22.
5. О переходе с постоянного тока на переменный. // Железные дороги мира. - 2013, № 6, с. 68-71.
6. Котельников А.В. К вопросу о выборе системы тягового электроснабжения при организации регулярного скоротного сообщения на линии Санкт-Петербург-Москва // Токосъем и тяговое электроснабжение при высокоскоростном движении на постоянном токе.: Сб. научн. тр. ОАО ВНИИЖТ. - М.: Интекст, 2010. с. 5-12.
7. ОСЖД Р-610/7 «Общие технические требования к системам тягового электроснабжения постоянного и переменного тока скоростных и высокоскоростных линий». 12 с.
8. Электромагнитные процессы в системах энергоснабжения железных дорог переменного тока / А.Б. Косарев, Б.И. Косарев, Д.В. Сербиненко. М.: ВМГ-Принт, 2015. - 349с.
9. Бадер М.П. Концепция обновления и перспективы технического развития систем тягового электроснабжения / М.П .Бадер, В.Г. Сыченко // Техшч-на електродинамжа, Темат. вип. Силова електрошка та енергоефектившсть, Ч. 2., 2009. - с. 88-93.
10. Хананов В.В., Бурков А.Т., Барч Д.В. Нововведения и инновационные процессы в тяговом электроснабжении.// Транспорт Российской Федерации. 2012, № 6, с. 34-39.
11. Босий, Д. О. Методика розрахунку миттевих схем системи тягового електропостачання для спо-живання постшно! потужносп [Текст] / Д. О. Босий // Електрифжащя транспорту. - 2014. - № 8. - С.15-25.
12. Марский В. Е. Подготовка тягового электроснабжения для организации скоротного движения на линии Санкт-Петербург-Москва / Марский В. Е. //Токосъем и тяговое электроснабжение при высокоскоростном движении на постоянном токе.: Сб. научн. тр. ОАО ВНИИЖТ. - М.: Интекст, 2010. с. 38-45.
13. Высокоскоростной поезд Velaro для России./ А. Липп и др.// Железные дороги мира. - 2009. - №
© Сиченко В. Г. та ш, 2015
досягнень науки та розвитку техшки.
REFERENCES
1. Blokhin Ye.P., Pshin'ko O.M. Vysokoshvyd-kisnyy nazemnyy transport svitu [High speed Surface Transportation of the world]. Dnipropetrovsk, DNURT Publ., 2009. 240 p.
2. Sychenko V.G. Elektropostachannya shvyd-kisnykh ta vysokoshvydkisnykh mahistraley [Power supply of high-speed railways]. Ukrayins'ki zaliznytsi -Ukrainian railways, no. 5-6, 2015, pp. 32-39.
3. Arzhannikov B.A., Burkov A.T., Galkin A.G., Mansurov V.A., Naboychenko I.O. Perspektiva raz-rabotki sistemy elektricheskoy tyagi postoyannogo toka povyshennogo napryazheniya 24 kV dlya skorostnoy magistrali Moskva-Ekaterinburg [Prospects for the development of electric traction DC high voltage 24 kV for the highway from Moscow to Yekaterinburg]. Trendy.Sobytiya.Rynki - Trends. Developments. Markets,, no. 7, 2012, pp. 48-50.
4. Kurbasov A.S. Sistema elektricheskoy tyagi KhKhI veka [Electric traction system of the XXI century]. Zheleznye dorogi mira - Railways of the World, 1999, no. 4, pp. 19-22.
5. O perekhode s postoyannogo toka na peremen-nyy [On the transition from DC to AC]. Zheleznye dorogi mira - Railways of the World, 2013, no. 6, pp. 68-71.
6. Kotel'nikov A.V. K voprosu o vybore sistemy tyagovogo elektrosnabzheniya pri organizatsii reg-ulyarnogo skorotnogo soobshcheniya na linii Sankt-Peterburg-Moskva [On the selection of tractive power at the organization of regular skorotnogo posts on the line St. Petersburg-Moscow]. Tokos"em i tyagovoe elektros-nabzhenie pri vysokoskorostnom dvizhenii na postoyan-nom toke - Current collection and traction power supply during high-speed driving at a constant current, 2010, pp. 5-12.
7. OSZhD R-610/7 Obshchie tekhnicheskie trebo-vaniya k sistemam tyagovogo elektrosnabzheniya post-oyannogo i peremennogo toka skorostnykh i vyso-koskorostnykh liniy [General technical requirements for traction power supply AC and DC high-speed and highspeed lines]. 12 p.
8. Kosarev A.B., Kosarev B.I., Serbinenko D.V. Elektromagnitnye protsessy v sistemakh energosnab-zheniya zheleznykh dorog peremennogo toka [Electromagnetic processes in the power supply systems of railways AC]. Moscow, VMG-Print Publ., 2015. 349 p.
9. Bader M.P., Sychenko V.G. Kontseptsiya ob-novleniya i perspektivy tekhnicheskogo razvitiya sistem tyagovogo elektrosnabzheniya [The concept of renovation and technological development prospects traction power supply systems]. Tekhnichna elektrodynamika -Technical electrodynamics, 2009, pp. 88-93.
10. Khananov V.V., Burkov A.T., Barch D.V. No-vovvedeniya i innovatsionnye protsessy v tyagovom elektrosnabzhenii [Innovation and innovation processes in traction power]. Transport Rossiyskoy Federatsii -Transport of the Russian Federation, 2012, no. 6, pp.
1. - С. 36-50.
14. Четырехсистемный электровоз большой мощности Еш^рпШег ES64F4. // Железные дороги мира. - 2006. - № 12. - С. 30-39.
15. Развитие пассажирского подвижного состава для обычных линий.// Железные дороги мира. -2009. - № 9. - С. 31-38.
Надшшла до друку 01.12.2012.
34-39.
11. Bosyy, D. O. Metodyka rozrakhunku myt-tyevykh skhem systemy tyahovoho elektropostachannya dlya spozhyvannya postiynoyi potuzhnosti [The method of calculation schemes instant traction system power consumption constant power]. Elektryfikatsiya transport - Electrification of transport, 2014, no. 8, pp. 15-25.
12. Marskiy V. E. Podgotovka tyagovogo elektros-nabzheniya dlya organizatsii skoroctnogo dvizheniya na linii Sankt-Peterburg-Moskva [Preparation of traction power supply for high-speed traffic on the line St. Petersburg-Moscow]. Tokos"em i tyagovoe elektrosnab-zhenie pri vysokoskorostnom dvizhenii na postoyannom toke - Current collection and traction power supply during high-speed driving at a constant current, 2010, pp. 38-45.
13. Vysokoskorostnoy poezd Velaro dlya Rossii [High-speed train Velaro for Russia]. Zheleznye dorogi mira - Railways of the World, 2009, no.1, pp. 36-50.
14. Chetyrekhsistemnyy elektrovoz bol'shoy moshchnosti EuroSprinter ES64F4 [Four-sysytem high power electric locomotive EuroSprinter ES64F4]. Zheleznye dorogi mira - Railways of the World, 2006, no. 12, pp. 30-39.
15. Razvitie passazhirskogo podvizhnogo sostava dlya obychnykh liniy [The development of passenger rolling stock for conventional lines]. Zheleznye dorogi mira - Railways of the World, 2009, no. 9, pp. 31-38.
Внутршнш рецензент Гетьман Г. К. Зовшшнш рецензент Панасенко М. В.
Впровадження швидюсного, високошвидюсного пасажирського руху та великовагового вантажного ру-ху поíздiв зумовлено необхщшстю забезпечення конкурентоспроможносп залiзничного транспорту з шши-ми видами. Детального i комплексного порiвняльного аналiзу якосп функцюнування iснуючих систем еле-ктрифiкацií донинi не виконано. Вщомий досвiд переведення електрифiкованих дiлянок постшного струму при впровадженнi швидкiсного руху на змшний з урахуванням очкуваного спiввiдношення витрат i корис-ного ефекту не мае достатнiх пщстав.
В статтi ставиться завдання аналiзу енергетичних показникiв споживання електричноí енергп в юную-чих нинi системах електрифкаци залiзниць та пропонованiй системi постiйного струму 24 кВ, що дозволить точнiше i бтьш зважено пiдходити до вибору системи.
Дослщження проводились на пiдставi методики розрахунку миттевих схем з використанням аналiтичних функцiй опору, з врахуванням режиму стаб^зацп електрорухомим складом споживано'! потужностi, та до уваги приймалось, що швидюсш по'зди внаслiдок великого опору руху споживають максимальний струм незалежно вщ профiлю практично весь час руху дшянкою.
Отриманi результати розрахунюв вказують на те, що система тягового електропостачання постшного струму 24 кВ мае найкращi показники по режиму напруги в тяговш мережi та забезпечуе найменшн втрати потужносп в тяговiй мережi за шших рiвних умов.
Ключовi слова: електрична тяга, постшний струм, змшний струм, швидюсш магiстралi, методика розрахунку миттевих схем, аналiтичнi функцп опору, споживання постiйноí потужностi.
УДК 621.311
В. Г. СЫЧЕНКО, Д. А. БОСЫЙ, В. В БОЖКО, Е. Н. КОСАРЕВ, Ю. А. БОРИСОВСКАЯ, Я. П. ЩЕРБАК, Б. О. БОРЩ (ДНУЖТ)
Кафедра Электроснабжение железных дорог, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени акад. В. Лазаряна, ул. Лазаряна 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел.: (056) 793-19-11, эл. почта: elpostz0i.ua
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ СКОРОСТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ
© Сиченко В. Г. та ш., 2015
Внедрение скоростного, высокоскоростного пассажирского движения и тяжеловесного грузового движения поездов обусловлено необходимостью обеспечения конкурентоспособности железнодорожного транспорта с другими видами. Детального и комплексного сравнительного анализа качества функционирования существующих систем электрификации до сих пор не выполнено. Известный опыт перевода электрифицированных участков постоянного тока при внедрении скоростного движения на переменный с учетом ожидаемого соотношения затрат и полезного эффекта не имеет достаточных оснований.
В статье ставится задача анализа энергетических показателей потребления электрической энергии для существующих сейчас систем электрификации железных дорог и предлагаемой системе постоянного тока 24 кВ, что позволит более точно и более взвешенно подходить к выбору системы.
Исследования проводились на основании методики расчета мгновенных схем с использованием аналитических функций сопротивления, с учетом режима стабилизации электроподвижным составом потребляемой мощности, и во внимание принималось то, что скоростные поезда вследствие большого сопротивления движению потребляют максимальный ток независимо от профиля практически все время движения по участку.
Полученные результаты расчетов указывают на то, что система тягового электроснабжения постоянного тока 24 кВ имеет лучшие показатели по режиму напряжения в тяговой сети и обеспечивает наименьшие потери мощности в тяговой сети при прочих равных условиях.
Ключевые слова: электрическая тяга, постоянный ток, переменный ток, скоростные магистрали, методика расчета мгновенных схем, аналитические функции сопротивления, потребление постоянной мощности.
UDC 621.311
V. G. SYCHENKO, D. O. BOSIY, V. V BOZHKO, YE. M. KOSAREV, YU. A. BORYSOVS'KA, YA. P. SHCHERBAK, B. O. BORSHCH (DNURT)
Department of Power supply of Railways, Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after academician V. Lazaryan, 2 Lazaryan Street, Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel.: (056) 793-19-11, e-mail: [email protected]
The introduction of high-speed, high-speed passenger traffic and heavy freight trains due to the need to ensure the competitiveness of rail with other modes of transport. Detailed and comprehensive comparative analysis of the quality of the functioning of existing systems, electrification has not yet been fulfilled. Known transfer experience electrified sections of DC in the implementation of high-speed traffic on the variables with the expected cost-beneficial effect has not been substantiated.
The article aim is to analyze the energy consumption rates of electricity to currently existing railway electrification systems and the proposed system, the DC 24 kV, which will allow more accurate and more balanced approach to the selection system.
Studies were conducted on the basis of the calculation method of instant schemes using analytic functions of resistance, taking into account the mode of stabilization of electric rolling power consumption, and taken into account the fact that high-speed trains because of the large resistance to movement consume a maximum current regardless of the profile of almost all travel on the site.
The results of calculations indicate that the system of traction power supply 24 kV DC has the best indicators of the voltage mode in traction network and provides the lowest power loss in traction network, ceteris paribus.
Keywords: electric traction, direct current, alternating current, high speed railway, instant schemes calculation methodic, analytic functions of resistance, consuming of constant power.
Внутренний рецензент Гетьман Г. К.
Внешний рецензент Панасенко Н. В.
COMPARATIVE ANALYSIS OF ELECTRICITY FOR HIGHSPEED RAILWAYS
Internal reviewer Getman G. K.
External reviewer Panasenko M. V.
© Сиченко В. Г. та ш., 2015
