CC BY
6
УДК 621.331
А. Л. Каштанов, М. М. Никифоров, Ю. В. Плотников
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ВЛИЯНИЕ УСТАВОК СРАБАТЫВАНИЯ СИСТЕМЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Аннотация. В статье рассмотрен вопрос повышения эффективности работы преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока. Приведен алгоритм расчета потерь электроэнергии в преобразовательных агрегатах по фиксируемым системой действующим значениям фазного напряжения первичной обмотки трансформатора и тока нагрузки каждого преобразовательного агрегата. На примере условной тяговой подстанции дана оценка влияния уставок срабатывания режимной автоматики преобразовательных агрегатов на потери электрической энергии.
Ключевые слова: система тягового электроснабжения, тяговая подстанция, преобразовательный агрегат, режимная автоматика, энергоэффективность.
Alexey L. Kashtanov, Mikhail M. Nikiforov, Yuriy V. Plotnikov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
INFLUENCE OF SETTINGS POWER RESERVATION SYSTEMS OF DC TRACTION SUBSTATIONS TO LOSSES OF ELECTRICITY
Abstract. The article discusses the issue of improving the efficiency of converting units of DC traction substations. An algorithm for calculating electricity losses in converting units is given by the system-fixed effective values of the phase voltage of the primary winding of the transformer and the load current of each converter unit. Using the example of a conventional traction substation, an assessment of the influence of the operation settings of the regime automation of converting units on the loss of electrical energy is given.
Keywords: traction power supply system, traction substation, converting unit, automatic mode, energy efficiency.
Потери электроэнергии в трансформаторном оборудовании тяговых подстанций постоянного тока зависят от тяговой нагрузки и, соответственно, от режимов работы преобразовательных агрегатов (ПА) - поочередного или параллельного. В соответствии с [1, 2] для каждой тяговой подстанции с учетом количества ступеней трансформации и паспортных технических характеристик трансформаторного оборудования могут быть определены токи первой и второй ступеней включения и ток отключения параллельной работы ПА. Выдержка времени срабатывания первой ступени может быть выбрана в пределах от 2 до 5 минут, второй ступени - от 10 до 15 секунд, а выдержка времени отключения резервного ПА - от 6 до 10 минут. Это сделано с целью снижения количества включений-отключений резервного ПА и повышения срока службы коммутационного оборудования. Обычно уставки включения-отключения резервного ПА определяются однократно и не изменяются до замены на тяговой подстанции трансформаторного оборудования.
Следует отметить, что если токовые уставки зависят только от параметров трансформаторов, то выбор выдержки времени на включение-отключение должен выполняться с учетом длительности периодов тяговой нагрузки, зависящей от размеров и графика движения поездов, которые могут изменяться в процессе эксплуатации. Однако получение информации о колебаниях тяговой нагрузки для корректировки уставок в настоящее время практически невозможно, так как график тяговой нагрузки в системе АСКУЭ тяговых подстанций записывается с интервалом в 30 минут, что существенно превышает подлежащие корректировке выдержки времени.
Данная проблема в перспективе может быть устранена при реализации проекта «Цифровая тяговая подстанция». Принятая к реализации в 2017 г. Концепция реализации комплексного научно-технического проекта «Цифровая железная дорога» предусматривает в качестве одного из направлений повышение производительности труда за счет создания информационных систем и микропроцессорных систем управления технологическими процессами [3]. Одним из важных технологических элементов цифровой железной дороги должна стать цифровая тяговая подстанция, отличительной особенностью которой по сравнению с традиционной является переход от физических аналоговых и дискретных связей - токовые цепи, цепи напряжения, оперативные цепи - к цифровым, т. е. все аналоговые сигналы должны быть преобразованы в цифровые.
В настоящее время в рамках разработки автоматизированной системы мониторинга энергоэффективности перевозочного процесса [4, 5] разработана автоматизированная система учета электроэнергии на присоединениях контактной сети тяговых подстанций постоянного тока [6, 7]. Данная система обеспечивает получение цифровых значений токов и напряжений на вводах ПА и присоединениях контактной сети тяговых подстанций постоянного тока с интервалом времени в одну секунду.
Апробация указанной системы была выполнена на экспериментальном полигоне Шаля -Подволошная Свердловской железной дороги [8]. В ходе апробации были получены данные, указывающие на неравномерность загрузки преобразовательных агрегатов при их параллельной работе, достигающей в отдельных случаях 25 % [9]. Также были получены экспериментально измеренные значения потерь электроэнергии в преобразовательно-выпрямительных агрегатах, которые в зависимости от типа выпрямителя составили от 2,2 до 6,7 % от объема переработки электроэнергии на тягу поездов.
С целью снижения потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций постоянного тока в Омском государственном университете путей сообщения была разработана Система резервирования мощности тяговых подстанций постоянного тока (далее - Система), принцип работы которой основан на управлении выключателями вводов преобразовательных трансформаторов с учетом анализа установленных значений токовых нагрузок в тяговой сети [10]. Для оценки влияния уставок срабатывания режимной автоматики Системы на эффективность ее работы рассмотрим порядок расчета потерь электроэнергии в ПА.
Система имеет встроенный модуль памяти, позволяющий фиксировать с односекундным интервалом времени действующее значение фазного напряжения первичной обмотки трансформатора и действующее значение тока нагрузки каждого ПА, по результатам измерений которых можно определить потери электрической энергии.
Потери электроэнергии в ПА включают в себя составляющие потерь в преобразовательных трансформаторах и выпрямителях и рассчитываются по формуле, кВтч:
£ДЖПА = ££ (А^ + Л^В), (1)
т ] 1=1
где А Ж™ - потери электроэнергии в j-м преобразовательном трансформаторе в ¿-м расчетном периоде, определяемые по формуле, кВт-ч:
АЖПт =ДЖхПТ +Д<Т =Д>хх j Е'
1=1
I / л2
+др еi '
к.з,
1
и,
у 1 ном у
+
(2)
у 1 d ном j у
¿=1
где ¿р - продолжительность работы ^го преобразовательного агрегата в ¿-м интервале усреднения измерений Системы (интервал усреднения равен 1 секунде), ч;
2
ДРкз , ДРхх- - потери холостого хода и короткого замыкания '-го преобразовательного трансформатора, кВт;
и - действующее значение линейного напряжения первичной обмотки трансформатора в интервале усреднения, В;
и1ном - номинальное значение линейного напряжения первичной обмотки трансформатора, В;
1а - среднее значение выпрямленного тока '-го преобразователя в '-м интервале усреднения, А:
I Л.
(3)
I,
1' '
I' - действующее значение тока нагрузки '-го преобразовательного трансформатора в '-м интервале усреднения, А;
Ьу - коэффициент приведения выпрямленного тока '-го ПА в зависимости от схемы выпрямителя;
£тпа - коэффициент трансформации '-го преобразовательного трансформатора:
£ =
и
и
(4)
и 1 у, и2у - действующие значения линейных напряжений сетевой и вентильных обмоток
'-го преобразовательного трансформатора, принятые в соответствии с паспортными данными, В;
i
ё ном
- номинальный ток '-го преобразовательного трансформатора, приведенный к це-
пи выпрямленного напряжения, А;
в
ДWji - потери электроэнергии в '-м выпрямительном преобразователе тяговой подстанции в '-м интервале усреднения, определяемые по формуле, кВт-ч:
£сх 'о
103
V
1 + £сх Д
2 •а' ио
(5)
' У
где £сх - коэффициент схемы выпрямления '-го выпрямительного преобразователя для мостовых схем £сх = 2, для нулевых схем £сх = 1;
8', а' - число последовательно и параллельно включенных диодов в вентильном плече '-го выпрямительного преобразователя;
ио - пороговое напряжение диода '-го выпрямительного преобразователя, В;
Яд - усредненное динамическое сопротивление прямой ветви вольт-амперной характеристики диода '-го выпрямительного преобразователя, Ом.
Как уже было сказано, режим работы ПА во многом зависит от значений выбранных уставок включения и отключения Системы. Рассмотрим влияние уставок режимной автоматики Системы на уровень потерь электрической энергии на примере условной тяговой подстанции, характеристики которой приведены в таблице 1.
Значения уставок режимной автоматики на напряжении 10 кВ, рассчитанные в соответствии с рекомендациями методики [2] имеют следующие значения:
ток включения первой ступени автоматики резервного ПА - 455 А; ток включения второй ступени автоматики резервного ПА - 649 А; ток отключения автоматики резервного ПА - 340 А;
ток, при котором наблюдается равенство потерь электроэнергии с одним и двумя работающими ПА, - 420 А;
выдержка времени включения в параллельную работу резервного ПА по току уставки первой ступени - 240 с;
выдержка времени включения в параллельную работу резервного ПА по току уставки второй ступени - 8 с;
выдержка времени на отключение резервного ПА - 360 с.
Таблица 1 - Характеристики оборудования
Наименование параметра Значение параметра
ПА1 ПА2
Схема преобразовательного агрегата параллельного типа с уравнительным реактором
Число пульсаций 12 12
Тип преобразовательного трансформатора ТРДП-12500/10ЖУ1
Схема соединения обмоток преобразовательного трансформатора Y/А
Паспортные данные преобразовательного трансформатора:
номинальная мощность, МВ-А 11,4 11,4
потери короткого замыкания, кВт 71,4 69,1
потери холостого хода, кВт 16,5 15
номинальный выпрямленный ток, А 3200 3200
номинальное значение линейного напряжения сетевой обмотки трансформатора, В 10500 10500
номинальное значение линейного напряжения вентильных обмоток трансформатора, В 2620 2620
коэффициент приведения выпрямленного тока 0,785 0,785
напряжение короткого замыкания, о. е. 0,08 0,08
Тип уравнительного реактора УР0М-1000У1
Паспортные данные уравнительного реактора:
потери в стали, кВт 3 3
потери в меди, кВт 3,26 3,26
Тип выпрямителя БСЕ-1 4ВД5-24
Паспортные данные выпрямителя:
тип силового диода Д 453-2000 ВЛ-200
пороговое напряжение диодов, Ом 1,5 0,92
число диодов в плече, включенных последовательно, шт. 4 7
число диодов в плече, включенных параллельно, шт. 1 5
дифференциальное сопротивление диода, Ом 0,0003 0,0007
Порядок оценки влияния уставок Системы на потери электроэнергии выглядит следующим образом. В качестве исходных данных используются значения тяговой нагрузки раздельно по каждому ПА, полученные по данным Системы с односекундным интервалом времени. Далее, используя имитационную модель режимов работы Системы, разработанную в ОмГУПСе [11], и изменяя значения исходных токовых и временных уставок, получаем новый файл, содержащий расчетные значения тяговых токов каждого ПА, а также количество переключений Системы за сутки. На рисунке 1 приведены примеры результатов моделирования режима работы тяговой подстанции.
Далее по формулам (1) - (5) рассчитываются потери электрической энергии в ПА. В таблицах 2, 3 приведены результаты моделирования при различных уставках режимной автоматики Системы в зависимости от тяговой нагрузки.
900 800 700 600
£ 500
и
«
X
Й О
Н
400 300 200 100 0
■ ■
4
4
1
гл\; мтял I» гпшшмш^ики ¡ш чп* - к
г
о о о о о о о о о о о О о о о о о о о о о О о о о О о О о О о О о о о О о о о О о О о о о О о О о О о о о о о о о о о о
о о 00 ю сп сЧ о О 00 ю сп сЧ о о 00 Ю сп сЧ о О 00 Ю СП сЧ о О 00 Ю сп сч сЧ о О 00 ю сп сЧ
о о сЧ СП ин 00 00 сК о сЧ сЧ СП 1П 00 сК о 2 о 2 12 сЧ 2 СП
- ток;
Время, ч:мин:с
' - кол-во одновременно работающих ПА
900 800 ^ 700 | 600
£ 500 р
400
300 200 100 0
900 800 ^ 700
II 600
Л 500 ¡3 400 » 300 о 200 100 0
0
о О о о о о о о о О о о о О о О о О о О о О о О о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о
О О о СП о о о СП О о ин О СП о о с^ о о о СП ПН о о о СП о о ПН ^ о СП ПН о о ПН о СП ПН
О О СП СП ин 00 о СП 00 00 о 2 12 12 2 СП
- ток;
Время, ч:мин:с
кол-во одновременно работающих ПА
б
1
> —Г, -«
шштжяш ЯТ9М — N
^ГМ.Н'ЩШ^'Я^И.и'Г'гг'ИЯг 11
и- ■ чш -1ИР ■ 1 ц чпг - II « 3-
1
о о
о о
с^оо^юнн^сп^^О^оо^юпн^сп^^ сп^нннсн^нннсн^нннспо^^о^^о^^
сп^нинсп^нинсп^нинспо^
сп^о^оо^нинс^^юосп^
^ Р. ^ Р. Р. ^ Р. ^ о ^ сЧ сЧ сп ^ мэ оо оо сК
Р. ^ Р. Р. ^ Р. ^ ^ Р. ^ Р. Р.
О О сЧ СП СП ил Ю МЭ ОО ОО ¿К О ^ ^ сЧ СП
Время, ч:мин:с
- ток;
кол-во одновременно работающих ПА
Рисунок 1 - Результаты моделирования режима работы Системы при различных токах включения первой ступени (Жтяг = 25млн кВт ч): а) Л*- 460 А; б) I* - 400 А; в) Iв1кл - 360 А
2
0
а
2
1
2
0
в
Таблица 2 - Результаты оценки влияния тока уставки включения первой ступени автоматики резервного ПА
Годовой расход электроэнергии по подстанции Жгяг, Ток уставки включения первой степени, А
460 440 420 400 380 360
млн кВтч п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА
25 4 927 4 927 4 926 5 925 6 924 8 923
30 9 1060 9 1059 9 1058 12 1056 13 1056 14 1055
35 10 1249 11 1248 12 1248 15 1246 19 1245 20 1244
40 11 1436 13 1434 16 1432 17 1431 18 1429 19 1428
45 14 1587 15 1585 17 1583 18 1582 19 1580 21 1579
Примечание. п - количество включений резервного ПА в параллельную работу; АШПА - потери электроэнергии в преобразовательных агрегатах, кВтч в сутки.
Как видно из данных таблицы 2, уменьшение тока уставки не приводит к какому-либо значительному изменению потерь электрической энергии. При этом наблюдается увеличение количества переключений Системы, т. е. моментов включения/отключения преобразовательных трансформаторов.
Аналогичным образом получены результаты моделирования при изменении временных уставок срабатывания Системы. Результаты моделирования приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Результаты оценки влияния временных уставок включения/отключения автоматики резервного ПА
Нагрузка, млн кВтч Выдержка времени включения в параллельную работу резервного ПА по току уставки первой ступени, с
120 150 180 210 240 270
п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА
25 6 927 4 928 4 928 4 928 4 928 4 928
45 17 1583 14 1586 14 1586 13 1588 12 1589 11 1590
Нагрузка, млн кВтч Выдержка времени на отключение резервного ПА, с
360 390 420 480 540 600
п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА п АШ ПА
25 4 928 4 928 4 928 4 927 4 927 4 927
45 17 1583 17 1583 17 1583 16 1582 14 1581 13 1580
Анализируя полученные путем моделирования режимов работы ПА данные, можно сделать следующие выводы.
1. Изменение токовых и временных уставок срабатывания режимной автоматики Системы, как в большую, так и меньшую сторону от расчетного значения, не приводит к заметному изменению потерь электрической энергии в ПА. При этом изменяется количество срабатываний Системы. Увеличение количества переключений ПА приводит к дополнительному износу выключателей выпрямительных преобразователей тяговых подстанций.
2. Увеличение выдержки времени на включение в параллельную работу резервного ПА приводит к запаздыванию срабатывания Системы (фрагмент такого момента приведен на рисунке 2), т. е. подключение резервного ПА происходит уже при снижении тяговой нагрузки. Это в свою очередь снижает эффективность работы самой Системы и приводит к перегрузке основного ПА.
При этом снижение выдержки времени приводит к дополнительным переключениям резервного ПА. Из этого следует сделать вывод о том, что временная уставка на включение в параллельную работу резервного ПА должна быть динамической, т. е. должна изменяться в зависимости от скорости изменения тяговой нагрузки.
Список литературы
1. СТО РЖД 07.021.2-2015. Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 2. Методика выбора алгоритмов действия, уставок блокировок и выдержек времени автоматики в системе тягового электроснабжения. Утвержден распоряжением ОАО «РЖД» от 27.05.2015 № 1351р. - Москва : ОАО «РЖД», 2016. - 11 с. -Текст : непосредственный.
2. Методика выбора уставок режимной автоматики преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 21.12.2012 № 2649р. - Москва : ОАО «РЖД», 2013. - 31 с. - Текст : непосредственный.
3. В рамках реализации проекта «Цифровая железная дорога» / А. А. Кузнецов,
B. Т. Черемисин [и др.]. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2020. -№ 11. - С. 60 - 63.
4. Этапы реализации автоматизированной системы мониторинга энергоэффективности перевозочного процесса / В. Т. Черемисин, С. Ю. Ушаков [и др.]. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2015. - № 3. - С. 45 - 49.
5. Cheremisin V., Nikiforov M., Kashtanov A., Ushakov S. Intelligent Automated System for the Monitoring of Railway Areas with a Low Transport Process Energy Efficiency. Advances in Intelligent Systems and Computing: Materials of the International Scientific Conference Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport «EMMFT 2017», vol. 692. Springer, 2017, pp. 83 - 91.
6. Черемисин, В. Т. Повышение энергетической эффективности электротяги при внедрении мониторинга электроэнергии на фидерах контактной сети / В. Т. Черемисин, А. Л. Каштанов, М. М. Никифоров. - Текст : непосредственный // Транспорт Урала - 2015. - № 2 (45). -
C. 67 - 70.
7. Патент № 165423 Российская Федерация, МПК В60М3/00, H02J1/00. Блок мониторинга и учета электроэнергии : № 2015151245/11 : заявлено 30.11.2015 : опубликовано 20.10.2016 / Черемисин В. Т., Чижма С. Н., Никифоров М. М., Лаврухин А. А., Малютин А. Г., Оки-шев А. С., Плотников Ю. В., Дегтерева А. В.; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т путей сообщения.
8. Никифоров, М. М. Апробация технологии функционирования автоматизированной системы мониторинга энергоэффективности перевозочного процесса / М. М. Никифоров. - Текст :
1
' - ч
/ V
1. \ 1 f
if r-ijVr ЭД
ггЫЧ
fl
1 f , М — □ X N В Ч г^. 'Л — г i/i С п í С n í (n С М 7 is 6" - 7 О зс — f4 f. тг^Л—i (ч тт — — cifiWfífirtMWM
Врем« -^
Рисунок 2 - Пример момента времени запаздывания срабатывания режимной автоматики Системы
непосредственный // Инновации в системах обеспечения движения поездов : материалы между-нар. науч.-практ. конф. - Самара : Самарский гос. ун-т путей сообщения, 2016. - С. 70 - 73.
9. Никифоров, М. М. Экспериментальная оценка потерь электроэнергии в преобразовательных агрегатах тяговых подстанций постоянного тока за счет применения АСУЭ ФКС / М. М. Никифоров, Ю. В. Плотников. - Текст : непосредственный // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте : материалы все-рос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Омск : Омский гос. ун-т путей сообщения, 2016. - С. 234 - 241.
10. Каштанов, А. Л. Интеллектуальная система резервирования мощности тяговых подстанций постоянного тока / А. Л. Каштанов, М. М. Никифоров, С. Ю. Ушаков. - Текст : непосредственный // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте : материалы науч. конф. - Омск : Омский гос. ун-т путей сообщения, 2020. -С. 370 - 376.
11. Каштанов, А. Л. Моделирование режимов работы интеллектуальной системы резервирования мощности тяговых подстанций постоянного тока / А. Л. Каштанов, М. М. Никифоров, Ю. В. Плотников. - Текст : непосредственный // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2020. - № 5. - С. 22 - 26.
References
1. STO RZD 07.021.2-2015 «Zashchita sistem elektrosnabzheniya zheleznoy dorogi ot korot-kikh zamykaniy iperegruzki. Chast' 2. Metodika vybora algoritmov deystviya, ustavok blokirovok i vyderzhek vremeni avtomatiki v sisteme tyagovogo elektrosnabzheniya» (STO RZD 07.021.2-2015 «Protection of railway power supply systems from short circuits and overload. Part 2. Method of selecting algorithms of action, setpoints of locks and time delays of automation in the traction power supply system»). Moscow, JSC «Russian Railways», 2015, 11 p.
2. Metodika vybora ustavok rezhimnoy avtomatiki preobrazovatel'nykh agregatov tyagovykh podstantsiy postoyannogo toka (Methods for selecting the settings of the operating automation of converting units of DC traction substations). Moscow, JSC «Russian Railways, 2012, 31 p.
3. Kuznetsov A. A., Cheremisin V. T., Nikiforov M. M., Sidorov O. A., Smerdin A. N., Khar-lamov V. V. As part of the implementation of the project «Digital Railway» [V ramkakh realizatsii proyekta «Tsifrovaya zheleznaya doroga»]. Zheleznodorozhnyi transport - Railway transport, 2020, no. 11, pp. 60 - 63.
4. Cheremisin V. T., Ushakov S. Yu., Pashkov D. V., Nikiforov M. M. Stages of the automated monitoring system energy efficiency implementation of transportation process [Etapy realizatsii avtomatizirovannoy sistemy monitoring energoeffektivnosti perevozochnogo protsessa]. Zheleznodorozhnyi transport - Railway transport, 2015, no. 3, pp. 45 - 49.
5. Cheremisin V., Nikiforov M., Kashtanov A., Ushakov S. Intelligent Automated System for the Monitoring of Railway Areas with a Low Transport Process Energy Efficiency. Advances in Intelligent Systems and Computing: Materials of the International Scientific Conference Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport «EMMFT 2017», vol. 692. Springer, 2017, pp. 83 - 91.
6. Cheremisin V. T., Kashtanov A. L., Nikiforov M. M. The improving of electric traction power efficiency via the introduction of electricity monitoring on the contact network feeders [Povysheniye energeticheskoy effektivnosti elektrotyagi pri vnedrenii monitoringa elektroenergii na fiderakh kontaktnoy seti]. Transport Urala - Transport of the Urals, 2015, no. 2 (45), pp. 67 - 70.
7. Cheremisin V. T., Chizhma S. N., Nikiforov M. M., Lavrukhin A. A., Maliutin A. G., Oki-shev A. S., Plotnikov Iu. V., Degtereva A. V. Patent RU165423, 30.11.2015.
8. Nikiforov M. M. Testing the functioning technology of an automated system for monitoring the energy efficiency of the transportation process [Aprobatsiya tekhnologii funktsionirovaniya avtomatizirovannoy sistemy monitoringa energoeffektivnosti perevozochnogo protsessa]. Materi-aly I Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii: «Innovatsii v sistemakh obespecheniya
dvizheniya poyezdov» (Proceedings of the I International Scientific and Practical Conference «Innovations in train traffic support systems»). - Samara, SSTU, 2016, pp. 70 - 73.
9. Nikiforov M. M., Plotnikov Yu. V. Experimental Estimation of Electric Power Losses in Converter Units of DC Traction Substations due to the Application of PMS FKS [Eksperi-mental'naya otsenka poter' elektroenergii v preobrazovatel'nykh agregatakh tyagovykh pod-stantsiy postoyannogo toka za schet primeneniya ASUE FKS]. Pribory i metody izmereniy, kontrolya kachestva i diagnostiki v promyshlennosti i na transporte. Materialy vtoroy vse-rossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiyem (Instruments and Methods of Measurements, Quality Control and Diagnostics in Production and Transport. Materials of the second All-Russian science and technology conference with international participation). - Omsk, 2016, pp. 234 - 241.
10. Kashtanov A. L., Nikiforov M. M., Plotnikov Yu. V. Intelligent power reserving system for dc traction substations [Intellektual'naya sistema rezervirovaniya moshchnosti tyagovykh pod-stantsiy postoyannogo toka]. Tezisy dokladov Mezhdunarodnoi konferentsii «Innovatsionnyye proyekty i tekhnologii v obrazovanii, promyshlennosti i na transporte» (Astracts of the Int. conference «Innovative projects and technologies in education, industry and transport»). - Omsk, 2020, pp. 370 - 376.
11. Kashtanov A. L., Nikiforov M. M., Plotnikov Yu. V. Modeling the operation modes of the intellectual power reservation systems for DC traction substations [Modelirovaniye rezhimov raboty intellektual'noy sistemy rezervirovaniya moshchnosti tyagovykh podstantsiy postoyannogo toka]. Elektronika i elektrooborudovanie transporta - Electronics and electrical equipment of transport, 2020, no. 5, pp. 22 - 26.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Каштанов Алексей Леонидович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, начальник научно-производственной лаборатории «Энергосбережение и энергоэффективность на железнодорожном транспорте», доцент кафедры «Теоретическая электротехника», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 44-39-23.
E-mail: kesh-al@rambler.ru
Kashtanov Alexey Leonidovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federetion.
Ph. D. in Engineering, Head of Research and Production Laboratory «Energy saving and energy efficiency on the railway Transport», The Senior Lecturer Of Chair «Theoretical Electrical Engineering», OSTU.
Phone: +7 (3812) 44-39-23. E-mail: kesh-al@rambler.ru
Никифоров Михаил Михайлович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, заместитель директора научно-исследовательского института энергосбережения на железнодорожном транспорте, ОмГУПС.
Тел.: (3812) 44-39-23.
E-mail: nikiforovmm@rambler.ru
Nikiforov Mikhail Mikhailovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federetion.
Ph. D. in Engineering, deputy director Research Institute for Energy Efficiency in Railway Transport, OSTU.
Phone: +7 (3812) 44-39-23. E-mail: nikiforovmm@rambler.ru
Плотников Юрий Викторович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС. Тел.: (3812) 44-39-23. E-mail: ra9mjr@mail.ru
Plotnikov Yuriy Viktorovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federetion.
Postgraduate student of the department «Electric railways rolling stock».
Phone: +7 (3812) 44-39-23. E-mail: ra9mjr@mail.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Каштанов, А. Л. Влияние уставок срабатывания системы резервирования мощности тяговых подстанций постоянного тока на потери электроэнергии / А. Л. Каштанов, М. М. Никифоров, Ю. В. Плотников. -Текст : непосредственный // Известия Транссиба. -2020. - № 4 (44). - С. 19 - 28.
УДК 621.313.33:621.314.57
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kashtanov A. L., Nikiforov M. M., Plotnikov Yu. V. Influence of settings power reservation systems of DC traction substations to losses of electricity. Journal of Transsib Railway Studies, 2020, no. 4 (44). pp. 19 - 28 (In Russian).
В. В. Харламов, Д. И. Попов, П. Г. Петров
Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск, Российская Федерация
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СХЕМ ИСПЫТАНИЙ АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ВЗАИМНОЙ НАГРУЗКИ
Аннотация. В статье проведен анализ схем испытаний асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки с применением генераторов постоянного тока с независимым возбуждением в качестве нагрузочных машин и питанием от трехфазной сети переменного тока с частотой 50 Гц. Рассмотрены особенности функционирования каждой из приведенных схем взаимной нагрузки. Отмечены недостатки данных схем, обусловленные в одном случае наличием избыточного состава оборудования, в другом - отсутствием защиты от короткого замыкания в якорной цепи нагрузочного генератора и сложностью ее подключения к звену постоянного тока. Предложена схема, разработанная авторами, лишенная отмеченных недостатков известных схем и сочетающая в себе все их преимущества, являющаяся наиболее простой как в силовой части, так и в управлении процессом подключения обмотки якоря к звену постоянного тока двухзвенного преобразователя частоты. Представлена математическая модель системы испытаний, состоящей из асинхронного тягового двигателя, нагрузочного генератора постоянного тока с независимым возбуждением и двухзвенного статического преобразователя частоты. Математическая модель данной системы испытаний составлена из частей, соответствующих ее отдельным элементам. Представленная математическая модель позволяет осуществлять расчет статических и динамических режимов работы предложенной схемы на этапе разработки электротехнического комплекса для испытаний асинхронных тяговых двигателей. Даны рекомендации по внедрению разработок в процесс эксплуатации асинхронных тяговых двигателей в локомотивных ремонтных депо. Также отмечена целесообразность внедрения результатов работы в организациях-разработчиках испытательных станций для асинхронных тяговых двигателей.
Ключевые слова: техническое обслуживание, эксплуатация, подвижной состав, асинхронный тяговый двигатель, взаимная нагрузка.
Viktor V. Kharlamov, Denis I. Popov, Pavel G. Petrov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
IMPROVING OF TEST SCHEMES FOR INDUCTION TRACTION MOTORS USING THE METHOD OF MUTUAL LOAD
Abstract. The article analyzes the test schemes of induction traction motors by the mutual load method using DC generators as load machines and powered by a three-phase AC network with a frequency of 50 Hz. Features of functioning of each of the given schemes of mutual loading are considered. The disadvantages of these schemes are noted, due to the presence of excess equipment or the lack of short-circuit protection in the anchor circuit of the load generator and the complexity of its connection to the DC link. The scheme developed by the authors is proposed, devoid of the noted disadvantages of the known schemes and combining all their advantages, which is the simplest both in the power part and in controlling the process of connecting the armature winding to the DC link of a frequency Converter. A mathematical model of a test system consisting of an induction traction motor, a DC load generator and a two-link static frequency Converter is presented. The mathematical model of this test system is made up ofparts corresponding to its individual elements. The presented mathematical model makes it possible to calculate the static and dynamic operating modes of the proposed scheme at the stage of development of an electrical complex for testing induction traction mo-
