Оборудование системы тягового электроснабжения постоянного тока устройствами по обеспечению электромагнитной совместимости с объектами инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Введение 6
1. Анализ действующих нормативных документов, регламентирующих уровень гармонических составляющих токов и напряжений в системе электрической тяги постоянного тока 9
1.1. Нормативные документы, регламентирующие влияние тяговой сети на устройства проводной связи 9
1.2. Нормативные документы, регламентирующие влияние тяговой сети на питающие электросети (ГОСТ 32144-2013) 10
1.3. Нормативные документы, регламентирующие уровень мешающего влияния электрооборудования электровоза на рельсовые цепи, путевые устройства сигнализации 14
2. Анализ гармонических составляющих выпрямленного напряжения и тока в системе внешнего энергоснабжения и тяговой сети при работе шести и двенадцатипульсовых выпрямительных агрегатов 16
2.1. Гармонический анализ выпрямленного напряжения 17
2.1.1. Представление несинусоидальных токов и напряжений с помощью рядов Фурье 17
2.1.2. Возникновение гармоник при потреблении электроэнергии 18
2.1.3. Гармонические составляющие в кривой выпрямленного напряжения в режиме холостого хода 19
2.2 Анализ гармонических составляющих выпрямленного напряжения многопульсовых выпрямительных агрегатов 21
3. Электромагнитное и гальваническое влияние электрической тяги на устройства проводной связи и СЦБ при работе двенадцатипульсовых выпрямительных агрегатов 32
3.1. Влияние электрической тяги на устройства проводной связи 32
3.1.1. Принцип расчета электромагнитного влияния эл. тяги на устройства проводной связи 32
3.1.2. Расчет электромагнитного влияния эл. тяги на устройства проводной связи на реальном участке при шеститипульсовом ВА 39
3.1.3. Расчет электромагнитного влияния эл. тяги на устройства проводной связи на реальном участке при двенадцатипульсовом ВА 41
3.2. Влияние электрической тяги на устройства СЦБ 43
3.2.1. Назначение, принцип действия и режимы работы 43
3.2.2. Влияние тягового тока на работу устройств автоматической локомотивной сигнализации и автоматического регулирования скорости поездов 48
3.2.3. Методика расчета влияния тягового тока на работу рельсовых цепей 53
3.3 Гальваническое влияние электрической тяги на смежные устройства 57
4. Обоснование и разработка технических решений и предложений по снижению гармонических составляющих в тяговой сети до нормативных значений, обеспечивающих электромагнитную совместимость системы тягового энергоснабжения и устройств проводной связи и СЦБ 59
4.1. Активные защиты, обеспечивающие электромагнитную совместимость электрических железных дорог и смежных линий 59
4.1.1. Увеличение пульсности преобразователя 59
4.1.2. Применение сглаживающих фильтров на тяговых подстанциях 60
4.2. Пассивные защиты, обеспечивающие электромагнитную совместимость электрических железных дорог и смежных линий 65
5. Разработка требований к сглаживающим устройствам по максимальному снижению уровня гармонических составляющих токов и напряжений в системе тягового электроснабжения постоянного тока 68
5.1. Расчет мешающих влияний в линии связи при шестипульсовом ВА, и использовании двухзвенного фильтра, предложенного ЦНИИ МПС 68
5.2. Расчет мешающих влияний в линии связи при двенадцатипульсовом ВА, и использовании однозвенного апериодического фильтра 70
Заключение. 74
Список используемой литературы 75

Весь текст будет доступен после покупки

В последние годы появилось большое количество новых электронных приборов. Такая организация как «ОАО РЖД» сейчас вынуждена переходить на более современные методы работы и организации перевозок. Используя достижения последних лет, и внедряя их в те ответственные области работы железных дорог, которые уже не могут справляться с постоянно возрастающими нагрузками (такие как СЦБ и связь, например), руководство РЖД и специалисты, отвечающие непосредственно за внедрение, часто не учитывают того, что смежные системы зачастую являются морально и технически устаревшими. Большинство электрических приборов, входящие в эти системы, разрабатывались довольно давно, и они могут не выполнять требований, предъявляемых новыми, внедряемыми электроприборами. В частности это касается того, что в силу особенностей железных дорог все системы находятся в одной электромагнитной среде.
Наибольшее влияние, в плане электромагнитной совместимости, на смежные системы оказывают системы электроснабжения дороги. Этому есть много причин, основные из которых это громадное количество разнородных нагрузок, переменная составляющая тока и гармоники, вносимые при выпрямлении, большая протяженность линий электроснабжения и идущих параллельно им линий связи и СЦБ. Кроме того, на дорогах переменного тока существуют такие негативные эффекты как неравномерная загрузка фаз, смещение углов сдвига, а также наведенное высокое напряжение на нормально отключенные линии.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ действующих нормативных документов, регламентирующих уровень гармонических составляющих токов и напряжений в системе электрической тяги постоянного тока

1.1. Нормативные документы, регламентирующие влияние тяговой сети на устройства проводной связи

Основным документом для рассмотрения являются внутриотраслевые «Правила защиты устройств проводной связи от влияния тяговой сети электрических железных дорог постоянного тока» [1]. «Правила» дают определение мешающих влияний, подразумевающих появление в смежных линиях напряжений, токов и гармоник, приводящих к нарушению нормального действия связи и (или) к искажению передаваемой информации.
Также «Правила» регламентируют величину мешающих напряжений Uш для проводов с неметаллической оболочкой, как для кабельных, так и для воздушных линий. Нормальные величины приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Нормы мешающих напряжений
№п/п Цель связи Uш, мВ Длина сближения, к которой отнесена норма Точка цепи, к которой отнесена норма
1 Междугородная (МС) 1,5 Усилительный участок Вход усилителя или междугородного коммутатора при относительном уровне полезного сигнала 0,8 неп.
2 Дорожная (МПС) 1,5 Усилительный участок
3 Избирательная 1 Длина круга избирательной связи Вход усилителя или коммутатора при относительном уровне полезного сигнала 1,6 неп.
4 Межстанционная 2,25 Вся зона Линейные зажимы телефонного аппарата
5 Городская и внутрирайонная 1,5 От абонента до междугородней телефонной станции То же.
6 Канал служебной связи 3,5 1200 км См. 1 и 2
7 Перегонная 1,0 Вся цепь См. 3
8 Подстанционная 1,5 Длина круга См. 1 и 2
Для высокочастотных воздушных и кабельных линий мешающие напряжения не должны превышать величины Uш = 0,5 мВ.

Пункт IV «Правил» предъявляет требования к устройствам электрической тяги. В частности §27 гласит: «На всех тяговых подстанциях должны быть установлены сглаживающие фильтры, предназначенные для снижения помех, вызываемых тяговой сетью в линиях связи». Также §29 говорит о том, что целесообразность применения той или иной схемы сглаживающих фильтров определяется расчетом мешающих напряжений в цепях связи и технико-экономическими соображениями.
Для контроля мешающего напряжения и исправности сглаживающих фильтров, предписано использовать ИМН (измеритель мешающих напряжений). Величину мешающего напряженияк определяют по показанию прибора, включенного на шины подстанции после фильтра.

1.2. Нормативные документы, регламентирующие влияние тяговой сети на питающие электросети (ГОСТ 32144-2013)

Тяговые подстанции питаются от сетей общего назначения. К ним, кроме подстанций также подключены потребители, не имеющие отношения к железной дороге, но работающие с ней в одной электромагнитной среде. Преобразовательный агрегат тяговой подстанции является значительным потребителем реактивной энергии, а также относится к классу нагрузок, которые имеют нелинейные вольтамперные характеристики, искажающие кривую напряжения питающих электросистем. Поскольку от железных дорог, через питающие сети идет большое влияние на сторонние потребители, работа тяговых подстанций регламентируется ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии у ее приемников, присоединенных к электрическим цепям общего назначения» [2]. Нормы, установленные данным стандартом, являются обязательными во всех режимах работы систем электроснабжения общего назначения, кроме режимов:
1. Режимов обусловленных исключительными погодными условиями и стихийными бедствиями
2. Непредвиденными ситуациями, вызванными действиями третьих лиц
3. Условиями, регламентированными государственными органами управления.
Данный ГОСТ устанавливает определенный перечень основных показателей качества электроэнергии, и дополнительный перечень вспомогательных параметров. Для основных параметров существуют два вида норм качества электрической энергии: нормально допустимые и предельно допустимые. Оценка соответствия показателей качества электрической энергии указанным нормам проводится в течение расчетного периода в 24 часа.

Весь текст будет доступен после покупки

1. «Правила защиты устройств проводной связи от влияния тяговой сети электрических ж.д. постоянного тока.» М: транспорт, 1969г. 44с.
2. ГОСТ 32144-2013.
3. Инструкция НБЖТЦБ 04-98.
4. Бадер М.П. «Электромагнитная совместимость» М: Транспорт, 2002г. 640с.
5. Почаевец В.С. «Электрические подстанции: Учебник для техникумов и колледжей ж.д. транспорта – М.: Желдориздат, 2001. – 512 с.»
6. Бей Ю.М., Мамошин Р.Р., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. «Тяговые подстанции» М: транспорт 1986 г. с.319.
7. Бурков А.Т. «Электронная техника и преобразователи» Учебник для ВУЗов железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт, 1999 464с.
8. Соколов С.Д., Бей Я.Д., Чаусов Р.Г.: «Полупроводниковые и преобразовательные агрегаты тяговых подстанций» М: Транспорт 1979 264с.
9. «Справочник по электроснабжению ж.д. под редакцией Марквардта К.Г.» М: Транспорт 1981г. т.2-392с.
10. Давыдова И.К., Попов Б. И., Эрлик В. М.: «Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования» М: Транспорт 1974г. 415с.

Весь текст будет доступен после покупки