Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Эффективным методом повышения пропускной способности участков железных дорог является повышение минимального уровня напряжения в контактной сети и снижение загрузки элементов системы тягового электроснабжения путём применения средств компенсации реактивной мощности. Кроме повышения пропускной и провозной способности монтаж средств компенсации решает так же задачи снижения потребления реактивной мощности, а, следовательно, потерь электроэнергии в тяговой сети и понижающих трансформаторов, повышения качества электроэнергии.

Устройства поперечной компенсации устанавливаются на постах секционирования и на тяговых подстанциях, причем, в первом случае их применение оказывается наиболее эффективным. Основное преимущество устройств поперечной компенсации на посту секционирования – эффективное снижение потерь напряжения и мощности в контактной сети, что позволяет повысить пропускную способность участка железной дороги.

Установка компенсирующих устройств позволяет снизить активные потери за счёт снижения полного тока. Таким образом, компенсация реактивной мощности может быть в полной мере названа одной из технологий энергосбережения. Даже на участках, где нет проблем с перегрузкой электрического оборудования, за счёт снижения активных потерь мероприятия по компенсации реактивной мощности окупаются за сравнительно короткий период времени.

Анализ информации, полученной за время преддипломной практики на объекте исследования, позволяет заключить, что при существующих на Хабаровской ЭЧ размерах движения и массе поездов уровень напряжения контактной сети не достигает критических значений, и дополнительная компенсация реактивной мощности не требуется. Вместе с тем, грузонапряжённость по всей сети РЖД и по Хабаровской ЭЧ в том числе продолжает с каждым годом расти, поэтому применение КРМ в качестве средства усиления системы тягового электроснабжения представляет интерес для рассмотрения. На ряду с этим, в 2015 году вышел новый стандарт ОАО «РЖД» 07.022.2-2015 «Система тягового электроснабжения железной дороги переменного тока. Методика выбора мест размещения и мощности средств продольной и поперечной компенсации реактивной мощности» [7], согласно которому предлагается к внедрению новая расчётная методика. В выпускной квалификационной работе будет рассмотрена и оценена целесообразность установки устройства компенсации реактивной мощности на постах секционирования Хабаровской ЭЧ ДВЖД в соответствии с СТО [7].

Также производится оценка экономической эффективности применения компенсирующих устройств и расчёт сроков окупаемости внедрения КРМ. Рассмотрены вопросы электробезопасности при выводе в ремонт компенсирующих устройств. Разработаны мероприятия по пожарной безопасности на тяговой подстанции.

1. АНАЛИЗ АКТУАЛЬНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КРМ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

   1. Обоснование актуальности темы исследования

Необходимость более интенсивной интеграции российской экономики в мировую в условиях процессов ее глобализации, изменения традиционных хозяйственных связей стран мира поставили перед Россией ряд задач, связанных, в том числе, с использованием всех аспектов потенциала повышения конкурентоспособности ее экономики. Этого потребовала и необходимость принятия эффективных мер по минимизации последствий экономического кризиса.

В этой связи существенно повысилось внимание к энергетической эффективности и энергосбережению, что закреплено Указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 года № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» и Федеральным законом от 23 ноября 2009 г. № 261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (далее – Федеральный закон № 261-ФЗ).

Правительством Российской Федерации была утверждена 13 ноября 2009 г. Энергетическая стратегия России и принята государственная программа Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года».

Дальнейшее реформирование железнодорожного транспорта с образованием компании холдингового типа (далее – холдинг «РЖД») выявило узкие места, связанные с энергоэффективностью отдельных ее бизнес-процессов, влияющих не только на себестоимость основного вида деятельности – перевозочного процесса, но и на экономическую привлекательность оказываемых услуг сторонним потребителям (ремонт подвижного состава, отпуск тепловой энергии, транзит электрической энергии и др.). Решение задач повышения энергоэффективности перевозочного процесса напрямую связано с необходимостью комплексного подхода при модернизации отдельных бизнес-процессов, определяющих целевое состояние этого процесса.

Вышеперечисленные события и ряд других факторов послужили основой для разработки единого для всех звеньев производственно-экономической деятельности железнодорожного транспорта программного документа в области технической политики энергосбережения, которым является «Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года», утверждённая распоряжением ОАО «РЖД» от 15 декабря 2011 г. №2718р.

Основной целью Энергетической стратегии холдинга «РЖД» является повышение энергетической эффективности обществ, входящих в состав холдинга «РЖД», во всех сферах деятельности, и в первую очередь в области железнодорожных перевозок, на основе внедрения инновационных технических средств и технологий, использования потенциала повышения энергетической эффективности технологических процессов [1].

В выпускной квалификационной работе рассматривается поперечная компенсация реактивной мощности в системе тягового электроснабжения Хабаровской ЭЧ ДВЖД как один из способов повышения эффективности передачи и качества электроэнергии, что является одной из основных целей «Энергетической стратегией холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года».

Компенсация реактивной мощности, направленная на повышение напряжения и снижение потерь мощности в тяговой сети, отвечает в полной мере задаче повышения эффективности передачи и качества электроэнергии, записанной в стратегии, поэтому работа, посвященная вопросам компенсации реактивной мощности, актуальна.

1. Необходимость применения устройств компенсации реактивной мощности на электрифицированной железной дороги

Потребление реактивной мощности тяговыми нагрузками существенно неравномерно во времени и связано сложной нелинейной зависимостью с потребляемой этими нагрузками активной мощностью. Передача значительной мощности по сети электроснабжения связана не только с большими потерями мощности, но и с большими потерями напряжения в этой сети. Последнее отражается на скорости движения поездов, пропускной способности электрифицированных участков, прямо пропорциональной уровню напряжения в тяговой сети. Для поддержания заданного уровня напряжения в тяговой сети необходимо применять средства регулирования напряжения. Традиционные средства регулирования напряжения на трансформаторах (УРПН) способствуют в первую очередь повышению напряжения на шинах тяговых подстанций (с ограничением по несимметрии фазных напряжений), а не в тяговой сети. Если принять для сети электроснабжения электрифицированной железной дороги отношение r/x=0,1 (с учётом трансформаторов этой сети, для которых x_т >>R_т), то при коэффициенте мощности 0,8 потери напряжения, связанные с передачей по ней реактивной мощности, оказываются в 7,5 раза больше потерь, вызванных передачей активной мощности, равной реактивной. Следовательно, снижение потоков передаваемой по сети электроснабжения реактивной мощности позволяет повысить напряжение и одновременно снизить потери мощности во всех элементах сетей электроснабжения. Для этой цели применяются устройства поперечной компенсации реактивной мощности [2].

Устройство поперечной ёмкостной компенсации (КРМ) включают параллельно нагрузке, как показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема замещения (а) и векторная диаграмма (б) при поперечной компенсации

На рисунке изображены индуктивное и активное сопротивление системы Х_S и R_S (от источника питания до места установки КРМ); Х_K –ёмкостное сопротивление КРМ; U₁ и U₂ – напряжения в начале (у источника питания) и в конце (в месте установки КРМ) линии; I_H, I_H', I_H" – ток потребителя (нагрузки) и его активная и реактивная составляющие; Iα – ток КРМ; I – суммарный ток потребителя КРМ

Рассмотрим принципиальную схему КРМ применительно к простейшей однофазной цепи с индуктивной нагрузкой, показанной на рисунке 1.1,а. Из векторной диаграммы рисунок 1.1,б видно, что включение конденсаторной батареи уменьшает угол сдвига между током и напряжением в начале линии, то есть улучшает коэффициент мощности. Действительно φ ˂ φ_н. Одновременно уменьшается потеря напряжения в системе с ΔU' до ΔU:

(1.1)

Из выражения (1.1) и из векторной диаграммы видно, что соответствующим подбором I_K (а следовательно, I_K) можно свести потерю напряжения к нулю и даже дать ей отрицательное значение. В последнем случае напряжение у потребителя станет выше напряжения у источника энергии [3].

В тяговых сетях переменного тока, питающих однофазные тяговые нагрузки, КРМ обеспечивает не только компенсацию реактивной мощности прямой последовательности, но и симметрирование тяговой нагрузки – компенсацию реактивной мощности обратной последовательности.

Генерируемая КРМ реактивная мощность прямой последовательности на частоте 50 Гц зависит только от мощности Q устройства и не зависит от характера распределения её по фазам. При равномерном распределении Q по фазам ток и мощность обратной последовательности оказываются равными нулю, а при концентрации мощности Q в одной фазе КРМ формирует равные друг другу по модулю ТПП и ТОП.

В связи с тем, что на тяговых подстанциях переменного тока необходимы одновременно компенсация реактивной мощности прямой последовательности и симметрирование тяговых нагрузок, такое КРМ включают в отстающую фазу (рисунок 1.2). С точки зрения симметрирования тяговых нагрузок, такое КРМ наиболее эффективно при одинаковых нагрузках плеч питания подстанций [2]. Схема включения однофазного КРМ показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема включения однофазного КРМ

На рисунке 1.2 показано, что КРМ включают в отстающую фазу – это делается потому, что при использовании схемы соединения обмоток трансформатора Y/Δ уровень напряжения в отстающей фазе всегда ниже, чем в опережающей.

Установки поперечной ёмкостной компенсации в системе тягового электроснабжения включаются на тяговых подстанциях и в тяговой сети у постов секционирования. Их задача - повышение уровня напряжения, снижение несимметрии тока и напряжения на тяговых подстанциях и снижение высших гармонических, что благоприятно сказывается на режиме работы электроподвижного состава (ЭПС) и тяговых подстанций.

Повышение напряжения в контактной сети в этом случае приводит к повышению пропускной способности участков железной дороги.

Симметрирование напряжения на тяговой подстанции улучшает режим напряжения на линиях автоблокировки и электрической централизации (ВЛ СЦБ 10(6) кВ), линиях «Два провода-рельс» (ДПР 27,5), питающих нетяговых потребителей вдоль железной дороги, облегчает работу РПН (АРПН) трансформаторов и собственных нужд подстанций.

Таким образом, КРМ решают важные технологические задачи системы тягового электроснабжения (СТЭ). Одновременно с повышением пропускной способности компенсируется реактивная мощность тяговой нагрузки. [4]

Рассмотрим применение поперечной ёмкостной компенсации реактивной мощности на Хабаровской ЭЧ, для этого сначала дадим ей краткую характеристику.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХАБАРОВСКОЙ ДИСТАНЦИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Хабаровская дистанция электроснабжения – структурная единица Хабаровского отделения железной дороги – филиала ОАО (ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА) «РОСИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ».

Приказом начальника Дальневосточной железной дороги № 326/Н от 1 июня 1956 г, организован Хабаровский участок энергоснабжения с границами обслуживания Звеньевая – Кирга – Ленинск. Все электростанции и понизительные подстанции были переведены из подчинения Хабаровского отделения и управления дороги в участок энергоснабжения.

По мере развития энергетического хозяйства отделения дороги и энергетики края поэтапно закрывались маломощные электростанции, строились распределительные подстанции и питание электроустановок переключалось на внешнее электроснабжение: 1955 г – электростанция Хабаровск-2; 1953 г – электростанция Амур; 1969 г – электростанция Ин; 1965г – электростанция Вяземская; 1967 г – электростанция Бикин; 1963-1965 гг – все остальные линейные электростанции.

В 1987г на основании указания МПС Хабаровский участок энергоснабжения переименован в Хабаровскую дистанцию электроснабжения. В настоящее время в состав Хабаровской дистанции электроснабжения входят: 10 районов контактной сети, 9 тяговых подстанций, 4 района электроснабжения, участок по капитальному ремонту и механизации, участок по диагностики и метрологии, Дорожная электротехническая лаборатория, Ремонтно-ревизионный участок.

Местонахождение и почтовый адрес: 680032 г. Хабаровск, Хабаровский край, Проспект 60-летия октября, 126. Дистанция имеет в своем составе производственные участки, в своей деятельности руководствуется действующим законодательством Российской Федерации, нормативными и иными актами Министерства путей сообщения России.

Перейдем к анализу схемы внешнего электроснабжения Хабаровской ЭЧ.

1. Анализ схемы внешнего электроснабжения

Рассмотрим схему внешнего электроснабжения Хабаровской ЭЧ ДВЖД. Схема внешнего электроснабжения приведена на рисунке 2.1, а.

Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций (ТП), которые расположены на участке Икура-Бикин, представляет собой цельную систему источников питания, соединённых между собой высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП). Источниками питания тяговых подстанций Хабаровской ЭЧ являются: Приморская государственная электростанция (ГРЭС), Бурейская ГРЭС и две тепловые электростанции ТЭЦ1 и ТЭЦ3.

Девять тяговых подстанций, входящие в состав дистанции электроснабжения расположены на станциях Икура (ЭЧЭ-7), Ин (ЭЧЭ-8), Волочаевка-1 (ЭЧЭ-9), Хабаровск-2 (ЭЧЭ-10), Кругликово (ЭЧЭ-11), Дормидонтовка (ЭЧЭ-12), Аван (ЭЧЭ-13), Розенгартовка (ЭЧЭ-14), Бикин (ЭЧЭ-15). На тяговых подстанциях (ЭЧЭ) производится преобразование первичного высокого напряжения до уровней среднего и низкого, необходимых для электроснабжения контактной сети, устройств СЦБ, нетяговых потребителей хозяйств железной дороги, а также электроснабжение нетранспортных потребителей. Тяговая подстанция Икура является подстанцией отпаечного типа, Ин тоже отпаечная, Волочаевка-1 транзитная подстанция, Хабаровск-2 – тупиковая отпаечная, Кругликово – отпаечная, а подстанции Дормидонтовка, Розенгартовка и Бикин – транзитные подстанции.

1. Характеристика схемы тягового электроснабжения

Расположение станций и объектов СТЭ на участке Кирга-Звеньевой приведено фрагментом с привязкой к единой системе нумерации длин из схемы «Хозяйства электроснабжения и электрификации ДВЖД» на рисунке 2.2.

Характеристики

Список файлов ВКР