CC BY
268
Техника и технологии
123
3. Calculation of Inductance / P. L. Kalantarov, L. A. Cheitlin - L. : Energoatomizdat, 1986. -488 pages.
4. Protection of a 6-35 kV Network Against Overvoltage / F. H. Halilov, G.A. Evdokunin, V. S. Polyakov et al. Edited by F. H. Halilov, G.A. Evdokunin, A. I. Tadzhibaev. - SPb., 2002. - 260 page.
5. Protection of 6-10 kV Network Against the Thunderstorm Overvoltage by Long Spark Arresters of Module Type / G. V. Podporkin, V. E. Pil-schikov, A. D. Sivaev. - SPb. : Energetik. - 2003. -№ 1. - PP. 27-29.
УДК 621.331:621.31 1
А. Н. Марикин, А. П. Самонин, В. Г. Жемчугов
Петербургский государственный университет путей сообщения
СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ ИНТЕНСИВНОМ ДВИЖЕНИИ ПОЕЗДОВ
При увеличении веса, скорости и интенсивности движения поездов требуется усиление действующих линий постоянного тока напряжением 3,3 кВ. Предпочтительным вариантом усиления является установка на тяговых подстанциях управляемых выпрямительных агрегатов с размещением между тяговыми подстанциями пунктов преобразования напряжения. Пункты преобразования напряжения служат для подпитки контактной сети от продольной линии постоянного тока повышенного напряжения.
система электроснабжения тяги поездов, постоянный ток, способы усиления, тяговые подстанции, уровень напряжения на токоприемнике, потери мощности в тяговой сети.
Введение
При организации скоростного и тяжеловесного движения на существующих линиях с централизованным электроснабжением тяги поездов, как правило, требуется усиление электротяговой сети [1].
На многих участках сечение проводов контактной сети приближается к 600 мм2 в медном эквиваленте, количество усиливающих проводов достигло предельных значений. В условиях повышенных электрических нагрузок лишь за счет подвески дополнительных проводов невозможно обеспечить термическую устойчивость контактной сети и требуемый уровень напряжения у токоприемников поездов.
1 Способы усиления тяговой сети постоянного тока
Провозную и пропускную способности электрифицированных участков можно увеличить только за счет строительства дополнительных тяговых подстанций и подключения их к системе внешнего электроснабжения, требующего значительных капитальных затрат. При этом расстояния между соседними подстанциями уменьшаются до 10.. .15 км, а в отдельных случаях, например на линии Санкт-Петербург - Москва, имеются меж-подстанционные зоны протяженностью 6.8 км.
В этих условиях традиционные системы питания тяговой сети оказываются неэф-
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/3
124
Техника и технологии
фективными и неэкономичными. Как показывают расчеты, суточная загрузка тяговых подстанций при обеспечении графика интенсивного движения поездов не превышает 20-25 %. В то же время потери энергии тяговой сети при пиковых нагрузках увеличиваются и достигают 10-15 % от электропотребления. Поэтому поиск и обоснование альтернативных способов усиления тягового электроснабжения постоянного тока является важной задачей при организации скоростного и интенсивного движения. В настоящее время наиболее перспективными способами усиления являются установка на тяговых подстанциях управляемых выпрямительных агрегатов и размещение в середине межподстанционной зоны пунктов преобразования напряжения для подпитки контактной сети от продольной линии постоянного тока повышенного напряжения [2, 3]. В первом случае обеспечивается стабилизация напряжения на шинах смежных тяговых подстанций, во втором - на посту секционирования.
2 Сравнительный анализ способов
усиления тягового электроснабжения
постоянного тока напряжением
3,3 кВ
Сравнительный анализ способов усиления тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3,3 кВ выполнен с помощью имитационной модели. Исходные параметры модели приведены на рис. 1, где приняты следующие обозначения: ТП - тяговая подстанция; ПСК - пост секционирования; ППН - пункт преобразования напряжения; 5пн, S - мощности понижающего и преобразовательного трансформаторов; /п гп ч - ток поездов в нечетном и четном направлениях.
Схемы усиления тягового электроснабжения сравнивались по трем основным параметрам: уровням напряжения у токоприемника движущегося поезда; токам подстанций и фидеров контактной сети; потерям энергии.
Для определения параметров устройств электроснабжения выполнены тяговые рас-
четы для грузовых поездов с весом Q = = 1800-6000 т.
При выполнении расчетов электротяговой сети принято движение грузовых поездов с интервалом попутного следования 0 = = 8, 12, 18 минут, что соответствует удельной мощности электропотребления Р = 480, 330, 220 кВт/км. Контактная сеть - М120 + + 2 МФ100.
Для сравнительного анализа схем усиления системы электроснабжения постоянного тока выполнены расчеты электротяговой сети по пяти вариантам: 1 - исходная схема с неуправляемыми выпрямителями; 2 - схема с управляемыми выпрямителями, или вольтодобавочными устройствами (ВДУ) при напряжении стабилизации Ud стаб = 3600 В; 3 - при напряжении стабилизации U, =
= 3800 В; 4 - схема с применением ППН; 5 - подвеска усиливающих проводов.
3 Результат расчета
В результате расчета получены временные диаграммы напряжений, потерь мощности и токов в различных элементах систем электроснабжения тяги поездов. В качестве примера на рис. 2-4 приведены диаграммы напряжений на токоприемниках поездов четного и нечетного направлений.
Результаты расчетов, полученные с помощью имитационной модели для интервала попутного следования 0 = 8 минут и удельной мощности Руд = 480 кВт/км, приведены в таблице.
Заключение
Анализ данных, приведенных на рис. 1-4 и в таблице, позволяет сделать следующие выводы:
1. Наиболее простым и надежным способом усиления системы электроснабжения постоянного тока является подвеска усиливающих проводов. Такой способ позволяет повысить уровень напряжения у токоприемника поезда и КПД системы электроснабжения.
2012/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
125
Контактная
сеть
Рельсы
SnH = 16 МВА Snp = 11,4 МВА
Контактная
сеть
Рельсы
Рис. 1. Параметры схем:
а - с неуправляемыми и управляемыми выпрямителями; б - усиление с использованием ППН
ТАБЛИЦА. Сравнение схем усиления тягового электроснабжения постоянного тока
№ вар. U , В U . , min’ (1 мин) W, МВтч W % EW, % Ip, A p’ A Примечание
1 3141 2782 19,2 13,6 15,6 3149 1465 Ud0 = 3,6 кВ (рис. 2)
2 3295 2977 19,2 11,9 13,9 3175 1427 U = 3,6 кВ (рис. 3)
4 3281 2996 19,2 6,9 11,1 2045 1134 Ud0 = 3,6 В с ППН (рис. 4)
Примечание: Uav - среднее напряжение у токоприемника движущегося поезда; Umin - минимальное напряжение у токоприемника поезда; Wr - энергия, потребленная поездами; AWts - потери энергии в тяговой сети (по отношению к энергии потребленной поездами); EW- суммарные потери; I - эффективное значение тока тяговой подстанции; Ifid - эффективное значение тока фидера кон -тактной сети.
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/3
126
Техника и технологии
U , В
п’
Рис. 2. Диаграмма напряжений на токоприемниках поездов до усиления
U, В
Рис. 3. Диаграмма напряжений на токоприемниках при стабилизации напряжения на шинах подстанций, Ud стаб = 3600 В
Рис. 4. Диаграмма напряжения на токоприемниках поездов при использовании ППН
2012/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
127
Этот способ реализован на линиях с интенсивным движением.
2. Применение управляемых выпрямителей с функцией стабилизации напряжения на шинах тяговой подстанции позволяет поднять среднее и минимальное напряжение у токоприемников поездов, а также несколько снизить потери энергии в тяговой сети. Однако применение управляемых выпрямителей снижает качество выпрямленного напряжения, а также коэффициент мощности тяговой подстанции.
3. Лучшими показателями обладает схема усиления с применением ППН. Такая схема позволяет снизить нагрузку на тяговые подстанции и фидеры контактной сети, а также улучшить защиту тяговой сети от токов ко -ротких замыканий.
4. Усиление системы электроснабжения постоянного тока для условий интенсивного грузового движения и пропуска тяжеловесных поездов целесообразно осуществлять с использованием ППН.
5. Усиление системы электроснабжения постоянного тока для условий скоростного и высокоскоростного движения, т. е. там, где основным требованием является поддержание заданного напряжения на токоприемнике поезда, целесообразно осуществлять
с применением управляемых выпрямителей (или ВДУ).
Библиографический список
1. Повышение эффективности тягового электроснабжения при пропуске скоростных и тяжеловесных поездов / А. Н. Марикин // Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте : сб. докладов Второго Международного симпозиума «Элтранс-2003» / Под ред. А. Т. Буркова, А. В. Плакса. - СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2003. - С. 297-306.
2. Совершенствование защиты от токов ко -ротких замыканий системы распределенного тягового электроснабжения 3,3 кВ с питающей линией постоянного тока: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А. П. Самонин. - СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2002. - 20 с.
3. Электротяговая сеть постоянного тока с распределенной мощностью питания на линиях с интенсивным движением / А. Т. Бурков, А. Н. Марикин, А. П. Самонин // Материалы 11-й Международной научной конференции «Наука, практика и технологии». - Словацкая Республика, Жилина, 2003. - С. 63-66.
УДК 629.4.048
И. Г. Киселёв, А. В. Михайлов
Петербургский государственный университет путей сообщения
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОНДИЦИОНЕРА ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА, РАБОТАЮЩЕГО В РЕВЕРСИВНОМ РЕЖИМЕ
Рассмотрена методика расчета реверсивного режима работы кондиционера при условии сохранения оборудования холодильной машины. Проанализировано падение теплопроизводительности при снижении температуры наружного воздуха, а также зависимости важнейших характеристик цикла между собой.
теплопроизводительность, расход хладона, теплопередача, температура кипения и конденсации, конденсатор, коэффициент подачи, водяной эквивалент.
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/3
