А. Е. Чернышов
Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС),
г. Екатеринбург, Российская федерация
ПРОЕКТ УСИЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА 3,0 КВ
В статье рассмотрена методика электрического расчета системы
тягового электроснабжения постоянного тока 3,0 кВ с использованием
электро-вычислительной машины в программном комплексе «КОРТЭС» на
примере существующего железнодорожного участка. Выполнена проверка
возможности пропуска тяжеловесных грузовых поездов на рассматриваемом
железнодорожном участке в соответствии с пакетным графиком движения
на перспективу. Предложен комплекс мероприятий в рамках усиления
существующей системы тягового электроснабжения постоянного тока 3,0 кВ
на рассматриваемом железнодорожном участке с целью организации
пакетного графика движения поездов с конфигурацией на перспективу.
Ключевые слова: система тягового электроснабжения, постоянный ток,
тяговая подстанция, регулирование напряжения, усиление, пропускная
способность, электрический расчет.
Aleksandr E. Chernyshov
Ural State University of Railway Transport (USURT), Yeakterinburg,
the Russian Federation
PROJECT OF STRENGTHENING THE 3.0 KV DC TRACTION POWER
SUPPLY SYSTEM
The article considers the method of electrical calculation of a 3.0 kV direct
current traction power supply system using an electric computer in the «KORTES»
software package using the example of an existing railway section. The possibility of
passing heavy freight trains on the considered railway section was checked in
accordance with the package traffic schedule for the future. A set of measures has been
proposed as part of strengthening the existing 3.0 kV direct current traction power
supply system on the railway section under consideration in order to organize a
1
package train schedule for the future.
Key words: traction power supply system, direct current, traction substation,
voltage regulation, amplification, capacity, electrical calculation.
Непрерывный рост грузонапряженности на железнодорожных участках
Транс-Сибирской магистрали обуславливает необходимость в увеличении
объемов грузовых перевозок путем организации пакетных графиков движения
поездов в соответствии с перспективной конфигурацией пакетов,
накладывающих определенные инфраструктурные ограничения по устройствам
электроснабжения [1]. В связи с этим возникает необходимость в проведении
вариантных электрических расчетов системы тягового электроснабжения (СТЭ)
постоянного тока 3,0 кВ до и после применения мероприятий по усилению.
Электрический расчет СТЭ постоянного тока 3,0 кВ предлагается
производить с использованием электро-вычислительной машины (ЭВМ) в
программном комплексе (ПК) «КОРТЭС» [2].
На рисунке 1 представлен алгоритм проведения электрического расчета
СТЭ постоянного тока 3,0 кВ в виде блок-схемы в ПК «КОРТЭС». Алгоритм
электрического расчета СТЭ постоянного тока 3,0 кВ дополнен уточняющей
методикой [3]. На рисунке 1 приняты следующие условные обозначения:
AЭПС
– расход электрической энергии (ЭЭ) на электроподвижном
составе (ЭПС), кВт∙ч;
AТ
– расход ЭЭ на тягу, кВт∙ч;
ΔAТС
– потери ЭЭ в тяговой сети (ТС), кВт∙ч;
δ%
– относительная погрешность электрического расчета, %;
KIP*
– расчетный поправочный коэффициент;
{ХРАБ} = {ХДОП} – система соответствия множества характеристик рабочего
режима СТЭ постоянного тока 3,0 кВ заданным критериям
допуска;
AТП
– расход ЭЭ на тяговых подстанциях (ТП), кВт∙ч;
AТР.ХХ
– потери ЭЭ холостого хода в силовых трансформаторах на
ТП, кВт∙ч;
AТР.Н
– нагрузочные потери ЭЭ в силовых трансформаторах на ТП,
кВт∙ч;
AУЧ
– тонно-километровая работа брутто, т-км;
m
– суммарная масса пропущенных составов, т;
l
– длина рассматриваемого железнодорожного участка, км;
2
aТП
–
Δ
–
удельный
расход
ЭЭ
на
рассматриваемом
железнодорожном участке, кВт∙ч/(10 тыс. т-км брутто);
эффективность мероприятий в рамках усиления СТЭ
постоянного тока 3,0 кВ, %.
Рисунок 1 – Алгоритм электрического расчета СТЭ постоянного тока 3,0 кВ в ПК
«КОРТЭС»
На рисунке 2 приведены исходные данные по рассматриваемому
железнодорожному участку.
3
Рисунок 2 – Исходные данные по рассматриваемому железнодорожному участку
Моделирование графика движения поездов производилось в соответствии
с конфигурацией пакетов, приведенной в таблице 1.
Таблица 1
Конфигурация пакетов для моделирования графика движения поездов
Масса состава / Тип ЭПС
№
нечетное направление
1
2
3
8 х 7100 т
3ЭС10 «Гранит»
6300 т – 9000 т – 6300 т
6300 т – 2ЭС10 «Гранит»
9000 т – 3ЭС 10 «Гранит»
2 х (7100 т – 7100 т – 7100 т –9000 т)
3ЭС10 «Гранит»
четное
направление
2700 т
2ЭС6 «Синара»
5000 т
2ЭС10 «Гранит»
2700 т
2ЭС6 «Синара»
4
Межпоездной интервал
(интервал между пакетами),
мин
нечетное
четное
направление направление
8 (52)
10
8 (52)
10
8 (52)
10
По результатам электрического расчета в ПК «КОРТЭС» существующая
СТЭ постоянного тока 3,0 кВ не обеспечивает возможность пропуска
тяжеловесных грузовых поездов в соответствии с заданной конфигурацией
пакетов по устройствам электроснабжения. В связи с этим требуется выполнить
комплекс мероприятий по ее усилению [4].
Характеристика и параметры устройств СТЭ постоянного тока 3,0 кВ на
рассматриваемом железнодорожном участке с учетом мероприятий,
выполненных в рамках усиления (выделены красным цветом), приведены на
рисунке 3.
Рисунок 3 – Характеристика и параметры устройств усиленной СТЭ постоянного тока 3,0 кВ
на рассматриваемом железнодорожном участке с учетом мероприятий
Эффективность мероприятий, выполненных в рамках усиления
существующей СТЭ постоянного тока 3,0 кВ соответственно без и с учетом
рекуперативного (электрического) торможения приведена в таблице 2.
5
Таблица 2
Эффективность мероприятий, выполненных в рамках усиления существующей
СТЭ постоянного тока 3,0 кВ
Без учета рекуперативного торможения ЭПС
Δ, %
Пакет №1
Пакет №2
Пакет №3
4,13
2,64
3,93
С учетом рекуперативного торможения ЭПС
Δ, %
Пакет №1
Пакет №2
Пакет №3
3,68
2,74
3,71
Из таблицы 2 следует, что эффективность мероприятий, выполненных в
рамках усиления существующей СТЭ постоянного тока 3,0 кВ, без применения
рекуперации составило в среднем для трех пакетов поездов 3,57 %, а с
применением рекуперации – 3,37 %. Таким образом комплекс мероприятий по
усилению СТЭ позволяет организовать пропуск тяжеловесных грузовых
поездов, в том числе обеспечить улучшение технико-энергетических
показателей работы системы тягового электроснабжения.
Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент кафедры
«Электроснабжение транспорта» И. А. Юшкова, УрГУПС.
Список литературы
1. Влияние надежности устройств электроснабжения на работу транспорта
: сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции,
посвященной 60-летию кафедры «Электроснабжение транспорта» / под науч.
Ред. А. А. Ковалева, канд. техн. наук ; сост. И. А. Баева. – Екатеринбург :
УрГУПС, 2020. – Вып. 2 (239). – 123, [1] с. ISBN – 978-5-94614-483-4.
2. Комплекс программ для расчетов систем тягового электроснабжения.
Руководство пользователя. – Москва, 2011.
3. Баева И. А. Дополнение к методике электрического расчета программы
КОРТЭС.
Электронный
ресурс:
URL
–
https://www.elibrary.ru/download/elibrary_29171896_25611245.pdf
(дата
обращения 13.04.2022).
4. Аржанников Б. А. Концепция усиления системы тягового
электроснабжения постоянного тока 3,0 кВ : монография / Б. А. Аржанников, И.
6
О. Набойченко. – Екатеринбург : УрГУПС, 2015. – 258, [2] с. ISBN – 978-5-94614337-0.
7