Пояснительная записка (1195473), страница 2
Текст из файла (страница 2)
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 110
ВВЕДЕНИЕ
Одной из важных задач «Энергетической стратегии холдинга «Российские Железные Дороги» на перспективу до 2030 года» [1] является надежное энергетическое обеспечение перевозочного процесса, снижение рисков при кризисных ситуациях в энергообеспечении железнодорожного транспорта.
Так же к важным проблемам при электрификации линий относят электромагнитную совместимость (ЭМС) тяговой сети со смежными линиями (линия ДПР и СЦБ, линия связи и т.п).
Полностью устранить электромагнитное влияние (ЭМВ) одних электрических цепей на другие практически не возможно, поэтому стремятся снизить его до такого значения, при котором не будет нарушаться нормальная работа электрических цепей, подверженных влиянию.
Целью выпускной квалификационной работы (ВКР) является количественная оценка электромагнитного влияния для разных вариантов работы системы тягового электроснабжения (СТЭ) переменного тока и смежных линий, и оценка необходимости внедрения защитных мероприятий для снижения электромагнитного влияния.
В связи с этим необходимо проанализировать способы снижения ЭМВ на смежные линии системы тягового электроснабжения.
Для достижения поставленных целей в ВКР выполняются следующие задачи:
Проводится анализ проблемы ЭМВ тяговой сети переменного тока на смежные линия и сооружения, выбираются исходные данные и составляются расчетные схемы ЭМВ на участке Хабаровск 2 – Кругликово ДВжд, производится оценка электрического и магнитного влияния тяговой сети для разных вариантов работы смежных линий, рассчитываются и выбираются средства защиты, обеспечивающие ЭМС железных дорог и смежных линий.
По результатам расчетов при действующей системе тягового электроснабжения будут предложены мероприятия для снижения электромагнитного влияния на смежные линии. Также определена величина наведенных потенциалов на изолированных и обесточенных (выведенных в ремонт) проводах. При выполнении расчетов электромагнитного влияния будет использована программа для инженерных вычислений «Mathcad – 15».
Переменное электромагнитное поле электрифицированных железных дорог в ряде случаев может оказывать недопустимо большое опасное влияние на линии расположенные вдоль железной дороги. В связи с этим целесообразно произвести оценку ЭМВ и разработку мероприятий по обеспечению ЭМС железных дорог на участке Хабаровск 2 – Кругликово.
В результате, в выпускной квалификационной работе выполнено технико-экономическое обоснование, исходя из которого предложен оптимальный вариант по снижению электромагнитного влияния тяговой сети переменного тока на смежные линии.
В существующих сложных экономических условиях наилучшие перспективы использования мероприятий по снижению электромагнитного влияния имеют варианты с минимальными затратами и сроком окупаемости на реконструкцию объектов. Однако помимо экономических характеристик необходимо учесть и степень снижения электромагнитного влияния тяговой сети на смежные линии и окружающую среду, а также на условия работы оперативного персонала.
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЛИЯНИЯ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ
Существуют три различные системы электрической тяги — постоянного тока, переменного тока пониженной частоты и переменного тока стандартной промышленной частоты. В первой половине прошлого столетия до второй мировой войны применялись две первые системы, третья (25 кВ 50 Гц) получила распространение в 50-60-х годах, с интенсивным развитием преобразовательной техники и систем управления приводами, что привело к возникновению такой проблемы, как электромагнитное влияние (ЭМВ).
Проблема обеспечения электромагнитной совместимости при тяжеловесном движении на электрифицированных участках железных дорог переменного тока вызвана постоянно растущим грузооборотом по железным дорогам.
Так, с увеличением массы электроподвижного состава увеличивается пропускная и провозная способность участка. Однако, чем больше масса поезда, тем большую мощность он потребляет. Соответственно растет потребляемый электроподвижным составом ток, что в свою очередь негативно влияет на условия электромагнитной совместимости тяговой сети со смежными линиями за счет роста магнитного влияния.
В настоящий момент данная проблема никуда не пропала, она остается актуальной и по сей день. Эта проблема также затрагивается в «Стратегии инновационного развития ОАО "Российские железные дороги" на период до 2030 года» [1].
Согласно Федеральному Закону «О государственном регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств» [2] электромагнитная совместимость технических средств – это способность технических средств функционировать с заданным качеством в определенной электромагнитной обстановке, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам и недопустимых электромагнитных воздействий на биологические объекты.
В соответствии с данным Федеральным Законом, электромагнитная совместимость должна обеспечиваться для:
-
исключения или ограничения электромагнитных помех, которые создаются техническими средствами;
-
исключения неблагоприятных электромагнитных воздействий на биологические объекты или ограничения уровня таких воздействий;
-
предотвращения нарушений функционирования технических средств при воздействии на них электромагнитных помех;
-
обеспечения обозначенного стандартами качества электрической энергии в электрических сетях общего назначения.
Электрифицированные железные дороги оказывают электромагнитное влияние, которое действует на практически любые электрические линии (воздушные и кабельные) с меньшим уровнем передачи энергии, проложенные вблизи от электрической железной дороги.
Поэтому анализ проблемы ЭМВ является одной из важнейших проблем для электроснабжения железных дорог.
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.
Чтобы обеспечить работу электрооборудования в пределах допустимых норм электромагнитного влияния, необходимо обеспечить электромагнитную совместимость.
Согласно Международной электротехнической комиссии (МЭК), электромагнитная совместимость это способность электротехнического оборудования работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на остальные электротехнические оборудования и окружающую среду.
В свою очередь под электромагнитным излучением понимаются распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля.
Электрические цепи железных дорог сильно влияют на работу электрических устройств и систем, находящихся вдоль электрифицированных линий железных дорог и обслуживающих ее. Поэтому необходимо учитывать электромагнитную совместимость электротехнического оборудования (приборов, устройств, аппаратов) [3].
В электрических цепях токи и напряжения могут быть:
-
Постоянные по величине и направлению;
-
По направлению - постоянные, по величине- переменные;
-
Периодически изменяющиеся по величине и направлению;
-
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.
Рассмотрим электромагнитное влияние на железных дорогах.
Согласно Закону «Об обеспечении электромагнитной совместимости» от 01.01.1999г электромагнитным влияниям подвержены любые линии с меньшим уровнем передачи энергии, располагающиеся 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 [4].
Под электромагнитным полем понимают вид материи, характеризующийся совокупностью взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга электрического и магнитного полей. Поэтому можно раздельно говорить о природе электрического, магнитного и гальванического влияниях [3].
Смежные линии, имеющие заземления (однопроводные цепи – телеграфные, СЦБ, линии дистанционного питания усилителей междугородных цепей связи, заземленные или проложенные в земле металлические сооружения или коммуникации), подвержены также гальваническому влиянию, которое наиболее опасно на участках постоянного тока.
Рассмотрим классификацию электромагнитных влияний, представленную на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Классификация электромагнитных влияний
Из рисунка 1.1 видно, что электромагнитное влияние делятся на несколько составляющих.
Мешающие влияния вызывают токи и напряжения, нарушающие нормальную работу смежной аппаратуры. Опасные влияния могут вызвать в смежных линиях напряжения и токи, угрожающие жизни обслуживающего персонала, абонентов, а также создающие опасность для изоляции цепей и аппаратуры. Мешающие влияния вызывают токи и напряжения, нарушающие нормальную работу смежной аппаратуры. Опасные влияния по характеру возникновения подразделяются на электрическое, магнитное и гальваническое.
-
Электрическое поле создается напряжением влияющей линии, под его воздействием в смежной линии наводятся существенные напряжения, оно значительно зависит от ширины сближения. Так, при ширине сближения более 150 м электрическим влиянием можно пренебречь. На провода, лежащие на земле и в земле, это влияние не действует (силовые линии электрического поля от провода заканчиваются на поверхности земли) [8].
Рисунок 1.2 - Схема электрического влияния
На рисунке 1.2 gкс – активная проводимость изоляции и воздуха; Cкс – реактивная (емкостная) проводимость между контактным проводом (КП) и линией связи.
-
Магнитное влияние возникает при протекании переменного тока (или высших гармонических составляющих выпрямленного тока) по контактной сети, который индуцирует наведенную ЭДС в смежных линиях. Магнитное влияние считается самым сильным, потому что его воздействие распространяется не только на воздушные линии, но и на подземные кабельные линии, а также обладает незначительной степенью убывания напряженности в зависимости от удаления и проявляет себя при ширине сближения более 1000 метров[9].
Рисунок 1.3 - Влияющие контуры контактной сети
-
Гальваническое влияние обусловлено протеканием тягового тока по рельсам, который вызывает в них падение напряжения и возникновение потенциала относительно земли. Следовательно, все металлические сооружения, электрически соединенные с рельсами, получают тот же потенциал. Гальваническое влияние является опасным не только для электрооборудования, но и для человека, из-за того что потенциалы металлических сооружений относительно земли могут достигать высоких значений, выходящих иногда за пределы 100 В [9].
Рисунок 1.4 - Схема гальванического влияния
где R1, R2 – сопротивления передающего и принимающего устройств однопроводной линии связи;
– сопротивление линии; 
, 
– сопротивления заземлений начала и конца линии.
Протекание блуждающего тока в земле является причиной появления в точках 1 и 2 потенциалов 
и 
. Разность этих потенциалов создает посторонний ток в линии, ток гальванического влияния
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
