Непродуктивні втрати електроенергії в системі електропостачання електричної тяги постійного струму
Loading...
Date
2011
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UA: Дисертація присвячена підвищенню ефективності електропостачання
системи тяги постійного струму за рахунок зниження непродуктивних втрат
електроенергії, визначених на основі досліджень балансу реальних
електроенергетичних процесів, що протікають у силових тягових колах та
системі зовнішнього електропостачання.
В роботі розроблено метод визначення енергетичних показників, а також
непродуктивних втрат електроенергії в системі електропостачання
електричної тяги постійного струму, з точки зору випадкового характеру
зміни напруг і струмів. Отримано та проаналізовано значення цих
електричних величин як для системи зовнішнього електропостачання, так і
для тягової мережі.
RU: Диссертация посвящена повышению эффективности электроснабжения системы тяги постоянного тока за счет снижения непродуктивных потерь электроэнергии, определенных на основе исследований баланса реальных электроэнергетических процессов, протекающих в силовых тяговых цепях и системе внешнего электроснабжения. Изложены теоретические предпосылки и адаптированы к системам электрической тяги постоянного тока методы определения составляющих полной мощности и коэффициентов мощности, а также непродуктивных потерь электроэнергии. Разработан новый метод – метод корреляционных функций, учитывающий стохастический характер изменения тока и напряжения на фидерах тяговой подстанции. Выведены формулы для расчета вышеуказанных величин. Исследованы энергетические показатели и непродуктивные потери электроэнергии для ЛЭП, которые питают 6- ти и 12- пульсные выпрямительные установки. Установлено, что в режиме относительно слабой тяговой нагрузки такие показатели качества электроэнергии, как коэффициент n- ой гармонической составляющей напряжения и коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения удовлетворяют требованиям ГОСТа на качество электроэнергии, однако при росте нагрузки кривые напряжения и тока искажаются так, что указанные показатели не удовлетворяют даже предельно допустимым нормам. Выполнены вероятностно-статистический и корреляционно- спектральный анализы случайных процессов фидерных и подстанционных напряжений и токов. При помощи аналитических соотношений, полученных в диссертации, приведены и проанализированы результаты численных расчетов показателей качества электроэнергии, составляющих полной мощности, энергетических показателей и непродуктивных потерь электроэнергии в тяговых сетях ряда межподстанционных зон. В частности установлено, что кроме высокочастотных колебаний выпрямленных напряжения и тока, имеющих электромагнитное происхождение, присутствуют низкочастотные колебания этих величин (интергармоники), имеющие технологическое происхождение. Установлено, что тяговые цепи ЭПС, а также тяговая сеть вместе с ТП потребляют значительную неактивную мощность, которая пульсирует между ТП и ЭПС и тем самым обусловливает значительные непродуктивные потери электроэнергии в тяговой сети. Показано, что для анализа энергетических процессов в тяговой сети важными являются не только абсолютные значения непродуктивных потерь электроэнергии, но и их отношения к продуктивным потерям и к потребленной активной электроэнергии. Получены и проанализированы численные значения таких отношений. Предложен ряд мер по улучшению формы напряжения и тока как в питающей линии, так и в тяговой сети. Среди них: предложено дополнение традиционной схемы управляемого или неуправляемого выпрямителя на ТП вольтодобавочным преобразователем, с одновременной заменой существующего токоограничивающего реактора на новый с оптимальными формой и параметрами, расчет которого выполнен в диссертации; разработана методика определения формы и параметров тока компенсирующего устройства, алгоритмом которой возможна компенсация интергармоник тока и напряжения; предложено использование гибридного фильтра для исключения из спектра тока и напряжения гармоник. Вследствие этого улучшаются качество электроэнергии и энергетические показатели, а также снижаются непродуктивные потери электроэнергии в системах внешнего и тягового электроснабжения. Получено значение экономического эффекта, при условии использования предложенных мероприятий, для одной межподстанционной зоны. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в службе «Э» Приднепровской железной дороги, а также в учебном процессе Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна.
EN: The dissertation is dedicated to increasing of the efficiency of direct current electric traction systems by minimization of additional power losses that are determined on the basis of studies of real electric power balance processes that occur in power traction and external power supply system. A method for evaluation of energy factors and additional power losses in the electricity system of DC electric traction has been developed in the view of a random nature of voltages and currents changing. The values of these electrical parameters have been obtained and analyzed for both external power supply system and traction network.
RU: Диссертация посвящена повышению эффективности электроснабжения системы тяги постоянного тока за счет снижения непродуктивных потерь электроэнергии, определенных на основе исследований баланса реальных электроэнергетических процессов, протекающих в силовых тяговых цепях и системе внешнего электроснабжения. Изложены теоретические предпосылки и адаптированы к системам электрической тяги постоянного тока методы определения составляющих полной мощности и коэффициентов мощности, а также непродуктивных потерь электроэнергии. Разработан новый метод – метод корреляционных функций, учитывающий стохастический характер изменения тока и напряжения на фидерах тяговой подстанции. Выведены формулы для расчета вышеуказанных величин. Исследованы энергетические показатели и непродуктивные потери электроэнергии для ЛЭП, которые питают 6- ти и 12- пульсные выпрямительные установки. Установлено, что в режиме относительно слабой тяговой нагрузки такие показатели качества электроэнергии, как коэффициент n- ой гармонической составляющей напряжения и коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения удовлетворяют требованиям ГОСТа на качество электроэнергии, однако при росте нагрузки кривые напряжения и тока искажаются так, что указанные показатели не удовлетворяют даже предельно допустимым нормам. Выполнены вероятностно-статистический и корреляционно- спектральный анализы случайных процессов фидерных и подстанционных напряжений и токов. При помощи аналитических соотношений, полученных в диссертации, приведены и проанализированы результаты численных расчетов показателей качества электроэнергии, составляющих полной мощности, энергетических показателей и непродуктивных потерь электроэнергии в тяговых сетях ряда межподстанционных зон. В частности установлено, что кроме высокочастотных колебаний выпрямленных напряжения и тока, имеющих электромагнитное происхождение, присутствуют низкочастотные колебания этих величин (интергармоники), имеющие технологическое происхождение. Установлено, что тяговые цепи ЭПС, а также тяговая сеть вместе с ТП потребляют значительную неактивную мощность, которая пульсирует между ТП и ЭПС и тем самым обусловливает значительные непродуктивные потери электроэнергии в тяговой сети. Показано, что для анализа энергетических процессов в тяговой сети важными являются не только абсолютные значения непродуктивных потерь электроэнергии, но и их отношения к продуктивным потерям и к потребленной активной электроэнергии. Получены и проанализированы численные значения таких отношений. Предложен ряд мер по улучшению формы напряжения и тока как в питающей линии, так и в тяговой сети. Среди них: предложено дополнение традиционной схемы управляемого или неуправляемого выпрямителя на ТП вольтодобавочным преобразователем, с одновременной заменой существующего токоограничивающего реактора на новый с оптимальными формой и параметрами, расчет которого выполнен в диссертации; разработана методика определения формы и параметров тока компенсирующего устройства, алгоритмом которой возможна компенсация интергармоник тока и напряжения; предложено использование гибридного фильтра для исключения из спектра тока и напряжения гармоник. Вследствие этого улучшаются качество электроэнергии и энергетические показатели, а также снижаются непродуктивные потери электроэнергии в системах внешнего и тягового электроснабжения. Получено значение экономического эффекта, при условии использования предложенных мероприятий, для одной межподстанционной зоны. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в службе «Э» Приднепровской железной дороги, а также в учебном процессе Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна.
EN: The dissertation is dedicated to increasing of the efficiency of direct current electric traction systems by minimization of additional power losses that are determined on the basis of studies of real electric power balance processes that occur in power traction and external power supply system. A method for evaluation of energy factors and additional power losses in the electricity system of DC electric traction has been developed in the view of a random nature of voltages and currents changing. The values of these electrical parameters have been obtained and analyzed for both external power supply system and traction network.
Description
Захист 2011 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
непродуктивні втрати, електроенергія, реактивна, Фризе, потужність, випадкові процеси, напруга, струм, інтергармоніки, непродуктивные потери, электроэнергия, реактивная, мощность, случайные процессы, напряжение, ток, интергармоники, non-productive losses, electric power, reactive, Fryze, power, random process, voltage, current, interharmonics, КТОЕ, КТЕМ
Citation
Петров А. В. Непродуктивні втрати електроенергії в системі електропостачання електричної тяги постійного струму : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.09. Дніпропетровськ, 2011. 21 с.