ПЗ Романенко Н.П (Обеспечение электромагнитной совместимости тяговой сети со смежными линиями продольного электроснабжения), страница 2

Для решения поставленных целей выполняются следующие задачи:

Анализ проблемы ЭМВ тяговой сети переменного тока на смежные линия и сооружения, выбор исходных данных и составление расчетных схем ЭМВ на участке Хабаровск 2 – Волочаевка ДВжд, оценка электрического и магнитного влияния тяговой сети для различных вариантов работы смежных линий, расчет и выбор средств защиты, обеспечивающих ЭМС железных дорог и смежных линий.

Наличие переменного электромагнитного поля электрифицированных железных дорог в ряде случаев оказывает недопустимо большое опасное влияние на линии расположенные вдоль полотна железной дороги. В связи с этим целесообразным представляется произвести оценку ЭМВ с разработкой мероприятий по обеспечению ЭМС железных дорог на участке Хабаровск 2 – Волочаевка.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЛИЯНИЯ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ И СООРУЖЕНИЯ

В 50-х годах прошлого столетия начато активное применение систем однофазного тока промышленной частоты (25 кВ 50 Гц), что привело к возникновению такой проблемы, как электромагнитное влияние (ЭМВ).

В наше время эта проблема никуда не пропала, остается актуальной и по сей день. Стратегия инновационного развития ОАО "Российские железные дороги" на период до 2030 года, тоже затрагивает эту проблему [4].

Анализ проблемы ЭМВ является одной из важнейших проблем, связанных с электроснабжением железных дорог. Электромагнитное влияние может оказать большую роль на работу технических средств. На любое техническое средство, провод или систему действует электромагнитное излучение.

Вокруг проводов, передающих электрическую энергию переменного тока, возникает переменное электромагнитное поле, которое создает во всех смежных сооружениях, находящихся в этом поле (линии электропередачи, воздушные и кабельные линии связи, металлические трубопроводы, заборы и другое), электродвижущие силы (ЭДС) и, как следствие, токи.

Эти ЭДС и токи могут производить опасные и мешающие влияния, то есть создавать условия работы электрического и другого оборудования, несовместимые с техническими требованиями и правилами техники безопасности.

Обеспечить работу электрооборудования в пределах допустимых норм электромагнитного влияния, значить обеспечить электромагнитную совместимость.

Электромагнитное излучение – это распространяющееся в пространстве возмущения электромагнитного поля.

На работу различных электрических устройств и систем, расположенных вдоль электрифицированных линий железных дорог и обслуживающих ее, оказывают большое влияние электрические цепи железных дорог.

Это обстоятельство требует учитывать электромагнитную совместимость электротехнического оборудования (приборов, устройств, аппаратов), то есть их способность работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на окружающую среду, а также на другое техническое оборудование.

В электрических цепях токи и напряжения могут быть:

1. постоянные по величине и направлению;

2. постоянные по направлению, но переменные по величине;

3. периодически изменяющиеся по величине и направлению;

4. импульсного характера.

Переменные токи и напряжения различной формы создают в пространстве, окружающем электрические цепи, переменные электрические и магнитные поля.

Характер изменения этих полей соответствует характеру изменения электрического напряжения и тока в рассматриваемой цепи.

Перейдем к рассмотрению электромагнитного влияния на железных дорогах.

В Российской Федерации действует с 01.01.1999 г. Закон «Об обеспечении электромагнитной совместимости».

Согласно данному закону электромагнитным влияниям подвержены любые линии с меньшим уровнем передачи энергии, проложенные вблизи от электрической железных дорог – воздушные и кабельные линии телефонной и телеграфной связи, радиовещания, телеуправления и телесигнализации, рельсовые цепи автоблокировки, силовые и осветительные электрические сети, низковольтные линии электропередачи, отключенная контактная сеть соседних путей, а также проводящие элементы металлических сооружений, эстакад, трубопроводов, оболочек кабелей[2].

Тяговая сеть практически полностью несимметрична и оказывает сильное влияние на соседние цепи.

Линию, подверженную влиянию, называют смежной. Взаимное расположение влияющей и смежной линии, при котором могут возникать опасные и мешающие влияния, называют сближением.

Индуцированные напряжения и токи в смежной линии возникают вследствие воздействия на нее электромагнитного поля проводов тяговой сети[5].

Электромагнитное поле, как форма существования материи – это единый и неделимый объект, но для удобства исследования поле разделяют на электрическое и магнитное.

Таким образом, можно раздельно говорить о природе электрического и магнитного влияниях. Кроме того, существует понятие гальванического влияния влияющих линий на смежные сооружения[3].

Перейдем к рассмотрению классификации электромагнитных влияний.

На рисунке 1.2 представлена классификация электромагнитных влияний

Рисунок 1.2 – Классификация электромагнитных влияний

Как видно из рисунка 1.2, электромагнитное влияние делятся на несколько составляющих и являются сложны в расчетах [3].

Опасные влияния деляться на:

• Гальваническое влияние возникает за счет токов, протекающих в земле на объектах, имеющих заземление;

• Электрическое влияние проявляется в наведении в смежной линии потенциала по отношению к земле электрическим полем, создаваемым при наличии напряжения во влияющей линии. Если при этом тока в контактной сети нет, то можно рассматривать только электрическое влияние;

• Магнитное влияние проявляется в возникновении продольной электродвижущей силе (ЭДС), индуцированной магнитным полем влияющей линии. Продольная ЭДС, распределяясь вдоль линии, создает в ней напряжение относительно земли, изменяющееся по длине линии, вызывает ток, замыкающийся через распределённую ёмкость линии [3].

Тяговая сеть электрифицированных железных дорог состоит из нескольких проводов, находящихся под напряжением 27,5 кВ:

• контактная сеть одного и более путей;

• система питания линейных нетяговых потребителей и ДПР.

Причём часто возникают ситуации, когда одна часть проводов находится под напряжением, а с другой – по тем или иным причинам напряжение снято[3].

С позиции электромагнитной совместимости и электробезопасности представляют интерес значения потенциалов обесточенных проводов, наведённых электрическим полем проводов, находящихся под напряжением [3].

Полность устранить элетромагнитное и гальваничское влияние одного электротехнического оборудования на другое практичеки не возможно, поэтому целесообразно снизить влияние до допустимых установленными нормами значений, при которых существенно не нарушалась бы нормальная работа смежных линий, и не создавалась опасных условий для изоляции и работы обслужающего персонала[6].

Для рассчета элетромагнитной совместимости, мы используем большое количество различных расчетных схем.

На рисунке 1.3 расмотрим схему расположения ДПР, кабельной линия СЦБ 10 кВ и оперативного персонала относительно контактной сети.

Рисунок 1.3. - Схема расположения ДПР, кабельной линии СЦБ 10 кВ и оперативного персонала относительно КП.

2. ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЛИЯНИЯ НА УЧАСТКЕ ХАБАРОВСК 2 – ВОЛОЧАЕВКА ДВЖД

Хабаровская дистанция электроснабжения является структурной единицей Хабаровского отделения железной дороги – филиала ОАО (открытое акционерное общество) «Российские железные дороги», образована в соответствии приказа начальника ДВжд № 326 от 01.06. 56 г. для обеспечения полного устойчивого электроснабжения тяги поездов, устройств СЦБ и нетяговых потребителей ж.д. транспорта, нетранспортных и бытовых потребителей.

Схема электроснабжения электрифицированных железных дорог состоит из двух частей [1]:

1. первичной (или внешней) части системы электроснабжения, включающей в себя все устройства от электрической станции до линии электропередач (ЛЭП), подводящих энергию к тяговым подстанциям (ТП);

2. тяговой части системы электроснабжения, состоящей из ТП и тяговой сети. Тяговая сеть, в свою очередь, состоит из контактной сети, рельсового пути, питающих и отсасывающих линий (фидеров), а также других проводов и устройств, присоединяемых по длине линии к контактной подвеске непосредственно или через специальные устройства.

Устройство ТП зависит от системы электрической тяги, применяемой на железной дороге, то есть определяется родом тока и напряжения, применяемого в контактной сети, а также напряжением и системой тока источника энергии первичной части схемы питания.

На данном участке находятся в работе две тяговые подстанции Хабаровской дистанции электроснабжения: ЭЧЭ-10-Хабаровск 2 и ЭЧЭ-9-Волочаевка.

ЭЧЭ – 10 - Хабаровск 2 является тупиковой, с мощностью 80МВА. На тяговой подстанции установлено 2 трансформатора ТДТНЖ40000/110/27,5/6 с обмотками Yн/Д/Д-11.

ЭЧЭ – 9-Волочаевка является транзитной, с мощностью 80 МВА. На тяговой подстанции установлено 2 трансформатора ТДТНЖ40000/220/38,5/27,5 с обмотками Yн/Y/Д-11-11

Характеристика тяговых подстанций Хабаровской дистанции электроснабжения ДВОСТ ОАО «РЖД» представлена в таблице 2.1:

Особенность рассматриваемого участка Хабаровск 2 –Приамурский , в том, что линия СЦБ 10 кВ на всём участке проходит в населённом пункте и вблизи него, что не позволяет создать охранную зону для нее и поэтому на участке линия СЦБ 10 кВ проложена кабелем марки АСБ 3х16, а на участке Приамурский – Волочаевка СЦБ является ВЛ марки провода АС-25.

На участке Хабаровск 2-Волочаевка находятся станции: Хабаровск 1, Амур, п.п. Покровский, Приамурская, Николаевка, Дежневка, п.п. Тунгуский и Волочаевка, каждая из которых имеет свою схему прокладки линии ВЛ СЦБ 10 кВ и линии ДПР.

Данные о типах линий и марках проводов расположена на исследуемом участке приведены в таблицу 2.2

Таблица 2.2 – Тип линий и марка проводов используемые на участке Хабаровск 2 – Волочаевка.

Таблица 2.1. – Характеристика тяговых подстанций участка Хабаровск 2 – Волочаевка.

Для анализа электромагнитного влияния необходимо рассмотреть несколько вариантов отключения линий СЦБ и ДПР от источников питания.Схема для анализа приведена на чертеже ДР 23.05.05 023 01.

В таблице 2.2 приведены варианты расчетных режимов.

Таблица 2.2 - Варианты расчетных режимов