XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

На основе научно-технического прогресса осуществляется повышение эффективности работы российского железнодорожного транспорта, совершенствование системы электрообеспечения тяги поездов.

В последнее время усиленно развивается технология силовой электроники. Развитие данной отрасли привели к замене традиционных коллекторных двигателей постоянного тока на асинхронные двигатели трехфазного тока, получающие питание от электронных преобразователей с регулируемым напряжением и частотой. Значит, система тягового электроснабжения развивается по общим принципам научно-технического прогресса.

Система постоянного тока является традиционным для многих железных дорог в мире. В наше время такая система используется на ранее электрифицированных линиях. Совершенствуют ее путем применения трехпроводной системы питания с линией высокого напряжения (от 6 кВ до 24 кВ). Такая конфигурация обеспечивает усиление электроснабжения грузонапряженных электрифицированных линий постоянного тока. Также развиваются системы электрификации железных дорог однофазного тока промышленной частоты (50 Гц) для улучшения движения поездов. По схеме Скотта простые системы с трансформаторами и трехфазными трансформаторами стали применяться с 1950-х годов. После появились системы с отсасывающими трансформаторами, экранирующим и усиливающим проводами. Система трехпроводной распределенной схемы питания с автотрансформаторами – еще один шаг в развитии системы переменного тока. Новый этап в улучшении электротяговой сети – применение коаксиального кабеля.

Рисунок 1. Принципиальные схемы тягового электроснабжения в мировой практике.

Системы переменного тока значительно увеличили расстояние между подстанциями, намного снизили потери в сети, уменьшили напряженность электромагнитного поля в зоне влияния контактной сети, повысили скорость движения пассажирских поездов. По этой системе работает около 57% полигона электрификации.

Факторы, которые влияют на электрическую нагрузку высокоскоростных и грузонапряженных линий

Взаимосвязь факторов, которые определяют нагрузку грузонапряженных и высокоскоростных линий и вытекающая из этого необходимость в новых подходах к концепции системы тягового электроснабжения отображены на рисунке 2.

Рисунок 2. Взаимодействие факторов, влияющих на характер и мощность нагрузок электротяговой сети.

С развитием грузонапряженного и высокоскоростного движения характер тяговых нагрузок изменились. Сократилось время движения подвижного состава, а высокая установленная мощность электровозов и электропоездов привела к возникновению пиков нагрузочных токов.

Совершенствование электроснабжения тяги поездов в системе интегрированной информационной среды

Основным товаром новаций является научно-технический результат.

Развитие техники и технологий электроэнергетической системы имеет ряд противоречий, которые характерны для всей мировой энергетики и электротяговой энергетики в частности. В их число входит:

Усиливающиеся требования к энергетической эффективности и возрастание энергоемкости производства;

Увеличение стоимости меди, алюминия, стали и других металлов, а также быстрое снижение цен на продукцию высоких технологий;

Увеличение разрыва между показателями надежности и энергетической эффективности основного электрооборудования выпуска 1970-1980-х годов и современного оборудования.

В существующих экономических условиях увеличение вклада электроэнергетики в обеспечение конкурентоспособности железнодорожных перевозок можно обеспечить именно путем разрешения указанных противоречий на основе инноваций при создании электротехнической продукции, технологии преобразования и передачи электроэнергии и технологий управления.

На рисунке 3 приведена структурная схема управления конкурентоспособностью в электротяговой энергетике, составленная на базе концепции технологий интегрированной информационной поддержки в рамках решения задач обеспечения качества и конкурентности продукции.

Рисунок 3. Концептуальная схема управления в электротяговой энергетике.

В сфере интегрированной информационной поддержки систематизировано все многообразие продукции, относящееся к устройствам электроснабжения.

Рассматривая инновационную продукцию контактной сети, следует выделить:

низколегированные магнием медные и бронзовые контактные провода;

новые модификации контактной сети на основе проектов КС-160 и КС- 250 для различных условий эксплуатации;

демонтажно-раскаточные комплексы;

средства и технологии для демонтажа и утилизации опор.

Они позволяют достичь масштабного снижения затрат на строительство и реконструкцию объектов, а также положительно влияют на показатель надежности.

Важными инновационными устройствами являются:

Сухие трансформаторы;

Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией;

Устройства компенсации реактивной мощности;

Функциональные системы технического диагностирования силовых трансформаторов.

Все средства и устройства тестового и функционального диагностирования позволяют решать такие задачи, как:

Автоматизация сбора, передачи и анализа данных;

Совершенствование контроля качества проведения ремонта технических средств;

Расширение сферы контроля технического состояния средств электроснабжения;

Переход от планового ремонта к ремонту по фактическому состоянию;

Оценка качества ремонта технических средств.

При системном применении всего нормативного, методического, технологического и программно-технического комплекса интегральной информационной поддержки в условиях рационально расходуемых ресурсов возможно дальнейшее улучшение электроэнергетической инфраструктуры железнодорожного транспорта, которое будет осуществляться на базе инноваций в продукции и инновационных процессов на протяжении жизненного цикла оборудования.

Список источников:

Журнал «Наука и транспорт» (специализированное издание о достижениях отечественной науки и производства по всем видам транспорта).

Авторы

В.В. Хананов – главный инженер Управления электрификации и электроснабжения Центральной дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД».

А.Т, Бурков – доктор технических наук, профессор кафедры «Электроснабжение железных дорог» ПГУПС.

Д.В. Барч – аспирант ПГУПС.