Повышение эффективности эксплуатации системы тягового электроснабжения за счет совершенствования устройств защиты контактной сети постоянного тока в вынужденных режимах
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………….4
1 КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ РЕЖИМОВ СХЕМ ПИТАНИЯ И
СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА И АНАЛИЗ ЧИСЛА ОТКЛЮЧЕНИЙ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ……………………………………………………………………9
1.1 Классификация вынужденных режимов схем питания и секционирования контактной сети
системы тягового электроснабжения постоянного тока ……………………………………………………………9
1.2 Вынужденные режимы при отключении объектов системы тягового электроснабжения
постоянного тока …………………………………………………………………………………………………………………..11
1.3 Изменение нормальной схемы питания и секционирования контактной сети при проведении
работ на устройствах контактной сети……………………………………………………………………………………16
1.4 Изменение нормальной схемы питания и секционирования контактной сети при проведении
капитального ремонта в период летних путевых работ …………………………………………………………..19
1.5 Анализ оперативных карт при выводе в ремонт оборудования объектов системы тягового
электроснабжения …………………………………………………………………………………………………………………20
1.6 Анализ отключений быстродействующих выключателей тяговых подстанций в границах
обслуживания Западно-Сибирской железной дороги ……………………………………………………………..22
1.7 Анализ осциллограмм аварийных отключений быстродействующих выключателей тяговых
подстанций постоянного тока ………………………………………………………………………………………………..27
2 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТРОЙСТВ,
ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПРЕДНАМЕРЕННОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ДЛЯ
ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАЩИТ ……………………………………………………………….31
2.1 Применение короткозамыкателей для обеспечения защиты контактной сети постоянного
тока в вынужденных режимах ……………………………………………………………………………………………….31
2.2 Математическое моделирование работы короткозамыкателя при замыкании в «мертвой»
зоне защиты контактной сети ………………………………………………………………………………………………..37
2.3 Методика выбора места установки и уставок срабатывания короткозамыкателя контактной
сети ………………………………………………………………………………………………………………………………………45
2.4 Выводы по второму разделу …………………………………………………………………………………………….58
3 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ КОНТАКТНОЙ
СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ФУНКЦИЕЙ АДАПТАЦИИ К ТЯГОВОМУ РЕЖИМУ …60
3.1 Анализ графиков токов присоединений контактной сети постоянного тока……………………….60
3.2 Дистанционная защита с адаптацией к тяговому режиму ………………………………………………….65
3.3 Обоснование возможности применения адаптации защит контактной сети к тяговому
режиму ………………………………………………………………………………………………………………………………….67
3.4 Влияние протяженности тросов группового заземления на минимальное значение тока
короткого замыкания …………………………………………………………………………………………………………….72
3.5 Алгоритм реализации дистанционной защиты с адаптацией к тяговой нагрузке ………………..78
3.6 Выводы по третьему разделу ……………………………………………………………………………………………85
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ
РЕЗУЛЬТАТОВ …………………………………………………………………………………………………………………….86
4.1 Короткозамыкатель контактной сети постоянного тока …………………………………………………….86
4.2 Экспериментальное исследование работоспособности и эффективности потенциальной
защиты контактной сети с короткозамыкателем …………………………………………………………………….88
4.3 Оценка сходимости результатов математического моделирования и экспериментального
исследования работоспособности и эффективности потенциальной защиты контактной сети с
короткозамыкателем ……………………………………………………………………………………………………………..90
4.4 Расчет технико-экономической эффективности внедрения короткозамыкателя контактной
сети постоянного тока……………………………………………………………………………………………………………92
4.5 Оценка алгоритма адаптации дистанционной защиты к тяговой нагрузке………………………….96
4.6 Техническая эффективность дистанционной защиты контактной сети постоянного тока с
адаптацией к тяговому режиму …………………………………………………………………………………………….100
4.7 Расчет экономической эффективности дистанционной защиты контактной сети постоянного
тока с адаптацией к тяговому режиму ………………………………………………………………………………….106
4.8 Выводы по четвертому разделу ………………………………………………………………………………………110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………………112
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………114
ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа испытаний короткозамыкателя и оценки эффективности
потенциальной защиты от коротких замыканий контактной сети при выводе в ремонт РУ-3,3 кВ
тяговой подстанции……………………………………………………………………………………………………………..126
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения результатов диссертационной работы ………………………………136
ПРИЛОЖЕНИЕ В Патент на полезную модель …………………………………………………………………….139
Во введении обоснована актуальность и указана степень разработанности темы
исследования, приведены цель и задачи, положения, выносимые на защиту, научная
новизна, практическая значимость работы, методология и методы исследования, сте-
пень достоверности и апробация полученных результатов.
Первый раздел посвящен анализу вынужденных режимов СТЭ постоянного
тока. Рассмотрены различные типы вынужденных режимов: при отключении линей-
ных устройств СТЭ; изменения нормальной схемы питания и секционирования кон-
тактной сети при проведении работ работниками районов контактной сети; изменения
нормальной схемы при проведении капитального ремонта в рамках летних путевых
работ. Разработана классификация вынужденных режимов. Проведен анализ опера-
тивных карт при выводе в ремонт оборудования объектов СТЭ и числа отключений
БВ ТПС в границах обслуживания Западно-Сибирской железной дороги. С целью вы-
явления особенностей процесса отключения БВ проведен анализ осциллограмм ава-
рийных отключений. Доля отключений от действия максимального рабочего тока
ЭПС составила около 15 %, или 2400 отключений.
На основе выполненного анализа вынужденных режимов, оперативных карт и
числа отключений БВ сформулированы цель и задачи исследования.
Во втором разделе рассмотрен вариант организации защиты контактной сети в
вынужденном режиме СТЭ при отключении ТПС на участке Омск – Называевская
Западно-Сибирской железной дороги. Для обеспечения пропускной способности и
защиты контактной сети на территории ряда подстанций устанавливались посты сек-
ционирования, которые вводились в работу только на период отключения РУ-3,3 кВ
ТПС. Такое решение сопряжено со значительными капитальными затратами и с необ-
ходимостью эксплуатации оборудования, которое находится в работе не более двух-
трех суток в течение года.
Выполнена оценка эффективности применения ПСК 2658 км, находящегося на
территории ТПС Любинская (рис. 1), расчет пропускной способности выполнялся в
программном комплексе «КОРТЭС» для двух вариантов схем питания тяговой сети: с
включенным ПСК 2658 км и отключенными секционными разъединителями ст. Лю-
бинская и отключенным ПСК 2658 км и включенными секционными разъединителя-
ми ст. Любинская по пакетному графику движения с заданными межпоездными ин-
тервалами и массами. Результаты расчетов показали, что применение ПСК не снимает
ограничения на пропуск грузовых поездов, а уровни напряжений в контактной сети
изменяются незначительно в обоих вариантах организации вынужденного режима.
Для оценки надежности защиты контактной сети проведены расчет минималь-
ных токов короткого замыкания и выбор уставок. Для обоих вариантов организации
вынужденного режима не обеспечивается одновременное выполнение условий от-
стройки от максимальных рабочих токов и чувствительности к минимальному току
короткого замыкания в конце зоны защиты БВ.
ТПС НовокиевскаяТПС ЛюбинскаяТПС Петрушенко
ПСК 2673 км
ПСК 2647 кмПСК 2658 км
А
Б
Рис. 1. Нормальный режим схемы питания и секционирования
участка Новокиевская – Петрушенко
С целью повышения надежности электроснабжения рассмотрена потенциаль-
ная защита с короткозамыкателями для организации вынужденного режима. Состав-
лены схемы замещения (рис. 2) для участка тяговой сети Новокиевская – Любинская
– Петрушенко с установленным короткозамыкателем на ТПС Любинская.
Rк1 Lк1Lк2 Rк2Rк1 Lк1Lк2 Rк2
RтRт
i1i1i2
LтLт
ЕКороткозамыкательUдЕКороткозамыкательi2
Lс.гRТГЗLс.гRТГЗ
Rс.гRр1Rр2Rс.гRр1Rр2
аб
Рис. 2. Схемы замещения участка тяговой сети Новокиевская – Любинская – Петру-
шенко при удаленном коротком замыкании у ПСК 2647 км (а) и при срабатывании
короткозамыкателя, установленного у ТПС Любинская (б)
где E – ЭДС источника (ТПС Петрушенко); Uд – падение напряжения в дуге; RТ, LТ –
внутреннее активное и индуктивное сопротивление тяговой подстанции; Rс.г, Lс.г – ха-
рактеристики реактора сглаживающего устройства тяговой подстанции; Rк1 и Lк1, Rк2
и Lк2 – активные и индуктивные сопротивления соответствующих участков контакт-
ной сети; Rр1, Rр2 – активные сопротивления соответствующих участков рельсовой
цепи; RТГЗ – сопротивление троса группового заземления (ТГЗ); i1, i2 – токи при уда-
ленном коротком замыкании у ПСК 2647 км и при срабатывании короткозамыкателя,
установленного у ТПС Любинская.
Для оценки переходных аварийных процессов разработана математическая мо-
дель «тяговая подстанция – короткозамыкатель – тяговая сеть» с учетом параметров
места повреждения. Модель составлена для двух интервалов времени:
– удаленное короткое замыкание у ПСК 2647 км;
– срабатывание короткозамыкателя, установленного у ТПС Любинская.
Модель учитывает наличие падения напряжения в дуге и сопротивления троса
группового заземления в месте короткого замыкания в первом интервале времени и
их отсутствие во втором.
при 0 t t
1
E Uд
t (R R R R R R R )
T K1 K2 ТГЗ P2 P1 СГ
i1 (t ) (1 – eLТ LK1 LK2 LСГ
);
RT RK1 RK2 RТГЗ RP2 RP1 RСГ
при t1 t t 2(1)
EдE Uд
i2 (t ) (
RT RK1 RP1 RСГ RT RK1 RK2 RТГЗ RP2 RP1 RСГ
( RT RK1 RK2 RТГЗ RP2 RP1 RСГ )( RT RK1 RP1 RСГ )
LT LK1 LK2 LСГ
t1EдLT LK1 LСГ
t
(1 e) ) e.
RT R K1 R P1 R СГ
По результатам моделирования получен график тока фидера контактной сети,
показанный на рис. 3. Выдержка времени срабатывания измерительного органа ко-
роткозамыкателя – 120 мc. Кривая изменения тока имеет ожидаемый характер.
Ярко выражены три этапа.
Первый этап – это короткое за-
мыкание в «мертвой» зоне за-
щиты, вблизи ПСК 2647 км. Ток
короткого замыкания возрастает
до установившегося значения
около 2300 А. Продолжитель-
ность этапа равна 120 мc. Вто-
рой этап отражает процесс сра-
батывания короткозамыкателя иРис. 3. График изменения тока присоединения
увеличениятокакороткогоТПС при математическом моделировании
замыкания до 3000 А, переносяучастка контактной сети
точку короткого замыкания в зону чувствительности защиты. Третий этап сопровож-
дается отключением БВ от защит и снижением тока до нулевого значения.
С целью определения уставки срабатывания и оптимального места установки
короткозамыкателя усовершенствована методика выбора параметров настройки за-
щит контактной сети в вынужденных режимах СТЭ (рис. 4).
Конечным результатом расчета по усовершенствованной методике является
потенциальная диаграмма. Потенциальная диаграмма при коротких замыканиях по
расчетным схемам выбора уставок защит БВ ПСК в вынужденном режиме приведена
на рис. 5.
Определение исходных данных для расчета параметров настройки
защит в вынужденных режимах
Параметры сглаживающего устройстваПараметры силового и преобразовательного
трасформаторов
Параметры системы внешнего
Параметры выпрямителя ТПС
электроснабжения
Число включенных в работуЧисло включенных в работу понижающих
преобразовательных агрегатовтрансформаторов
Определение расчетных параметров ТПС
Суммарное индуктивноеРасчетное напряжение
Сопротивление ТПС RП
сопротивление Х*ТПС UРАС
Определение токов короткого замыкания по расчетным схемам
РезультирующиеТоки смежных ТПС IА, IВЗоны чувствительности
сопротивления RА, RВ, RАВтоковых защит LЗЧ
Определение уровней напряжения по расчетным схемам
Напряжение на шинахНапряжение на шинахНапряжение на шинах
ТПС в режиме короткогоПСК в режиме короткогоППС в режиме короткого
замыкания Uкз_ТПСзамыкания Uкз_ПСКзамыкания Uкз_ППС
Потенциальная диаграмма
Рис. 4. Методика выбора параметров настройки защит в вынужденных режимах
ТПС АППС 1ПСК 1ППС 2ТПС СППС 3ПСК 2ППС 4ТПС В
4000
кВ2
Uy_макс
2000
△U = 200 В
U1000
Чувствительность
051015202530км40
L
защит
«мертвая»
зоназона чувствительности БВ ПСК2
«мертвая»
зона чувствительности БВ ПСК1зона
Действующая методика
зона чувствительности БВ ПСК2
зона чувствительности БВ ПСК1
Усовершенствованная методика
Рис.5. Потенциальная диаграмма уровней напряжения при коротких замыканиях
в расчетных схемах при вынужденных режимах, построенная по существующей ме-
тодике (1) и по предлагаемой усовершенствованной методике (2)
Как видно из приведенной диаграммы оптимальным местом установки корот-
козамыкателя является место пересечения кривых напряжения, так как при установке
короткозамыкателя в этой точке верхние пределы уровней напряжения имеют мини-
мально возможное значение при условии равенства этих уровней. Полученная разни-
ца напряжений свидетельствует о возможном появлении «мертвых» зон при выборе
уставок устройств защит по существующей методике. Уставка срабатывания коротко-
замыкателя, определенная по усовершенствованной методике и с учетом параметров
места повреждения, обеспечивает необходимую чувствительность защит при удален-
ном коротком замыкании и позволяет рассчитать уставку срабатывания и оптималь-
ное место установки короткозамыкателя.
Третий раздел посвящен обоснованию применения дистанционной защиты с
адаптацией (ДЗА) к тяговому режиму и разработке алгоритма ее действия.
Для оценки динамики изменения нагрузки присоединений контактной сети
проведены измерения и анализ максимальных рабочих токов с дискретностью одна
секунда. Данные получены из программы отображения информации Prognose систе-
мы диагностики оборудования тяговых подстанций Западно-Сибирской дирекции по
энергообеспечению. Результаты измерений имеют резко переменный характер изме-
нения. После их анализа можно сделать следующие выводы:
динамика изменения тока присоединения контактной сети в течение суток име-
ет резко переменный характер;
пиковые изменения тока присоединения в течение суток имеют ряд повторяю-
щихся признаков;
приращения тока присоединений контактной сети в режиме максимальной на-
грузки существенно отличаются от приращений токов при аварийных процессах;
обеспечивая контроль приращения тока с определенной дискретностью и учи-
тывая значение уставки основной защиты, можно выявить режим максимального ра-
бочего тока присоединения.
Результаты исследования позволили обосновать возможность применения
адаптации дистанционной защиты контактной сети к тяговому режиму и дополни-
тельный ресурс регулирования уставки на 18 %. Регулирование уставки Rу на 18 % в
результате адаптации к тяговому режиму является в большинстве случаев достаточ-
ным для снижения числа излишних отключений БВ. На основании проведенных ис-
следований разработан алгоритм реализации дистанционной защиты с адаптацией к
тяговому режиму (рис. 6).
В общем понимании реализация функции адаптации дистанционной защиты к
тяговому режиму заключается в снижении уставки защиты при увеличении тока на-
грузки присоединения контактной сети на основании величины коэффициента адап-
тации дистанционной защиты ka.
При плавном увеличении тока нагрузки расчет корректировки уставки дистан-
ционной защиты предлагается осуществлять по формуле, Ом:
U
I пред k min
ka 1Rmin
Rу Rmin (1 ()()) ,(2)
ka k minU
Rmin
где Rу – уставка ДЗА, адаптированная к тяговому режиму, Ом; Rmin – первоначальная
уставка ДЗА, Ом; kmin – коэффициент, определяющий начало процесса адаптации, т. е.
отношение тока начала адаптации к максимальному току нагрузки; Iпред – значение
тока предыдущего измерения, А.
Начало
Ввод исходных данных
(Rmin, ka, kmin,T, △t, Iпред,Нет
Imax)R ≤R
ксу
Адаптация к тяговому режиму
ИзмеренияЗадержка времени △tДа
(I, U)для формирования Iпред
Выдержка времени T
Вычисление значения
Rкс = U /IНетСрабатывание защиты
I – Iпред ≥ 0
ДаКонец
Вычисление значенияUU
I пред kminI k min
Rу = Rксka 1Rminka 1Rmin
Rу Rmin (1 ()()) Rу Rmin (1 ()())
ka kminUk a k minU
RminRmin
Да
Rу Rmin Rmin (k a 1)
Нет
Rу Rmin Rmin (ka 1)
Рис. 6. Алгоритм реализации дистанционной защиты контактной сети
с адаптацией к тяговому режиму
При снижении тока нагрузки расчет корректировки уставки дистанционной за-
щиты предлагается осуществлять по формуле, Ом:
U
I k min
ka 1Rmin
Rу Rmin (1 ()()) ,
k a k minU(3)
Rmin
где I – значение тока при текущем измерении, А.
Закладываемый принцип адаптации изображен на рис. 7. Кривая I условно по-
казывает характер изменения тока нагрузки, протекающего по присоединению кон-
тактной сети. Линии Iк.з min и R к.з min проведены на уровне минимального расчетного
тока и сопротивления короткого замыкания в конце защищаемой зоны. Кривая Iпред
служит для фиксирования значения тока нагрузки на определенный интервал времени
∆t и корректировки на основании этого значения уставки. Кривая Ry показывает адап-
тацию уставки защиты при увеличении тока. Корректировка Ry также выполняется
дискретно. Фиксированное значение тока на определенном интервале времени необ-
ходимо для исключения случаев адаптации защиты при коротком замыкании во вре-
мя увеличения тока нагрузки. Пример короткого замыкания при предшествующем
режиме нагрузки и адаптации защиты приведен на рис. 8. После введения интервала
времени ∆t адаптация к режиму происходит с небольшой задержкой, равной этому же
интервалу.
IIIIк.з
Iк.з minIпред
Iк.з min
∆ttIпредt
∆t
RRRmin
Rmin
RуRу
tt
Рис. 7. Принцип реализации адаптацииРис. 8. Процесс короткого замыкания
дистанционной защитыв процессе адаптации дистанционной
к тяговому режимузащиты к тяговому режиму
Одной из основных задач при совершенствовании алгоритма действия ДЗА яв-
ляется правильность выбора интервала времени ∆t. В ходе исследований для обеспе-
чения корректной работы алгоритма выявлены следующие условия для интервала
времени ∆t.
1. Значение ∆t должно быть больше времени выдержки дистанционной защиты
для исключения случаев изменения уставки при уже выполненном условии срабаты-
вания дистанционной защиты.
2. Значение ∆t должно быть больше суммарного времени с начала возникнове-
ния и до ликвидации аварийного тока отключением быстродействующего выключа-
теля при коротком замыкании в контактной сети.
3. При выборе значения ∆t необходимо максимально эффективно отстроить его
как от скорости изменения тока потребления электроподвижного состава при смене
позиций контроллера, так и от скорости нарастания тока при коротком замыкании.
Определено, что интервал времени ∆t для одновременной отстройки как от
скорости изменения тока потребления ЭПС в нормальном режиме перехода с одной
позиции на другую, так и от скорости нарастания тока при коротком замыкании дол-
жен удовлетворять условию, мс:
600 t 1000 .(4)
По результатам исследований обоснована возможность применения и разрабо-
тан алгоритм действия защиты контактной сети, позволяющий выявлять режим мак-
симального рабочего тока электроподвижного состава и изменять параметры на-
стройки защиты с целью ее адаптации.
В четвертом разделе представлены результаты разработки конструкции ко-
роткозамыкателя, экспериментальные исследования его срабатывания и оценка эф-
фективности применения дистанционной защиты с адаптацией.
В результате проведения работ по разработке конструкции короткозамыкателя
был разработан и собран опытный образец. Получен патент на полезную модель
№ 195747 РФ. Короткозамыкатель, конструктивное исполнение которого представле-
но на рис. 9, а схема управления – на рис. 10, состоит из коммутационной части (1) на
базе однофазного вакуумного выключателя ВВ/ТЕL-24-12,5/1000-У2, модуля контро-
ля напряжения (2), блока питания и блока управления выключателем, которые нахо-
дятся в отдельном отсеке – в шкафу управления (3). Гальваническая развязка цепей
измерения и управления выполнена посредством оптоволоконного кабеля. Относи-
тельно небольшой вес – 42 кг – позволяет применять короткозамыкатель в качестве
мобильного средства защиты контактной сети.
~220 В
1415
-12 В
АккумуляторБлок питания
+12 ВБР/ТЕL-220-02
А5
2+ 3.3 кВ=220 В
Модуль
МКН-1
1Р
Актуальность темы исследования. Приоритетными задачами ОАО
«РЖД», в соответствии с «Энергетической стратегии ОАО «Российские железные
дороги» на период до 2020 года и на перспективу до 2030 года», являются полное
и надежное энергетическое обеспечение технологий перевозочного процесса и
минимизация рисков сбоев в энергообеспечении подразделений функциональных
филиалов. Существенные проблемы системы тягового электроснабжения
постоянного тока (СТЭ) возникают при обеспечении пропуска поездов в
вынужденных режимах схем питания и секционирования контактной сети
(СПСКС) и при несанкционированных (аварийных) отключениях
быстродействующих выключателей (БВ) тяговых подстанций (ТПС) и постов
секционирования (ПСК).
Проблема обеспечения пропуска поездов в вынужденных режимах
возникает из-за необходимости изменения параметров настройки защит, по
причине увеличения зон защиты фидеров контактной сети СТЭ. Изменения
параметров осуществляются для ликвидации зон нечувствительности («мертвых
зон») защит и оказывают ограничивающее влияние на пропускную способность
участков в вынужденных режимах. Существует несколько наиболее
распространенных видов вынужденных режимов: отключение ТПС и ПСК для
проведения ремонтных работ; изменение схем питания и секционирования при
проведении летних путевых работ; изменение схем питания и секционирования
В результате проведенных исследований получены новые научно обоснованные
технологические решения и разработки, направленные на улучшение
эксплуатационных показателей системы тягового электроснабжения за счет
совершенствования устройств защиты контактной сети постоянного тока в
вынужденных режимах.
Основные научные и практические результаты диссертационной работы
состоят в следующем:
1. Разработана математическая модель процесса срабатывания устройств
защиты, учитывающая особенности параметров места короткого замыкания в
точке подключения при организации защиты контактной сети в вынужденном
режиме;
2. Усовершенствована методика выбора параметров настройки защиты в
вынужденных режимах с использованием короткозамыкателей, позволяющая
рассчитать уставку срабатывания и оптимальное место установки.
3. Усовершенствован алгоритм работы дистанционной защиты
контактной сети, выявляющий режим максимального рабочего тока
электроподвижного состава и изменяющий параметры настройки защиты,
позволяет адаптировать её действие в нагрузочном режиме и уменьшать число
отключений БВ. По результатам исследований установлено, что возникает
дополнительный ресурс регулирования уставки по сопротивлению на 18 %
позволяющий уменьшить число излишних отключений БВ в среднем на 15 % или
на 2400 отключений в год.
4. Разработана конструкция устройства защиты контактной сети,
используемого при организации защиты контактной сети в вынужденных
режимах, отличающаяся тем, что в процессе срабатывания исключено
возникновение электрической дуги и расширен диапазон регулирования уставок
срабатывания короткозамыкателя на 800 В. Проведены экспериментальные
исследования. Проведена проверка адекватности имитационной модели
результатам экспериментальных исследований, согласно этой проверке модель
следует признать адекватной. Расхождение результатов теоретического
исследования с экспериментальными данными не превышает 5 %.
В качестве рекомендаций и перспективы дальнейшей разработки темы
диссертации предлагается исследование возможности применения
короткозамыкателя при организации защиты контактной сети с опорами, не
соединенными с рельсами, и провести исследование переходных процессов в
контактной сети при коротком замыкании и наличии ЭПС на зоне с целью
совершенствования дистанционной защиты с адаптацией к тяговому режиму.
1.Правиласодержаниятяговыхподстанций,трансформаторных
подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения [Текст] /
ОАО «РЖД». – М., 2016. – 357 с.
2.Распоряжение №1142/р от 05.06.2018 г. «О внесении изменений в
распоряжение ОАО «РЖД» от 5 августа 2016 г. № 1587 «Об утверждении и вводе
в действие Правил содержания тяговых подстанций, трансформаторных
подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения»» [Текст]
/ ОАО «РЖД». – М., 2018. – 8 с.
3.СП 224.1326000.2014 Тяговое электроснабжение железной дороги
[Текст] / ОАО «РЖД». – М., 2014. – 72 с.
4.Фрайфельд А. В. Проектирование контактной сети [Текст] / А. В.
Фрайфельд – М.: Транспорт, 1991. – 335 с.
5.М а р к в а р д т , К . Г . Контактная сеть [Текст]/ К. Г. Марквардт – М.:
Транспорт, 1994. – 335 с.
6.Контактная сеть и воздушные линии. Нормативно-методическая
документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным
линиям.Справочник:Департаментэлектрификациииэлектроснабжения
Министерства путей сообщения Российской Федерации. – М.: Трансиздат, 2001. –
512 с.
7.Михеев В.П. Контактные сети и линии электропередачи: Учебник для
вузов железнодорожного транспорта [Текст] / В. П. Михеев. – М.: Маршрут, 2003.
– 416 с.
8.Правиламисодержанияконтактнойсети,питающихлиний,
отсасывающих линий, шунтирующих линий и линий электропередачи [Текст] /
ОАО «РЖД». – М., 2016. – 134 с.
9.Кондратьев Ю.В. Обеспечение защиты контактной сети постоянного
тока при вынужденных режимах [Текст] / Ю. В. Кондратьев, В. А. Кващук, Е. К.
Хусаинов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. – Омск. –
2018. – №4 (36). – С. 87 –95.
10.Техническое указание № П-02/09 «Об утверждении инструкции по
подключению и настройке устройства телеблокировки для участков постоянного
тока (УТБ-3 кВ)» [Текст] / ОАО «РЖД». – М., 209. – 1 с.
11.Приказ «О допустимых межпоездных интервалах по устройствам
тягового электроснабжения» №58-Н [Текст] / ОАО «РЖД». – М., 2011. – 60 с.
12.Приказ «Об установлении норм масс и длин пассажирских и грузовых
поездов на участках, обслуживаемых Западно-Сибирской дирекцией тяги» №ЦТ-
24, [Текст] / ОАО «РЖД». – М., 2016. – 58 с.
13.Правила технической эксплуатации железных дорог Российской
Федерации [Текст]/ ОАО «РЖД». – М., 2011. – 255 с.
14.Пупынин В.Н., Такарлыкова А.С. Разработка аппаратуры для
блокировки выключателей смежных фидеров от ложных срабатываний при
проходе изолирующего промежутка подвижным составом под током [Текст] /
Труды научно-практической конференции Неделя науки – 2003 «Наука –
Транспорту». – М.: МИИТ, 2004 г.
15.Горькин, А. В. Анализ работы коммутационных аппаратов тяговой
подстанции постоянного тока в условиях прохождения электроподвижным
составом изолирующих сопряжений под током [Текст] / А. В. Горькин // Приборы
и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на
транспорте: Материалы Всероссийской научно-технической конференции с
международным участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. – Омск, 2013. – С.
251 – 256.
16.Горькин, А. В. Анализ процессов изменения токов смежных фидеров
при прохождении электроподвижным составом изолирующих сопряжений под
током [Текст] / А. В. Горькин // Инновационные проекты и технологии в
образовании, промышленности и на транспорте: Материалы научно-практической
конференции / Омский гос. ун-т путей сообщения. – Омск, 2014. – С. 290 – 296.
17.СТО РЖД 07.021.5-2018 «Защита систем электроснабжения железной
дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 5. Методика выбора уставок
защит в системе тягового электроснабжения постоянного тока» [Текст] / ОАО
«РЖД». – М., 2018. – 107 с.
18.Техническое указание о порядке эксплуатации тяговых подстанций,
оборудованных системой технического диагностирования. Введено техническим
указанием ОАО «РЖД» № ЦЭТ-2 (П-02/04) от 30.03.2004.
19.Техническое указание о внесении изменений в порядок эксплуатации
тяговых подстанций, оборудованных системой технического диагностирования.
Введено техническим указанием ОАО «РЖД» № ЦЭТ-2/7 от 26.02.2008.
20.Технические требования к стационарным системам диагностирования
и мониторинга объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта. №491 от
19.04.2019 г.
21.Горькин,А.В.Повышениеэффективностиэксплуатации
коммутационных устройств тягового электроснабжения постоянного тока [Текст]:
дис. Канд. Тех. наук: 05.22.07 / Горькин Артем Владимирович. – Омск, 2018. – 146
с.
22.Горькин, А. В. Определение допустимого числа отключений
быстродействующих выключателей в зависимости от величины и количества
отключенных токов [Текст] / А. В. Горькин, О. В. Гателюк // Известия Транссиба /
23.Пупынин, В. Н. Защита и отключение тяговых сетей в аварийных
режимах [Текст]: дис. д-ра. тех. наук: 05.22.09 / Пупынин Владимир Николаевич.
– Москва, 1986. – 340 с.
24.Жарков, Ю. И. Защита от пережога изолирующего сопряжения при
подаче напряжения на отключенный и заземленный участок контактной сети с
постом секционирования [Текст] / Ю. И. Жарков, Е. П. Фигурнов, В. П. Королев,
В. А. Соломин // Транспорт Урала. – Екатеринбург. – 2012. – №2 (33). – С. 125 –
128.
25.Анисов, А. Н. Повышение эффективности работы защит фидеров
контактной сети на основе исследования переходных процессов токов короткого
замыкания в тяговой сети и на электроподвижном составе [Текст]: дис. канд. тех.
наук: 05.22.09 / Анисов Андрей Николаевич. – Москва, 2000. – 130 с.
26.Такарлыкова, А. С. Изолирующийпромежуток тяговойсети
постоянного тока для условий скоростного и тяжеловесного движения [Текст]:
автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук (05.09.01) / Такарлыкова Алла
Сергеевна; Москва, 2009. – 24 с.
27.Такарлыкова, А. С. Изолирующийпромежуток тяговойсети
постоянного тока для условий скоростного и тяжеловесного движения [Текст]:
дис. канд. тех. наук: 05.09.01 / Такарлыкова Алла Сергеевна. – Москва, 2009. – 161
с.
28.Демиденко, И. С. Повышение эффективности защиты тяговой сети
постоянного тока [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук
(05.09.03) / Демиденко Иван Сергеевич; Новосибирск, 2013. – 19 с.
29.Демиденко, И. С. Повышение эффективности защиты тяговой сети
постоянного тока [Текст]: дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук (05.09.03) /
Демиденко Иван Сергеевич; Новосибирск, 2013. – 167 с.
30.КондаковА.Д.ЦифровыетерминалыИнТер.Особенности
применения: учеб. пособие / А. Д. Кондаков, А. В. Мизинцев. – СПб.: ФГБОУ ВО
ПГУПС, 2017. – 284 с.
31.Руководствопоэксплуатации.Терминалинтеллектуальный
присоединения 3,3 кВ ИнТер-3,3 [Текст] / СПб: НИИЭФА-ЭНЕРГО, 2013. – 75 с.
32.Марквардт,К.Г.Электроснабжение электрифицированных
железных дорог [Текст]/ К. Г. Марквардт – М.: Транспорт, 1982. – 528 с.
33.Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных
дорог. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 10 ноября 2010 г. № 128 р /
ОАО «РЖД». – М., 2010. – 305 с.
34.Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник
справочных материалов), ОАО «РЖД», филиал «Проектно-конструкторское бюро
по электрификации железных дорог» [Текст]. – М., Трансиздат, 2004. ¬ 384 с.
35.П р о х о р с к и й , А . А . Тяговые и трансформаторные подстанции
[Текст] / А.А. Прохорский – М.: Транспорт, 1983. –¬ 496 с.
36.Автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока
ВАБ-28. Техническое описание, инструкция по эксплуатации.
37.Выключатель автоматический быстродействующий ВАБ-43-4000/30-
Л-У4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБП.463.144. ТО.
38.ВыключателиавтоматическиебыстродействующиеВАБ-49на
напряжение 3300 В. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
ОБП.463.185. ТО.
39.СТО РЖД 07.021.1-2015 «Защита систем электроснабжения железной
дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 1. Общие принципы и правила
построениязащит,блокировокиавтоматикивсистемахтягового
электроснабжения» [Текст] / ОАО «РЖД». – М., 2015. – 33 с.
40.СТО РЖД 07.021.2-2015 «Защита систем электроснабжения железной
дороги от коротких замыканий и перегрузки. Часть 2. Методика выбора
алгоритмов действия, уставок блокировок и выдержек времени автоматики в
системе тягового электроснабжения» [Текст] / ОАО «РЖД». – М., 2015. – 13 с.
41.Х а р и к о в , В . Ф . Защита контактной сети постоянного тока от
коротких замыканий [Текст] / В. Ф. Хариков – М.: Транспорт, 1987. – 95 с.
42.Костин,Н.А.Математическое моделирование переходных
аварийныхэлектромагнитныхпроцессоввсистемеэлектрическойтяги
постоянного тока: 1. Короткое замыкание без тяговой нагрузки [Текст] / Н. А.
Костин, П. Е. Михаличенко // Вiсник Днiпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм.
акад. В. Лазаряна. – 2007. – Вип. № 17. – Д.:Вид-во ДНУЗТ, 2007. – С. 66-71.
43.Михаличенко, П.Е. Математическое моделирование «снятие–
восстановление» напряжения на токоприемнике электровозов постоянного тока
[Текст] / П.Е. Михаличенко // Техническая электродинамика. – 2012. – Вип. 3 – С.
111 – 112.
44.Михаличенко, П. Е. Режим короткого замыкания в тяговой сети
постоянного тока с разными схемами питания фидерной зоны [Текст] / Н. А.
Костин, П. Е. Михаличенко // Вiсник Днiпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм.
акад. В. Лазаряна. – Д.:Вид-во ДНУЗТ, 2012. – С. 114 – 120.
45.Михалiченко,П.Э.Матемитчнемоделюваняперехiдних
електромагнiтних процесiв в системi електричноi тяги потсiйного струму [Текст] /
П. Э. Михаличенко, М. О. Н. Костин // Технiчна електродинамiка. Тематичний
вип. «Проблеми сучасноi електротехнiки». – 2008. – Ч.2 – С. 31 – 35.
46.Михалiченко,П.Э.Матемитчнемоделюваняперехiдних
електромагнiтних процесiв в системi електричноi тяги потсiйного струму. 2
Коротке замикання з електрорухомим складом [Текст] / П. Э. Михаличенко, //
Вiсник Днiпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. – 2010. –
Вип.32 – С. 175 – 179.
47.Давыдова И.К. Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и
постов секционирования [Текст] / И.К. Давыдова, Б.И. Попов, В.М. Эрлих – М.:
Транспорт, 1974. – 416 с.
48.ВашуринВ.А.Справочникмастератяговойподстанции
электрифицированных железных дорог постоянного тока [Текст] / В.А. Вашурин,
В.Б. Лапин, М.Б. Прусаков – М.: Трансжелдориздат, 1957. – 334 с.
49.Электротехническийсправочник:в3-хтомах.Том2.
Электротехнические изделия и устройства [Текст] / под общ. ред. Профессоров
МЭИ (гл. ред. И.Н. Орлов) и др. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 712 с.
50.Кондратьев Ю.В. Короткозамыкатель контактной сети КЗКС-3,3
[Текст] / Кондратьев Ю. В., Кващук В.А., Хусаинов Е.К. // Интеллектуальная
энергетика на транспорте и в промышленности: материалы всероссийской
молодежной конференции с международным участием / Омский гос. ун-т путей
сообщения. Омск, 2018. – С.264-272
51.С а н н и к о в Ю . Г . Защита контактной сети постоянного тока от
минимальных токов короткого замыкания при помощи короткозамыкателей
[Текст] / Ю. Г. Санников, О. С. Катунин, И. С. Крюков, А. В. Фарафонов //
Вестник ВНИИЖТ, 1989. №8. С. 18 – 21.
52.Голев, В.А. Дистанционная защита тяговой сети постоянного тока и
неселективные отключения быстродействующих выключателей / В.А. Голев //
Вестник ВНИИЖТ. 1984. №3. С.17–21.
53.Хусаинов, Е.К. Об изменении чувствительности защит контактной
сети постоянного тока при адаптации к току тяговой нагрузки [Текст] /
Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на
транспорте: Материалы научной конференции / Омский гос. ун-т путей
сообщения. Омск, 2019. – С. 295 – 301.
54.Руководство пользователя. Программа отображения информации
Prognose [Текст] / СПб: НИИЭФА-ЭНЕРГО, 2013. – 17 c.
55.БадёрМ.П.Современныетехнологиидляпереходак
интеллектуальным системам электроснабжения [Текст] / М. П. Бадёр // Вестник
РГУПС / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. – Ростов-на-Дону. – 2013. – № 2
(50). – С. 86 – 92.
56.Бадёр, М. П. Анализ показателей работы силового оборудования
системы тягового электроснабжения ОАО «РЖД» на основе мониторинга тяговых
подстанций в режиме реального времени [Текст] / М. П. Бадёр, В. А.
Гречишников,М.В.Шевлюгин,Ю.Н.Король//Электроникаи
электрооборудование транспорта / Томилинский электронный завод. – 2011. – №
5-6. – С. 5 – 8.
57.Радченко В.Д. Перенапряжения и токи короткого замыкания в
устройствах электрифицированных железных дорог постоянного тока / В.Д.
Радченко, С.Д. Соколов, Н.Д. Сухопрудский // Трансжелдориздат, Москва-1959. –
303 с.
58.Сердинов, С. М. Повышение надежности устройств электроснабжения
электрифицированных железных дорог [Текст] / С. М. Сердинов – М.: Транспорт,
1985. – 301 с.
59.Фигурнов, Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения
железных дорог: учебник для вузов ж.-д. трансп. / Е.П. Фигурнов. – М.:
Транспорт, 1981. – 215 с.
60.Концепция построения защиты тяговой сети постоянного тока //
ВНИИЖТ МПС.1995. – 30 с.
61.Техническая информация П-192/90. О выпуске дистанционной
многопараметрическойэлектроннойзащитефидеровконтактнойсети
постоянного тока ЗДМА-3,3 кВ. ЦЭТ-19 от 16.10.90 г. – 3 с.
62.Техническое описание. Модернизированная защита тяговой сети
постоянного тока типа ЗМКС-3,3 кВ. 1992. – 34 с.
63.Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Дистанционная
защита контактной сети КП-082. 1990. – 12 с.
64.Техническое описание. Защита дистанционная адаптивная контактной
сети (ЗДА-3,3 кВ). 1988. – 3 с.
65.Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Двухзонная
дистанционная защита контактной сети КП-084. 1991. – 10 с.
66.Пат.№1504712СССР,МПК Н02Н3/40.Устройстводля
дистанционной защиты тяговой сети постоянного тока / В. А. Зимаков, В. В.
Белов. Заявлено 30.10.1987; Опубл. 30.08.1989.
67.Пат. № 1702474 СССР, МПК Н02Н 3/08. Блок защиты с адаптацией /
Ю. Н. Худорожков. Заявлено 01.06.1989; Опубл. 30.12.1991.
68.Пат. № 1690076 СССР, МПК Н02Н 7/26. Устройство для защиты
фидеров тяговых сетей постоянного тока от коротких замыканий / И. Б. Блинов,
В. А. Зимаков, В.Н. Пупынин. Заявлено 09.06.1989; Опубл. 07.11.1991.
69.Пат. № 1481106 СССР, МПК В60М 3/00. Устройство защиты тяговых
сетей постоянного тока от коротких замыканий / В. В. Белов, В. А. Зимаков, В. Н.
Пупынин, Ю. Н. Березуцкий. Заявлено 03.07.1986; Опубл. 23.05.1989.
70.Пат. № 1357271 СССР, МПК В60М 3/00. Устройство защиты тяговых
сетей постоянного тока от коротких замыканий / В. В. Белов, В. А. Зимаков, В. Я.
Овласюк, В. Н. Пупынин. Заявлено 03.07.1986; Опубл. 07.12.1987.
71.Голев, В.А. Влияние дестабилизирующих факторов на работу
дистанционной защиты тяговой сети / В.А. Голев, В.Я. Овласюк // Вестник
ВНИИЖТ. 1984. №6. – С.32 – 36.
72.Хусаинов, Е. К. Обоснование возможности применения адаптации
защит контактной сети к тяговому режиму / Е. К. Хусаинов. – [Текст] // Молодые
ученыеРоссии:материалынаучнойконференции/МЦНС«Наукаи
Просвещение». – Пенза, 2021. – С. 60 – 63.
73.Хусаинов, Е.К. О протяженности тросов группового заземления
системы тягового электроснабжения постоянного тока [Текст] / Инновационные
проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте:
Материалы научной конференции / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск,
2019. – С. 288 – 295.
74.Векслер, М. И. Защита тяговой сети постоянного тока от токов
короткого замыкания [Текст] / М. И. Векслер – М.: Транспорт, 1976. – 120 с.
75.ЦЭ-191 Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на
электрифицированных железных дорогах [Текст] / М, 1993 – 68 с.
76.Патент на полезную модель № 195747 РФ, МПК Н02Н 3/00 (2006.01).
Устройство защиты контактной сети постоянного тока от коротких замыканий /
Кондратьев Ю. В., Хусаинов Е. К. – № 2019133361; заявл. 21.10.2019; опубл.
05.02.2020, Бюл. №4.
77.К у ч м а К . Г . Защита от токов короткого замыкания в контактной
сети [Текст] / К. Г. Кучма, Г. Г. Марквардт, В. Н. Пупынин – М.:
Трансделдориздат, 1960. С. 83 – 86.
78.Пат. № 542291 СССР, МПК Н02Н 9/06. Устройство для защиты
контактной сети и оборудования постоянного тока от короткого замыкания / И. С.
Крюков, А. В. Фарафонов. Заявлено 23.07.1975; Опубл. 05.01.1977.
79.Пат. № 698100 СССР, МПК Н02Н 9/06. Устройство для защиты
контактной сети и оборудования постоянного тока от короткого замыкания / И. С.
Крюков, А. В. Фарафонов. Заявлено 31.05.1978; Опубл. 15.11.1979.
80.Пат. № 787209 СССР, В60М 1/00. Устройство секционирования
контактной сети электрифицированных железных дорог постоянного тока / И. С.
Крюков, А. Г. Макаров, В. Н. Пупынин, А. В. Фарафонов. Заявлено 29.01.1979;
Опубл. 15.12.1980.
81.Пат. № 787209 СССР, В60М 5/00. Устройство для заземления
сооружений на рельсовые пути / И. С. Крюков, В. Д. Радченко, А. В. Фарафонов.
Заявлено 20.04.1974; Опубл. 15.09.1976.
82.Пенязьяков А. В. Защита опор контактной сети электромагнитными
короткозамыкателями [Текст] / А. В. Пенязьяков, Т.П. Третьяк, Е.Г. Лисиенко,
Ю.Г. Санников // Электрическая и тепловозная тяга. – Москва. – 1974. – №10. – С.
15 – 16.
83.Руководство по эксплуатации вакуумных выключателей типа ВВ/ТЕL.
АРТА 674 152.001 РЭ.
84.Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.
Госэнергонадзор Минэнерго России. Москва [Текст], ЗАО «Энергосервис», 2003.
¬ 392 с.
85.Правила устройства электроустановок [Текст], ЗАО «Энергосервис»,
2003. – 608 с.
86.Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при
с эксплуатации электроустановок (с изменениями и дополнениями) ПОТ Р М-016-
2001, РД 153-34.0-03.150-00. Госэнергонадзор Минэнерго России. Москва [Текст],
2001 – 86 с.
87.Правила безопасности при эксплуатации контактной сети и устройств
электроснабжения автоблокировки железных дорог ОАО «РЖД» (ЦЭ-103) [Текст]
/ ОАО «РЖД». – М., 2010. – 160 с.
88.Правила безопасности при эксплуатации электроустановок тяговых
подстанций и районов электроснабжения железных дорог ОАО «РЖД» [Текст] /
ОАО «РЖД». – М., 2017. – 222 с.
89.Инструкции по безопасности для электромонтёров контактной сети
(ЦЭ-104) [Текст] / ОАО «РЖД». – М., 2010. – 250 с.
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (66 отзывов)
5 (9 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.7 (96 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.9 (37 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
