Електромагнітні процеси в системі електричної тяги постійного струму при перекритті чи пробої дахового ізолятора електровоза
Loading...
Date
2013
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Аварійні режими короткого замикання на електрорухомому складі є досить частим явищем і тому дослідження цього процесу в системі електричної тяги постійного струму є актуальною задачею. Особливо це стосується такого режиму як перекриття дахового ізолятора електровозу, оскільки в цьому випадку одночасно закорочується і тягова мережа і сам рухомий склад. Цей режим супроводжується протіканням надструмів як в електровозі так і в тяговій мережі і є надзвичайно небезпечним для обох підсистем.
Метою роботи є дослідження електромагнітних процесів і особливостей протікання цього режиму. Виявлення найбільш інформаційних маркерів цього режиму, дозволить відрізнити його від інших аварійних режимів.
Дослідження короткого замикання в тяговій мережі при наявності електровозів на фідерній зоні було виконано шляхом математичного моделювання. Для цього було створено схему заміщення розглядуваної системи і для неї записано систему рівнянь електромагнітного стану. За результатами моделювання було встановлено, що в аварійному режимі перекриття дахового ізолятора на електровозі напруга на ньому різко зменшується і тягові двигуни переходять в генераторний режим. Генераторний струм досягає уставки і захист електровозу спрацьовує. В розглядуваному режимі фідерні струми тягових пыдстанцый спочатку різко зростають до небезпечних значень, а потім експоненціально зменшуються до певного усталеного значення. Комутаційні процеси зміни струмів обумовлюють різко динамічний характер коливань підстанційних напруг, максимальні значення яких суттєво перевищують номінальне значення.
Застосування методів математичного моделювання дозволяє досліджувати процеси в такій складній системі якою є система електричної тяги постійного струму навіть з двома електровозами. За результатами досліджень визначені особливості протікання перехідних електромагнітних величин в системі.
RUS: Аварийные режимы короткого замыкания на электроподвижном составе достаточно частое явление и поэтому исследование этого процесса в системе электрической тяги постоянного тока является актуальной задачею. Особенно это касается такого режима, как перекрытие крышевого изолятора электровоза, поскольку в это случае одновременно закорачиваются и тяговая сеть и сам подвижной состав. Этот режим сопровождается протеканием сверхтоков и является очень опасным для обеих подсистем. Целью работы является исследование электромагнитных процессов и особенностей протекания этого режима. Нахождение наиболее информационных маркеров этого режима, позволит отличать его от других аварий. Исследование короткого замыкания при наличии двух электровозов на фидерной зоне было выполнено математическим моделированием. Для этого была создана схема замещения рассматриваемой системы и для неё записана система уравнений электромагнитного состояния. За результатами моделирования было установлено, что в аварийном режиме перекрытия крышевого изолятора, напряжение на электровозе резко уменьшается, и тяговые двигатели переходят в генераторный режим. Генераторный ток достигает уставки и защита электровоза срабатывает. В рассматриваемом режиме фидерные токи тяговых подстанций сначала резко возрастают до опасных значений, а потом экспоненциально уменьшаются до определенного установившегося значения. Коммутационные процессы изменения токов обуславливают резко динамический характер колебания подстанционных напряжений, максимальные значения которых значительно превышают номинальные значения. Использование методов математического моделирования позволяет исследовать процессы в такой сложной системе как система электрической тяги постоянного тока даже с несколькими электровозами. По результатам исследований определены особенности протекания переходных электромагнитных величин в системе.
ENG: The malfunctions short circuit on электроподвижном composition is quite common and that is why the study of this process in the system of the electric traction DC is an urgent task. Especially it concerns such a regime, as overlap roof insulator of electric locomotive, because in this case at the same time short-circuit and power train and myself rolling stock. This mode is accompanied by a flow of current and is very dangerous for both subsystems. The aim of the work is the research of electromagnetic processes and features of course of this regime. Find the most informative markers of this regime, will allow to differentiate it from other accidents. A study of the short-circuit in the presence of two electric locomotives on the feeder zone was performed mathematical modeling. For this scheme was set up replacement of the system and for it is written system of equations of the electromagnetic status. The results of the simulation, it was established that in case of an emergency operation overlap roof insulator, the voltage of the electric locomotive is dramatically reduced, and the traction motors are moving in the generator mode. Generator current reaches the set point and protection of the electric locomotive works. In this mode the feeder currents of traction substations first escalate to dangerous levels, and then exponentially reduced to a steady-state value. Switching the processes of change of currents cause sharply dynamic nature of the fluctuations of voltage substation, maximum values of which considerably exceed the rated values. The use of methods of mathematical modeling allows you to explore the processes in such a complex system as the system of the electric traction DC even with several electric locomotives. According to the results of studies identified features of transient electromagnetic variables in the system.
RUS: Аварийные режимы короткого замыкания на электроподвижном составе достаточно частое явление и поэтому исследование этого процесса в системе электрической тяги постоянного тока является актуальной задачею. Особенно это касается такого режима, как перекрытие крышевого изолятора электровоза, поскольку в это случае одновременно закорачиваются и тяговая сеть и сам подвижной состав. Этот режим сопровождается протеканием сверхтоков и является очень опасным для обеих подсистем. Целью работы является исследование электромагнитных процессов и особенностей протекания этого режима. Нахождение наиболее информационных маркеров этого режима, позволит отличать его от других аварий. Исследование короткого замыкания при наличии двух электровозов на фидерной зоне было выполнено математическим моделированием. Для этого была создана схема замещения рассматриваемой системы и для неё записана система уравнений электромагнитного состояния. За результатами моделирования было установлено, что в аварийном режиме перекрытия крышевого изолятора, напряжение на электровозе резко уменьшается, и тяговые двигатели переходят в генераторный режим. Генераторный ток достигает уставки и защита электровоза срабатывает. В рассматриваемом режиме фидерные токи тяговых подстанций сначала резко возрастают до опасных значений, а потом экспоненциально уменьшаются до определенного установившегося значения. Коммутационные процессы изменения токов обуславливают резко динамический характер колебания подстанционных напряжений, максимальные значения которых значительно превышают номинальные значения. Использование методов математического моделирования позволяет исследовать процессы в такой сложной системе как система электрической тяги постоянного тока даже с несколькими электровозами. По результатам исследований определены особенности протекания переходных электромагнитных величин в системе.
ENG: The malfunctions short circuit on электроподвижном composition is quite common and that is why the study of this process in the system of the electric traction DC is an urgent task. Especially it concerns such a regime, as overlap roof insulator of electric locomotive, because in this case at the same time short-circuit and power train and myself rolling stock. This mode is accompanied by a flow of current and is very dangerous for both subsystems. The aim of the work is the research of electromagnetic processes and features of course of this regime. Find the most informative markers of this regime, will allow to differentiate it from other accidents. A study of the short-circuit in the presence of two electric locomotives on the feeder zone was performed mathematical modeling. For this scheme was set up replacement of the system and for it is written system of equations of the electromagnetic status. The results of the simulation, it was established that in case of an emergency operation overlap roof insulator, the voltage of the electric locomotive is dramatically reduced, and the traction motors are moving in the generator mode. Generator current reaches the set point and protection of the electric locomotive works. In this mode the feeder currents of traction substations first escalate to dangerous levels, and then exponentially reduced to a steady-state value. Switching the processes of change of currents cause sharply dynamic nature of the fluctuations of voltage substation, maximum values of which considerably exceed the rated values. The use of methods of mathematical modeling allows you to explore the processes in such a complex system as the system of the electric traction DC even with several electric locomotives. According to the results of studies identified features of transient electromagnetic variables in the system.
Description
М. Костін: ORCID 0000-0002-0856-6397
Keywords
система електричної тяги, електрорухомий склад, тягова підстанція, тяговий електричний двигун, математична модель, коротке замикання, ізолятор, магнітний потік, перехідний процес, перехідний струм, система электрической тяги, электроподвижной состав, тяговая подстанция, тяговый электрический двигатель, математическая модель, короткое замыкание, изолятор, магнитный поток, переходный процесс, переходный ток, electric traction system, electric rolling stock, traction substation, electric traction motor, mathematical model, short-circuit, insulator, magnetic flux transition, current transient, КЕЕ
Citation
Михаліченко, П. Є. Електромагнітні процеси в системі електричної тяги постійного струму при перекритті чи пробої дахового ізолятора електровоза / П. Є. Михаліченко, М. О. Костін // Електрифікація транспорту. – 2013. – № 5. – С. 106–112. – DOI: 10.15802/etr.v0i5.24327.