Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Многопульсовые выпрямители тяговых подстанций электрического транспорта

Диссертация: Многопульсовые выпрямители тяговых подстанций электрического транспорта
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Первый двенадцатипульсовый выпрямитель для тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог разработан сотрудниками кафедры «Тяговые подстанции и их автоматизация» (ТПА) ОмИИТа («Электроснабжение железнодорожного транспорта» (ЭЖТ) ОмГУПС) совместно с работниками службы электроснабжения Западно-Сибирской железной дороги (ЗСЖД) и АО «Уралэлектротяжмаш» и включен в работу на одной… Читать ещё >

Многопульсовые выпрямители тяговых подстанций электрического транспорта (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Многопульсовые неуправляемые выпрямители при симметричных питающих напряжениях
    • 1. 1. Многопульсовые схемы выпрямления
    • 1. 2. Выпрямленное напряжение многопульсовых выпрямителей при симметричных питающих напряжениях
    • 1. 3. Сетевой ток многопульсовых выпрямителей при симметричных питающих напряжениях
    • 1. 4. Характеристики многопульсовых выпрямителей при симметричных питающих напряжениях
      • 1. 4. 1. Внешняя характеристика
      • 1. 4. 2. Коэффициент мощности
    • 1. 5. Основные результаты и краткие
  • выводы
  • 2. Многопульсовые неуправляемые выпрямители при несимметричных питающих напряжениях
    • 2. 1. Выпрямленное напряжение и внешняя характеристика выпрямителей при несимметрии питающих напряжений
    • 2. 2. Сетевой ток многопульсовых выпрямителей при несимметрии питающих напряжений
      • 2. 2. 1. Сетевой ток шестипульсового мостового выпрямителя при несимметрии питающих напряжений
      • 2. 2. 2. Сетевой ток двенадцатипульсового выпрямителя при несимметрии питающих напряжений
    • 2. 3. Основные результаты и краткие
  • выводы
  • 3. Влияние аварийных режимов и конструктивной несимметрии на гармонический состав кривых напряжения многопульсовых выпрямителей
    • 3. 1. Гармонический анализ кривых напряжения многопульсовых выпрямителей при несимметричных аварийных режимах
      • 3. 1. 1. Гармоники выпрямленного напряжения многопульсовых выпрямителей при обрыве одной фазы вентильной обмотки преобразовательного трансформатора
      • 3. 1. 2. Гармоники напряжения в цепи однофазного замыкания на землю вентильной обмотки трансформатора многопульсовых выпрямителей
    • 3. 2. Влияние конструктивной несимметрии вентильных обмоток преобразовательного трансформатора на гармонический состав кривой выпрямленного напряжения
    • 3. 3. Основные результаты и краткие
  • выводы
  • 4. Обоснование рациональной мощности и количества выпрямителей на тяговой подстанции
    • 4. 1. Анализ электропотребления на тягу поездов подстанциями постоянного тока
    • 4. 2. Выбор рациональной мощности и количества выпрямителей на тяговой подстанции
    • 4. 3. Расчет экономического эффекта от внедрения выпрямителя мощностью 6,3 МВ А
    • 4. 4. Основные результаты и краткие
  • выводы
  • 5. Экспериментальные исследования характеристик многопульсовых выпрямителей
    • 5. 1. Характеристики двадцатичетырехпульсового выпрямителя тяговой подстанции магистрального участка железной дороги
    • 5. 2. Характеристики двенадцатипульсового выпрямителя тяговой подстанции метрополитена
    • 5. 3. Характеристики двенадцатипульсового выпрямителя мощностью 6,3 МВ, А тяговой подстанции магистрального участка железной дороги
    • 5. 4. Основные результаты и краткие
  • выводы

Железнодорожный транспорт является одной из важнейших отраслей народного хозяйства России. На электрифицированных железных дорогах страны, протяженность которых на 1 января 1998 г. составляла 39,5 тыс. км или 45,7% от протяженности всей сети дорог, осуществлялось 74,9% перевозок от их общего объема. В 1997 г. для нужд электрической тяги использовано 24 млрд кВт-ч электроэнергии, что составляло 3,9% от общей выработки электрической энергии в стране III.

В связи с особенностями экономики России, своеобразным формированием тарифов на рынке электрической энергии, в последние годы значительно возросла доля затрат на оплату электроэнергии. В 1997 г. она составила в среднем по сети железных дорог России 10,8% от общих эксплуатационных расходов, а на некоторых дорогах достигла 15%. В связи с этим вопросы, связанные со снижением затрат на электропотребление, приобретают большую актуальность.

Ряд решений, принятых на федеральном уровне / 2−4 /, позволяют существенно снизить затраты на электрическую энергию для тяги поездов путем упорядочения тарифов с учетом графиков электропотребления, уровня напряжения в точке подключения потребителя к электрической сети энерго-снабжающей организации. Наряду с этим, весьма актуальным остается вопрос снижения затрат на электрическую энергию путем улучшения технико-экономических показателей технических средств железнодорожного транспорта.

Следует отметить, что уменьшение объема перевозок в последние годы обусловливает снижение коэффициента полезного действия технических средств железнодорожного транспорта. Поэтому наблюдается ухудшение такого важного показателя эффективности электрических железных дорог как удельный расход электрической энергии на тягу поездов. В 1997 г. при объеме перевозок 1764 млрд ткм брутто этот показатель составил 134 кВтч/10 тыс. ткм брутто (в 1991 году при объеме перевозок 3463 млрд ткм брутто -127,9 кВт-ч/10 тыс. ткм брутто) /1 /.

В значительной мере эффективность электрических железных дорог зависит от технико-экономических показателей системы тягового электроснабжения. Большой вклад в развитие и совершенствование систем электроснабжения железнодорожного транспорта, улучшение электромагнитной совместимости устройств тягового электроснабжения со смежными устройствами внесли М. И. Михайлов, Л. Д. Разумов, С. М. Сердинов, С. Д. Соколов, К. Г. Марквардт, Г. Г. Марквардт, Р. Р. Мамошин, В. Н. Пупынин, Е. П. Фигурнов, А. Т. Бурков, А. В. Котельников, Р. И. Мирошниченко, М. Г. Шалимов, Ю. С. Железко, М. П. Бадер и другие ученые / 5−19 /.

В настоящее время протяженность электрифицированных железных дорог постоянного тока в России составляет 48% от общей протяженности электрифицированных железных дорог. Одним из основных элементов системы тягового электроснабжения постоянного тока являются выпрямители тяговых подстанций, процесс функционирования которых во многом определяет показатели системы в целом.

По состоянию на 1 января 1997 г. на тяговых подстанциях постоянного тока магистральных электрических железных дорог находилось в эксплуатации 2075 полупроводниковых выпрямителей, собранных по различным схемам. Более половины из них (1163 выпрямителя или 56% от общего числа) включены по шестипульсовой нулевой схеме параллельного типа, которая имеет очень низкие технико-экономические показатели, а 19% - по шестипульсовой мостовой схеме выпрямления. Использование двенадцатипульсовых мостовых схем выпрямления (526 выпрямителей или 25% от общего числа), позволило улучшить форму кривых сетевого тока и выпрямленного напряжения, снизить влияние тяговой сети на смежные устройства, существенно повысить технико-экономические показатели системы электроснабжения в целом. Однако, исследования и опыт эксплуатации показали, что в некоторых случаях и двенадцатипульсовые выпрямители не удовлетворяют современным требованиям электромагнитной совместимости / 137 /. Поэтому возникает необходимость дальнейшего совершенствования схем выпрямления, более углубленного исследования электромагнитных процессов и характеристик многопульсовых выпрямителей при различных режимах.

Разработке, исследованию и внедрению многопульсовых выпрямителей посвящены работы М. Г. Шалимова, Б. С. Барковского, В. П. Маценко, Г. С. Магая, Л. С. Панфиля, М. А. Рольбанда, Н. П. Балаклеевского, А. В. Поссе, А. А. Яценко, В. В. Руденского, Р. Н. Урманова, Я. Л. Фишлера, Л. М. Пестряевой, Б. А. Аржанникова, А. В. Виноградова и других авторов / 20−32, 45−47, 85−87, 96, 100 /.

Первый двенадцатипульсовый выпрямитель для тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог разработан сотрудниками кафедры «Тяговые подстанции и их автоматизация» (ТПА) ОмИИТа («Электроснабжение железнодорожного транспорта» (ЭЖТ) ОмГУПС) совместно с работниками службы электроснабжения Западно-Сибирской железной дороги (ЗСЖД) и АО «Уралэлектротяжмаш» и включен в работу на одной из тяговых подстанций ЗСЖД в 1975 г. В настоящее время отечественной промышленностью для магистральных электрических железных дорог выпускаются выпрямители исключительно с двенадцатипульсовой схемой выпрямления. Длительный успешный опыт эксплуатации двенадцатипульсо-вых выпрямителей на сети дорог, достаточно высокие их техникоэкономичес1сие показатели способствовали разработке и созданию двенадца-типульсового выпрямителя для тяговых подстанций метрополитена /31,32/. Первый выпрямитель, собранный по такой схеме, эксплуатируется с 1994 г. в Новосибирском метрополитене. На совещании начальников служб электроснабжения метрополитенов России / 33 / принято решение о целесообразности серийного изготовления и дальнейшего внедрения двенадцатипульсовых выпрямителей в системе электроснабжения метрополитенов страны.

Современные достижения в области трансформаторостроения и преобразовательной техники позволяют создать выпрямители с большим числом пульсаций в кривой выпрямленного напряжения, которые удовлетворяли бы возросшим в настоящее время требованиям электромагнитной совместимости. Первый двадцатичетырехпульсовый выпрямитель, разработанный и внедренный сотрудниками кафедры ТПА ОмИИТа совместно с работниками службы электроснабжения ЗСЖД, проходит опытную эксплуатацию на одной из тяговых подстанций дороги / 24, 25 /.

Работа выпрямителей в условиях симметрии питающих напряжений была предметом обширных исследований, на основании которых достаточно точно определяются гармонические составляющие выпрямленного напряжения и сетевого тока, волнистость, псофометрическое значение выпрямленного напряжения, внешняя характеристика и коэффициент мощности. Большой вклад в исследование электромагнитных процессов в выпрямителях при симметричных питающих напряжениях внесли В. П. Вологдин, Б. М. Шляпошников, К. А. Круг, И. Л. Каганов, С. Р. Глинтерник, А. В. Поссе, М. П. Костенко, Л. Р. Нейман, Г. Н. Блавдзевич, ПЬМ. Размадзе, О. А. Маевский, В. Н. Зажирко и другие ученые / 34−44, 68−70 /.

Специфической особенностью современных электрических сетей является то, что зачастую приемники электрической энергии имеют нелинейный и несимметричный характер, что обусловливает несимметрию и несинусоидалыюсть напряжений в отдельных точках сети. Появление несимметрии и несинусоидальности питающих напряжений оказывает существенное влияние на электромагнитные процессы в выпрямителях, а следовательно, и на их основные характеристики. Исследованию электромагнитных процессов и некоторых характеристик выпрямителей с различными схемами соединения при несимметричных питающих напряжениях посвящены работы М. Д. Трейваса, А. М. Пинцова, Г. Б. Черникова, С. Д. Соколова, М. П. Бадера, А. К. Шидловского, А. С. Низова, М. Г. Шалимова, В. П. Маценко и других /48−60, 131−133 /.

Большинство из этих работ посвящено гармоническому анализу кривой выпрямленного напряжения при различной степени несимметрии питающих напряжений. Методика анализа гармоник кривой выпрямленного напряжения при несимметричных питающих напряжениях / 58 / позволяет рассчитать ЭДС гармоник и их начальные фазы для m-пульсового выпрямителя. В / 48 / рассмотрены углы коммутации и внешняя характеристика шестипульсового мостового выпрямителя при несимметричных питающих напряжениях. Однако, при этом не в полной мере исследованы среднее значение и волнистость кривой выпрямленного напряжения, внешняя характеристика выпрямителей с числом пульсаций более шести.

Проблеме повышения качества электрической энергии в электрических системах в настоящее время уделяется большое внимание. Работы И. В. Жежеленко, Дж. Аррилага, Ю. С. Крайчика, В. С. Иванова, В. И. Соколова, Р. А. Борисова и других авторов / 61−67, 117−120 / посвящены исследованию гармоник в электрических сетях, обусловленных в том числе и влиянием различных выпрямителей. Анализ гармоник сетевого тока многопульсовых выпрямителей при симметричных питающих напряжениях рассмотрен многими исследователями. Однако влияние несимметрии питающих напряжений на гармонический состав сетевого тока выпрямителей до сих пор рассмотрено недостаточно полно, особенно для схем с числом пульсаций в кривой выпрямленного напряжения более шести. Специфика нагрузочных режимов и условий электромагнитной совместимости в системе электрических железных дорог обусловили необходимость дополнительного исследования этого вопроса.

В процессе работы выпрямителей на тяговых подстанциях могут возникать различные несимметричные аварийные режимы: обрыв фазы вентильной обмотки преобразовательного трансформатора, замыкание одной из вентильных обмоток преобразовательного трансформатора на землю. Некоторые вопросы работы выпрямителей в неполнофазных режимах рассмотрены в / 56, 72 /. В целях совершенствования мероприятий и средств, направленных на исключение опасного влияния тяговых токов на работу рельсовых цепей автоблокировки в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации железных дорог», возникла необходимость более углубленного анализа напряжений в тяговой сети при несимметричных аварийных режимах работы многопульсовых выпрямителей тяговых подстанций.

Технико-экономические показатели системы электроснабжения могут быть существенны улучшены, если совершенствование схем выпрямления совместить с созданием выпрямителей различной номинальной мощности, которая будет наиболее рациональной для тяговых подстанций с той или иной переработкой электрической энергии на тягу поездов.

Средняя переработка электрической энергии на тягу поездов одной тяговой подстанцией постоянного тока сети дорог составила в 1995 г. 12,5 млн кВт-ч в год, что соответствует среднему значению выпрямленного тока 450 А. В настоящее время на большинстве тяговых подстанций установлено два выпрямителя с номинальной мощностью 11,4 МВ-А и выпрямленным током.

3150 А. При этом коэффициент использования установленной мощности выпрямителей на 80% тяговых подстанций не превышает ОД.

В связи с вышеизложенным возникла необходимость выбора рациональной мощности выпрямителей тяговых подстанций. Различные методики расчета мощности преобразовательных трансформаторов и выпрямителей с учетом неравномерности тяговых нагрузок, износа изоляции обмоток, перегрузочных способностей выпрямителей рассмотрены в работах К. Г. Марквардта, С. Д. Соколова, Р. И. Мирошниченко, В. И. Сопова и других авторов / 8, 14, 73−83 /.

В / 82 / В. И. Соповым выполнено технико-экономическое обоснование номинальных единичных мощностей и количества выпрямительных агрегатов на тяговых подстанциях электрических железных дорог. Однако за двадцать с лишним лет произошли количественные и качественные изменения в системе электроснабжения электрических железных дорог, и в настоящее время возникла необходимость совершенствования методики выбора рациональной мощности выпрямителей адаптированно к изменившимся размерам движения поездов с учетом эксплуатационных расходов и капитальных затрат.

Цель работы. Целью настоящей работы является улучшение технико-экономических показателей выпрямителей тяговых подстанций электрического транспорта и их электромагнитной совместимости со смежными устройствами.

Для достижения указанной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1) исследованы выпрямленное напряжение, сетевой ток и внешняя характеристика многопульсовых выпрямителей при несимметричных питающих напряжениях;

2) выявлены закономерности формирования спектрального состава сетевого тока многопульсовых выпрямителей при несимметричных питающих напряжениях;

3) предложены методики гармонического анализа напряжения многопульсовых выпрямителей при несимметричных аварийных режимах: обрыве фазы и однофазном замыкании на землю вентильной обмотки преобразовательного трансформатора;

4) исследованы ЭДС гармоник выпрямленного напряжения многопульсовых выпрямителей и псофометрическое напряжение при конструктивной несимметрии вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, позволяющие получить исходные данные при проектировании преобразовательных трансформаторов;

5) предложена методика и даны рекомендации по выбору рациональной мощности и количества выпрямителей тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог при различной годовой переработке электрической энергии на тягу поездов;

6) разработано техническое задание для проектирования и изготовления преобразовательного трансформатора мощностью 6,3 МВ-А для магистральных электрических железных дорог;

7) достоверность теоретических исследований выпрямленного напряжения, сетевого тока при различных режимах работы многопульсовых выпрямителей, теоретически обоснованных значений рациональной мощности выпрямителей подтверждена путем экспериментальных исследований на действующем оборудовании тяговых подстанций электрического транспорта, опытом эксплуатации.

Методика исследования. В основу работы положены теоретические и экспериментальные исследования. При анализе электромагнитных процессов в многопульсовых выпрямителях при несимметричных питающих напряжениях использован метод симметричных составляющих. Гармонический анализ напряжений и токов при различных режимах работы многопульсовых выпрямителей выполнялся при помощи разложения периодической функции в ряд Фурье. Расчеты выполнены с использованием пакета программ для ПЭВМ, составленного на языке BASIC. Для приближенного вычисления определенных интегралов с аналитически заданной подынтегральной функцией при программировании использован метод Симпсона. Оценка параметров графиков нагрузки тяговых подстанций постоянного тока магистральных электрических железных дорог выполнена с использованием основных положений математической статистики. Задача выбора рациональной мощности выпрямителей решена путем минимизации приведенных затрат. Экспериментальные исследования характеристик выпрямителей при различных режимах их работы произведены на действующем оборудовании тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог и метрополитена.

Научная новизна:

— исследованы выпрямленное напряжение и внешняя характеристика многопульсовых выпрямителей при несимметричных питающих напряжениях;

— выполнен анализ гармоник сетевого тока многопульсовых выпрямителей при несимметричных питающих напряжениях с учетом коммутации вентильных токовпредложена методика гармонического анализа выпрямленного напряжения многопульсовых выпрямителей при обрыве фазы вентильной обмотки преобразовательного трансформатора в различных нагрузочных режимах;

— предложена методика гармонического анализа напряжения в цепи однофазного замыкания на землю вентильной обмотки трансформатора многопульсовых выпрямителей;

— исследованы ЭДС гармоник выпрямленного напряжения многопульсовых выпрямителей и псофометрическое напряжение при конструктивной несимметрии вентильных обмоток преобразовательного трансформатора;

— разработана методика и даны рекомендации по выбору рациональной мощности выпрямителей тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог постоянного тока при различной годовой переработке электрической энергии на тягу поездов.

Достоверность научных положений и выводов обоснована теоретически и подтверждена результатами экспериментальных исследований, выполненных на действующем оборудовании тяговых подстанций, опытом эксплуатации.

Практическая ценность и внедрение результатов работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с участием автора, разработаны и доведены до внедрения:

— методика гармонического анализа напряжения многопульсовых выпрямителей при несимметричных аварийных режимах, которая позволяет оценить степень опасного влияния тяговых токов на работу рельсовых цепей автоблокировки и разработать средства защиты;

— результаты расчета ЭДС гармоник выпрямленного напряжения две-надцатипульсового выпрямителя при конструктивной несимметрии вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, которые использованы при составлении технического задания на преобразовательный трансформатор мощностью 6,3 МВ-А;

— двенадцатипульсовый выпрямитель для тяговой подстанции метрополитена, эксплуатируемый в МП «Новосибирский метрополитен» ;

— методика выбора рациональной мощности выпрямителей тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог постоянного тока;

— головной образец преобразовательного трансформатора мощностью 6,3 МВ-А, находящийся в эксплуатации на одной из тяговых подстанций ЗСЖД.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ХХХП научно-технической конференции кафедр ОмИИТа (Омск, 1986 г.) — Всесоюзной научно-технической конференции «Методы и средства диагностирования технических средств железнодорожного транспорта (Омск, 1989 г.) — заседаниях научно-технического семинара кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПС (Омск, 19 931 998 гг.) — научно-техническом совете службы электроснабжения МП «Новосибирский метрополитен» (Новосибирск, 1994 г.) — сетевой школе по обмену опытом модернизации и техническому обслуживанию выпрямительных и инверторных преобразователей (Москва, 1995 г.) — П Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта» (Москва, 1996 г.) — Научно-практической конференции, посвященной 100-летию Западно-Сибирской железной дороги и 50летию Омского отделения Западно-Сибирской железной дороги (Омск, 1996 г.) — П Межвузовской научно-технической конференции, посвященной 55-летию ОмГТУ «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1997 г.) — научно-технической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири», посвященной 65-летию СГАПС (Новосибирск, 1997 г.) — научно-практической конференции, посвященной 160-летию отечественных железных дорог (Омск, 1997 г.) — научно-техническом семинаре кафедр электромеханического факультета (Омск, 1999 г.).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано: статей в центральных изданиях — 1 / 31 /, депонированных рукописей — 3 / 89, 91,108 /, статей в межвузовских сборниках — 3 /32, 90, 92 /, тезисов докладов — 7 / 109, 115, 122−126 /, отчетов по научно-исследовательской работе-6/97, 104,110−112,116/.

Структура и объем диссертации

Диссертация содержит 148 страниц машинописного текста, 95 рисунков, 20 таблиц и состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников (137 наименований) и пяти приложений на 30 страницах.

Основные результаты работы:

1.Теоретические и экспериментальные исследования, длительный опыт эксплуатации подтвердили необходимость применения многопульсовых схем выпрямления на тяговых подстанциях магистральных электрических железных дорог и метрополитена.

2.Исследованы волнистость кривой, гармоники выпрямленного напряжения, внешняя характеристика многопульсовых выпрямителей при несимметричных питающих напряжениях. Показано, что коэффициент наклона внешней характеристики многопульсовых выпрямителей при несимметрии питающих напряжениях не изменяется.

3.Выполнен анализ и выявлены закономерности формирования спектрального состава сетевого тока многопульсовых выпрямителей при несимметричных питающих напряжениях с учетом коммутации вентильных токов. Несимметрия питающих напряжений обусловливает появление в сетевом токе многопульсовых выпрямителей всех нечетных гармоник.

4.Предложена методика расчета ЭДС гармоник выпрямленного напряжения многопульсовых выпрямителей при обрыве одной фазы вентильной обмотки преобразовательного трансформатора в различных нагрузочных режимах. Выявлено, что в данном режиме в кривой выпрямленного напряжения появляются все четные гармоники, наибольшее значение из которых имеет гармоника частотой 100 Гц.

5.Предложена методика расчета ЭДС гармоник напряжения в цепи однофазного замыкания на землю вентильной обмотки трансформатора многопульсовых выпрямителей. В случае однофазного замыкания на землю вентильной обмотки трансформатора в кривой напряжения преобладают гармоники следующих порядков: 1, 3, 6, 9, 12, 15., т. е. первая гармоника и все последующие, кратные трем. Наибольшее значение для всех схем выпрямления при этом режиме имеет гармоника частотой 50 Гц. Результаты, полученные при исследовании аварийных режимов, могут быть использованы при разработке средств защиты от опасного влияния устройств электроснабжения на работу устройств СЦБ.

6.Конструктивная несимметрия вентильных обмоток преобразовательного трансформатора обусловливает появление в кривой выпрямленного напряжения и сетевого тока многопульсовых выпрямителей неканонических гармоник. Это приводит к ухудшению условий электромагнитной совместимости и должно учитываться при проектировании преобразовательных трансформаторов для многопульсовых схем выпрямления.

7.Экспериментальные исследования на действующем оборудовании тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог и метрополитена подтвердили достоверность теоретических исследований выпрямленного напряжения и сетевого тока многопульсовых выпрямителей при различных режимах их работы.

8.Опыт эксплуатации и экспериментальные исследования подтвердили высокие показатели двадцатичетырехпульсового выпрямителя тяговой подстанции магистрального участка железной дороги. В целях дальнейшего улучшения технико-экономических показателей многопульсовых выпрямии л телеи, решения проблемы электромагнитной совместимости следует рассмотреть вопрос о проектировании и промышленном изготовлении оборудования для двадцатичетырехпульсового неуправляемого выпрямителя магистрального участка железной дороги.

9.Разработан и внедрен двенадцатипульсовый выпрямитель на тяговой подстанции Заельцовская МП «Новосибирский метрополитен». Экспериментально в эксплуатационных условиях подтверждены его высокие технико-экономические показатели по сравнению с традиционно используемыми шес-типульсовыми. Доказана необходимость промышленного изготовления и широкого внедрения двенадцатипульсовых выпрямителей на тяговых подстанциях метрополитена.

10.Выполнен анализ электропотребления на тягу поездов подстанциями постоянного тока сети дорог РФ, выявлено несоответствие установленной мощности выпрямителей реальным нагрузочным режимам.

11 .Предложена методика и даны рекомендации по выбору рациональной мощности и количества выпрямителей тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог при различной годовой переработке электрической энергии на тягу поездов.

12. Разработан о техническое задание для проектирования и изготовления преобразовательного трансформатора мощностью 6,3 МВ-А для магистральных электрических железных дорог.

13.Изготовлен и введен в постоянную эксплуатацию на тяговой подстанции Мариановка ЗСЖД двенадцатипульсовый выпрямитель последовательного типа в составе преобразовательного трансформатора типа ТРМП-6300/35 и модернизированных вентильных конструкций ПВЭ-5.

14. Обоснована целесообразность использования преобразовательных трансформаторов мощностью 6,3 МВ-А при новом строительстве и модернизации действующего оборудования тяговых подстанций магистральных электрических железных дорог с годовой переработкой электрической энергии на тягу поездов до 25 млн кВт-ч.

15.Суммарный экономический эффект (ЧДД) за расчетный период (Т = 10 лет) от внедрения на тяговой подстанции с переработкой электрической энергии на тягу поездов до 25 млн кВт-ч в год выпрямителя мощностью 6,3 МВ-А составляет 317 тыс. р в ценах 1998 г. Внедрение на 50 тяговых подстанциях постоянного тока сети дорог РФ 100 выпрямителей мощностью 6,3 МВ-А позволит получить экономический эффект 31,7 млн р.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Наиболее острой проблемой в настоящее время является обеспечение электромагнитной совместимости различных потребителей. Улучшение условий электромагнитной совместимости системы тягового электроснабжения постоянного тока со смежными электротехническими устройствами может быть достигнуто путем использования многопульсовых выпрямителей на тяговых подстанций электрического транспорта.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Мунькин В В. Анализ работы хозяйства электроснабжения в 1997 году. МПС РФ. Департамент электрификации и электроснабжения, № ЦЭЭ-3 от 17.02.98. 100 с.
  2. Постановление Правительства Российской Федерации «Об основах ценообразования и порядке государственного регулирования и применения тарифов на электрическую и тепловую энергию». № 121 от 04.02.97.
  3. Указание МПС РФ «О тарифах на электрическую энергию». № Б-770у от 30.06.97.
  4. Постановление Правительства Российской Федерации «О ценообразовании в отношении электрической энергии, потребляемой железнодорожным транспортом (электрическая тяга)». № 1498 от 01.12.97.
  5. М.И., Разумов Л. Д., Соколов С. А. Электромагнитные влияния на сооружения связи. М., 1979. 264 с.
  6. С.М. Повышение надежности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог. М., 1985. 301 с.
  7. С.Д. Повышение надежности преобразовательных агрегатов тяговых подстанций. Труды ВНИИЖТа. Вып 290. М., 1965. 184 с.
  8. К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М., 1982. 528 с.
  9. Г. Г. Применение теории вероятностей и вычислительной техники в системе энергоснабжения. М., 1972. 224 с.
  10. P.P., Зимакова А. Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М., 1980. 295 с.
  11. Бей Ю.М., Мамошин Р. Р, Пупынин В. Н., Шалимов М. Г. Тяговые подстанции. М., 1986. 319 с.
  12. Повышение надежности и эффективности полупроводниковых преобразователей в устройствах электрических железных дорог: Сб. науч. тр./ Под ред. А.Т.Буркова- Петербургский гос. универ. путей сообщения. Спб., 1995.88 с.
  13. A.B., Наумов A.B., Слободянюк Л. П. Рельсовые цепи в условиях влияния заземляющих устройств. М., 1980. 207 с.
  14. М.Мирошниченко Р. И. Режимы работы электрифицированных участков. М., 1982. 208 с.
  15. Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог. М., 1981. 215 с.
  16. Litardi Ruggero. Interferenze е compatibilita elettromagnetica // Le tecnica Professionale. 1994−1. N 8. Р. 45−51. (итал).
  17. Ю.С. Стандартизация параметров электромагнитной совместимости в международной и отечественной практике // Электричество. 1996. № 1.С. 2−7.
  18. М.Г. Мешающие влияния электрических железных дорог на смежные устройства. Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1996. 19 с.
  19. Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций / Б. С. Барковский, Г. С. Магай, В. П. Маценко, М. Г. Шалимов и др.- Под ред. М. Г. Шалимова. М., 1990. 127 с. 1. ЛЗб
  20. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций / С. Д. Соколов, Ю. М. Бей, Я. Д. Гуральник, О. Г. Чаусов. М., 1979. 264 с.
  21. .С., «Шалимов М.Г. О выборе схемы включения выпрямителей на тяговых подстанциях // Повышение качества электрической энергии на тяговых подстанциях: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1978. С. 3−8.
  22. Эффективная схема выпрямительных агрегатов подстанций / М. Г. Шалимов, Л. С. Панфиль, Б. С. Барковский, В. П. Маценко // Железнодорожный транспорт. 1979. № 9. С. 47−50.
  23. Я.Л., Урманов Р. Н., Пестряева Л. М. Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок. М., 1989. 320 с. (Трансформаторы- Вып. 41).
  24. .А. Вентильные преобразователи с бесконтактным автоматическим регулированием напряжения.Сб. науч.тр. Ч. 2 /Уральский эл.-мех. ин-т инж. трансп. Свердловск, 1987. 58 с.
  25. В.В. Перспективы повышения надежности системы тягового электроснабжения участков постоянного тока // Развитие систем тягового электроснабжения: Сб. науч. тр. / Под ред. Т. П. Добровольскиса. М., 1991. С. 8−12.
  26. A.B. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. JI., 1973. 304 с.
  27. Повышение технико-экономических показателей выпрямительных подстанций метрополитена / Н. П. Балаклееевский, Г. С. Магай, Т. В. Комякова, Е. Ю. Салита // Метро. 1996. № 3. С. 20−21.
  28. В.Я. Проблемы экономии электрической энергии на метрополитенах//Метро. 1997. № 1−2. С. 71−73.
  29. В.П. Выпрямители. M.-JI., 1936. 447 с.
  30. .М. Игнитронные выпрямители для тяговых подстанций железных дорог. М., 1947. 735 с.
  31. К.А. Основы электротехники. M.-J1., 1936. 888 с.
  32. И.Л. Электронные и ионные преобразователи. Цепи питания и управления ионных приборов. M.-J1., 1956. 528 с.
  33. Ш. М. Преобразовательные схемы и системы. М., 1967.527 с.
  34. М.П., Нейман Л. Р. Электромагнитные процессы в мощных выпрямителях и их связь с параметрами энергоснабжающей системы // Электричество, 1947. № 1.
  35. М.П., Нейман Л. Р., Блавдзевич Г. Н. Электромагнитные процессы в системах с мощными выпрямительными установками М., 1946. 106 с.
  36. С.Р. Электромагнитные процессы и режимы мощных статических преобразователей. Л., 1970. 308 с.
  37. С.Р. Электромагнитная совместимость мощных вентильных преобразователей и электрических сетей // Электричество. 1991. № 5. С. 1−4
  38. A.B., Севрюгов A.B. Методы расчета схем выпрямителей и инверторов большой мощности // Изв. Вузов. Электромеханика. 1973. № 3. С. 259−273.
  39. O.A. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М., 1978. 320 с.
  40. Toyomi Gondo. DC railway feeding system // Meiden Review International Edition. 1988. N 2. P. 14−16.
  41. Przeksztaltniki diodowe 12-fazowe dla potrzeb trakcji electrycznej PKP Zalety oraz wininajace nowe zagadnienia techniczne. Korzycki Eugeniusz.Pr.Inst.electr.», 1985, 33, № 136, 79−94.
  42. Bennel F T. Current egualising transformer for current balance in parallel-connected 12-puls converter // 1EE Proc.-1.988.-B, 135, № 2. P.85−90
  43. Г. Б. Работа полупроводниковых неуправляемых выпрямителей при несимметричных режимах // Электричество. 1965. № 8. С. 73−81.
  44. А.К., Музыченко А. Д., Буденный В. Ф. Спектральный состав выходного напряжения многофазного выпрямителя с последовательным выпрямлением фазных напряжений // Системы стабилизированного тока. Киев, 1976. С. 135−143.
  45. Методика анализа гармонического состава выпрямленного напряжения многофазных выпрямителей с ВДУ при несимметричных питающих напряжениях / Низов A.C., Штин А.Н.- Уральский эл.-мех. ин-т инж. трансп., 1983. 26 с. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 31.07. 84. № 2480.
  46. М.Д. Высшие гармонические выпрямленного напряжения и их снижение на тяговых подстанциях постоянного тока. М., 1964. 100 с.
  47. A.M. Расчет гармоник выпрямленного тока и напряжения// Электричество. 1956. № 12. С. 9−14.
  48. Работа m-пульсовых выпрямителей при несимметричных напряжениях переменного тока / Ковалева Т.В.- Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. 1989. 22 с. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 30.01.90. № 4905.
  49. A.C. Гармонический состав выпрямленного напряжения нагруженного эквивалентною выпрямителя с регулированием напряжения // Сб. науч. тр. Вып. 37 / Уральский эл. мех. ин-т инж. ж.-д. трансп. Свердловск, 1974. С. 12−22.
  50. И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М., 1984. 184 с.
  51. И.В., Федоров В. К., Любимова В. А. Вероятностные и спектральные характеристики изменения высших гармоник вэлектрических сетях // Оптимизация схем и параметров устройств преобразовательной техники: Сб. науч. тр. Киев, 1983.С. 150−154.
  52. Ю.С. Гармоники неканонических порядков в системах с управляемыми выпрямителями // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1966. № 5. С. 84−93.
  53. Ю. С. Мазуров М.И., Токмакова И. А. Гармонический состав переменного тока мостовых шестифазных преобразователей при несимметрии цепей коммутации // Изв. вузов. Электромеханика. 1977. № 9.
  54. Ю.С. Классификация гармоник напряжения и тока в цепях с вентильными преобразователями // Электричество. 1980. № 7.
  55. Иванов В.С., Соколов В. И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М., 1987.
  56. И.В. Высшие гармоники в трехфазных цепях // Электричество. 1992. № 1 I. С. 53−54.
  57. В.Н., Казачков B.C., Тэттэр А. Ю. Исследование преобразователя АВК с переключаемыми сетевыми блоками // Исследование электрооборудования железнодорожного транспорта / Межвуз. сб. науч. тр. Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1980.
  58. В.Н., Костюк В. А. Формирование алгоритма управления и режимы работы низкочастотного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией // Техническая электродинамика. Киев, 1980. № 4.
  59. В.Н., Казачков B.C. Применение преобразования Лапласа и обобщенных чисел к анализу кусочно-линейных систем на ЭВМ // Изв. вузов. Радиоэлектроника. Т. XXI. 1978. № 6.
  60. Л.М. Вестник теоретической и экспериментальной электротехники. 1928. № 7.
  61. В.М., Минин Г. А., Бадер М. П. Высшие гармонические в кривой инверторного напряжения тяговой подстанции метрополитена при работе в несимметричных режимах // Вопросы электроснабжения электрических железных дорог. Труды МИИТа. Вып. 570. С. 27−38.
  62. С.Д., Иванов В. И. Параметры и системы охлаждения полупроводниковых преобразователей тяговых подстанций. Труды ЦНИИ МПС. Вып. 446. М., 1971. С. 24−31.
  63. С.Д., Руденский В. В. Потери электроэнергии в преобразовательных агрегатах // Повышение эффективности тягового электроснабжения. Труды ЦНИИ МПС. Вып. 520. М., 1974. С. 51−60.
  64. С.Д. Выбор мощности преобразовательного агрегата по минимуму потерь электроэнергии // Повышение эффективности полупроводниковых преобразовательных агрегатов. Труды ЦНИИ МПС. Вып. 551. М., 1976. С. 4−8.
  65. С.Д. Определение допустимых токовых нагрузок для полупроводникового выпрямителя // Применение полупроводниковых преобразователей на тяговых подстанциях постоянного тока электрифицированных железных дорог. Труды ВНИИЖТа. Вып. 379. М., 1969.
  66. Р.И. К вопросу определения мощности тяговых подстанций // Вопросы автоматики, телеуправления и эксплуатации тяговых подстанций. Труды ВНИИЖТа. Вып. 232. М., 1962. С. 97−119.
  67. Р.И., Илюшина В. Ф. Использование ЭЦВМ для совершенствования методики определения мощности тяговых подстанций. Вестник ЦНИИ МПС. 1965. № 4. С. 31−35.
  68. .Н. Автоматическое переключение ртутно-выпрямительных агрегатов тяговой подстанции в зависимости от нагрузки // Труды ЦНИИ МПС. Вып. 261. М., 1963.
  69. В.И. Выбор трансформаторной мощности выпрямительных агрегатов по вероятностной оценке тяговых нагрузок // Сб. науч. тр. Вып. 113. Омск, 1970.
  70. В.И. Технико-экономическое обоснование номинальных единичных мощностей и количества выпрямительных агрегатов на тяговых подстанциях электрических железных дорог: Дис. .к-та техн. наук. Омск, 1971.248 с.
  71. Е.Г., Попович В. Н. Когда целесообразно переходить к двенадцатипульсовым преобразователям на действующих тяговых подстанциях // Повышение эффективности устройств электрического транспорта: Межвуз. сб. науч. тр. Днепропетровск, 1989. С.76−81.
  72. Ю.К. Общие зависимости, определяющие параметры трансформаторов многофазных преобразователей // Электричество. 1986. № 2. С. 38−42.
  73. A.A. Применение схемы «скользящего» треугольника в многофазных преобразователях// Электричество. 1982. № 7. С. 17−23.
  74. М.Г., Барковский Б. С., Пономарев М. Г. Коэффициент мощности многопульсовых выпрямителей // Повышение качества электрической энергии на тяговых подстанциях: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1979. С.22−28.
  75. В.Г. Ряды Фурье. М., 1980. 384 с.
  76. Технико-экономические показатели многопульсовых выпрямителей/ Комякова Т.В.- Омская гос. акад. путей сообщения, 1995. 19 с. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 17.10.95. № 5974.
  77. A.A., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., 1984. 472 с.
  78. .С., Салита Е. Ю. Обобщение теории мостовых схем выпрямления и выбор оптимальной // Повышение качества электрической энергии на тяговых подстанциях: Сб. науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1983. С. 15−20.
  79. Каталог «Электротехника СССР». Трансформаторы для тяговых подстанций постоянного тока электрифицированных железных дорог. 03.30.06−88. М., 1988.6 с.
  80. Я.Л., Урманов Р. Н., Пестряева Л. М. Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок. М., 1989. 320 с.
  81. Повышение эффективности тяговых подстанций постоянного тока Западно-Сибирской железной дороги: Отчет о НИР (заключит.)/Омский ин-т инж. ж.-д. трансп.- Руководитель Г. С. Магай. № ГР 01.89.66 680- Омск, 1991. 231 с. (В списке исполнителей Т.В.Комякова)
  82. О составе затрат и единых нормах амортизационных отчислений: Сборник нормативных документов с комментариями/ Финансы и статистика. М., 1995.208 с.
  83. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. М., 1991. 239 с.
  84. Монтаж, наладка и эксплуатация полупроводниковых преобразователей тяговых подстанций / Соколов С. Д., Гуральник Я. Д., Солянников А. И., Чаусов О. Г. М., 1972. 192 с.
  85. ГОСТ 6827–76. Электрооборудование и приемники электрической энергии. Ряд номинальных токов.
  86. Методы оптимизации режимов энергосистем / В. М. Горнштейн, Б. П. Мирошниченко, А. В. Пономарев и др.- Под ред. В. М. Горнштейна. М., 1981. 336 с.
  87. Каталог «Электротехника СССР». Диоды серии ДЛ на токи от 1250 до 2000 А. 05.10.07−88. М&bdquo- 1988.
  88. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. М., 1997. 78 с.
  89. Технические требования к проектированию электрификации слабозагруженных участков железных дорог. М., 1993. 17 с.
  90. ГОСТ 14 209–85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки.
  91. Экспериментальное исследование электромагнитных процессов в двенадцатипульсовом выпрямителе последовательного типа / Магай Г. С., Пономарев А. Г., Салита Е. Ю., Комякова Т.В.- Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта. 1986. 10 с. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС. № 3662.
  92. Совершенствование 12-пульсовых выпрямителей и методы их эксплуатации: Отчет о НИР (заключит.)/ Омский ин-т инж. ж.-д. трансп.- Руководитель Г. С. Магай. № ГР 01.87.56 006. Омск, 1990. 178 с. (В списке исполн. Т.В.Комякова).
  93. Экспериментальные исследования характеристик 12-пульсового выпрямителя тяговой подстанции метрополитена: Отчет о НИР (заключит.)/ Омский ин-т инж. ж.-д. трансп.- Руководитель Г. С. Магай. Омск, 1994. 55 с. (В списке исполн. Т.В.Комякова).
  94. Решение сетевого совещания по обмену опытом «Энергосберегающие технические средства и технологии». МПС. Департамент электрификации и электроснабжения. № ЦЭТ-2 от 27.02.98. 5 с.
  95. В.В. Анализ работы хозяйства электроснабжения в 1994 году. МПС РФ. Департамент электрификации и электроснабжения. № ЦЭЭ-3 от 10.03.95. 72 с.
  96. Разработка электронной защиты типа ЭЗВА для 12-пульсовой схемы выпрямления: Отчет о НИР (заключит.)/ Омский ин-т инж. ж.-д. трансп.- Руководитель Г. С. Магай. Омск, 1996. 38 с. (В списке исполн. Т.В.Комякова).
  97. Дж., Брэдли Д., Боджер П. Гармоники в электрических системах. М., 1990. 320 с.
  98. Р.И., Федоров В. К. Усиление неканонических гармоник тока в электрической сети с управляемыми преобразователями // Изв. ВУЗов. Энергетика. 1978. № 1. С. 123−125.
  99. Р.И., Федоров В. К. О законе распределения амплитуд и начальных фаз анормальных гармоник линейного тока управляемого выпрямителя // Изв. ВУЗов. Энергетика. 1975. № 6. С. 129−132.
  100. Ю.А., Жураховский A.B. Высшие гармоники в электрических сетях // Электричество. 1995. № 5. С. 68−74
  101. П.Ф. Численные и графические методы прикладной математики. Киев, 1970. 791 с.
  102. Комплексная оценка эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса: Методические рекомендации и комментарии к применению. М., 1989. 118 с.
  103. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М., 1994. 80 с.
  104. Расчет показателей при оценке эффективности инвестиционного проекта// Экономика строительства. 1995. № 12. С. 7−12.
  105. А.И. Экономическая эффективность инвестиций // Железнодорожный транспорт. 1995. № 11. С. 57−61.
  106. С.Г., Кондратюк В. Н. Неканонические гармоники в выходной ЭДС преобразователя при несимметрии напряжений // Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательная техника. 1981. № 9. С. 3−5.
  107. O.K., Якимец И. В., Френкель B.C. Несимметричные режимы многофазных преобразователей // Повышение эффективности устройств преобразовательной техники: Материалы научно-технической конференции. Киев, 1972. С. 9−14.
  108. Я.Ф. Гармонический анализ выпрямленного напряжения с учетом несимметрии питающих напряжений // Повышение эффективности устройств преобразовательной техники: Материалы научно-технической конференции. Киев, 1972. С. 14−19.
  109. Oonishi Atsushi. D. С. converter for railways. Мэйдэн дзихо, 1980, № 155,31−34.
  110. ГОСТ 16 772–77. Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия.
  111. ГОСТ 18 142.1−85. Выпрямители полупроводниковые мощностью свыше 5 кВт. Общие технические условия.
  112. ГОСТ 13 109–97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
  113. УТВЕРЖДАЮ: Гл ашьИЦинже не рэлектротяжмаш1. ЯЬ-А^азанцев1. Я ¿-'У
  114. УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер управления
  115. Щ?$икации и электроснабженияр^Р^Л А.П.Мезенцев
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!