Анализ эксплуатационных характеристик электровозов переменного тока с компенсатором реактивной мощности

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОВОЗОВ 9
2. РАЗРАБОТКА РЕГУЛИРУЕМОГО КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 22
2.1. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 22
2.2. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 22
2.3. СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 23
2.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ КРМ 30
2.5. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 34
3. МОДЕРНИЗАЦИЯ СИЛОВОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОВОЗА С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕГУЛИРУЕМОГО КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 37
3.1. СОСТАВ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ КРМ-РД 37
4. РАБОТА РЕГУЛИРУЕМОГО КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 42
5. ТЯГОВЫЕ РАСЧЁТЫ С СИСТЕМОЙ КРМ-РД 46
5.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ 46
5.2. РАСЧЁТ УДЕЛЬНЫХ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИЛ 46
5.3. РАСЧЁТ КРИВЫХ ДВИЖЕНИЯ V(S) И T(S) 55
5.4. РАСЧЁТ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 57
6. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНЫХ ПОЕЗДОК МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОВОЗА 73
7. ОХРАНА ТРУДА. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 79
8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ СЕРИИ ВЛ80С 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
ЛИТЕРАТУРА 99

Весь текст будет доступен после покупки

Железнодорожный транспорт России является важнейшим связующим звеном между различными отраслями экономики страны. Именно в России, с ее огромной территорией, железнодорожный транспорт объединяет в единый комплекс буквально все отрасли экономики, обеспечивает не только нормальную жизнедеятельность, но и безопасность и целостность страны.
В настоящее время основными, наиболее массовыми, электровозами, применяющимися для тяги грузовых поездов на сети дорог переменного тока являются электровозы BЛ80c, оборудованные системой ступенчатого регулирования напряжения на тяговых двигателях, и лишь 15% от общего числа электровозов переменного тока оборудованы системой с зонно-фазовым регулированием.
Общим недостатком всех электровозов переменного тока с коллекторными тяговыми двигателями являются низкие энергетические показатели, один из которых - коэффициент мощности.
Коэффициент мощности - это один из основных показателей любого потребителя электрической энергии, показывающий эффективность преобразования поступающей от источника электрической энергии.
Низкие значения коэффициента мощности свидетельствуют о повышенном потреблении реактивной мощности и искажении питающего тока. Следствием этого является дополнительная нагрузка тяговой сети и электрооборудования электровоза реактивным током и увеличенный расход электроэнергии на тягу поездов.

Улучшение энергетических показателей системы тягового электро-снабжения переменного тока достигается при помощи стационарных устройств компенсации реактивной мощности (КРМ), которые, как правило, устанавливают на тяговых подстанциях. При этом снижается потребление реактивной мощности из системы внешнего энергоснабжения, а внутреннее потребление реактивной мощности и связанный с этим дополнительный расход электроэнергии в тяговой сети сохраняются.

Весь текст будет доступен после покупки

1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕ-НИЕ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
Грузовое движение на железных дорогах РФ, в отличие от большин-ства стран мира, кроме США, Канады и некоторых других, является основ-ным видом перевозочной работы. Его доля в общем грузообороте желез-нодорожного транспорта достигла 88%, причем доля энергозатрат на гру-зовые перевозки около 80%.
При росте общего грузооборота железных дорог и его доли, выпол-няемой электрической тягой, включая грузовое движение, особое значение имеет динамика энергозатрат, которые достигли 12,8% всех эксплуатацион-ных расходов в грузовом движении. Таким образом, эксплуатационные за-траты электрифицированных железных дорог все в большей степени опре-деляются расходом электроэнергии, поскольку основная доля перевозок (около 64%) выполняется на электрической тяге.
Динамика общего потребления электроэнергии на электрифицирован-ных железных дорогах, включая энергозатраты на тягу грузовых поездов, свидетельствует о том, что имеет место увеличение указанных энергозатрат на 2,5-4,5% в год. Это связано со следующими факторами:
? рост грузонапряженности на линиях с электрической тягой на 2-4% в год;
? расширение полигона электрификации на 300 - 500 км. ежегодно;
? усложнение условий работы электроподвижного состава из-за сокра-щения интервалов попутного следования, роста числа задержек поездов и ограничений скорости.
Именно последним фактором можно объяснить то, что на протяжении ряда лет уровень участковой Vуч и технической Vтех скорости грузовых по-ездов на электрифицированных дорогах практически остается неизменным. Не наблюдается также рост среднего веса состава, что можно частично объ-яснить увеличением доли порожнего пробега вагонов.
При этом важное значение имеет анализ тенденций изменения удель-ного расхода электроэнергии на тягу по сети дорог и по электровозам по-стоянного и переменного тока. В целом на сети сначала наблюдалось быст-рое снижение удельных энергозатрат (период до 1976 г.), что связано с от-работкой режимов вождения поездов и мероприятиями по экономии элек-троэнергии. Однако затем это снижение явно замедлилось, а в отдельные периоды наблюдается даже некоторый рост удельных энергозатрат.
При этом неблагоприятным является соотношение удельного энерго-потребления для электровозов постоянного и переменного тока.
Хотя электровозы постоянного тока работают на более тяжелых гор-ных участках (Карпатские, Кавказские, Уральские перевалы, Хибины, Бай-кальский участок), их удельный расход электроэнергии (по счетчикам элек-тровозов) в среднем по сети примерно на 25-33% ниже, чем у электровозов переменного тока [1]. Аналогичное соотношение характерно и для других стран, исполь¬зующих две системы электрической тяги (Чехословакия, Франция, Англия, Югославия, Япония, Индия).
Указанное неблагоприятное соотношение свидетельствует о том, что в системе электрической тяги переменного тока имеются существенные резер-вы энергосбережения. Эти резервы связаны со снижением энергозатрат на собственные нужды электровоза и потерь в его оборудовании
Детальный анализ удельных энергозатрат для электровозов перемен-ного тока разных серий показал:
? более мощные электровозы ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ80Т, ВЛ80С имеют по-вышенный удельный расход энергии, что связано с недоиспользованием установленной мощности их силового оборудования;
? для электровозов ВЛ80С и ВЛ85 наблюдается тенденция к росту удель-ного энергопотребления, что особенно тревожно для эксплуатируемых в настоящее время ВЛ80С - самых массовых локомотивов, численность которых составляет около 40% эксплуатационного парка электровозов переменного тока.
Тенденция к росту удельных энергозатрат электровозов ВЛ80С объ-ясняется, действием указанных выше неблагоприятных факторов эксплуа-тационного характера, которые являются общими для всей сети. Для этого сначала необходимо проанализировать факторы, влияющие на энергоза-траты в грузовом движении, на основе которых могут быть намечены пути повышения экономичности таких электровозов.
Энергия, потребляемая электровозом из контактной сети (рис. 1.1) расходуется на следующие составляющие :
? полезная, т.е. механическая работа Ам ;
? потери в электровозе - ?Аэ;
? собственные нужды локомотива - Асн .
Механическая работа Ам в свою очередь идет на преодоление основ-ного сопротивления движению, т.е. на преодоление сил трения (составляю-щая Ас), и частично преобразуется в кинетическую Ак и потенциальную Апэнергию поезда. Каждая из последних двух составляющих может быть использована для преодоления сил основного сопротивления движению, может переходить друг в друга или в тормозные потери ?Ат.
В принципе каждую из составляющих Ак и А п можно, по крайней ме-ре частично, возвратить в контактную сеть при наличии системы рекупера-тивного торможения. Однако для электровозов переменного тока рекупера-тивное торможение пока используется слабо и вопрос о его применении яв-ляется спорным. Поэтому при анализе расхода электроэнергии, в частности на рис. 1.1, оно не учитывается.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Электровоз ВЛ80с : Руководство по эксплуатации/ Н.М. Васько, А.С. Девятков, А.Ф. Кучеров и др. – 2-е изд., переработ. и доп. – М.: Транс-порт, 1990. – 454с.
2. Охрана труда на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж.–д. трансп./ Ю.Г. Сибаров, В.О. Дегтярёв, Т.К. Ефремова и др.; Под ред. Ю.Г. Сибарова. – Транспорт, 1981. – 287с.
3. Осипов С.И., Миронов К.А., Ромадина И.В. «Техника безопасности при эксплуатации электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1966. – 190с.»
4. Кашин И.В., Смоловик С.В. «Моделирование типовых элементов элек-троэнергетических систем.» // Фундаментальные исследования в техни-ческих университетах. Материалы научно-технической конференции. – 1999, с.127, С-Пб.: СПбГТУ. – 308с.
5. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электри-ческих системах. М.: Энергоиздат, 1981, –197 с.

Весь текст будет доступен после покупки