This paper examines the effectiveness of cross-linked polyethylene (XLPE) insulated cables as an alternative to traditional overhead power lines used in DC railway power supply systems. The study demonstrated that these cables can address operational reliability and safety issues, significantly improve energy efficiency, and enhance power quality
traction power supply systems, XLPE cable, modeling
В рамках модернизации железнодорожной инфраструктуры одной из перспективных технических стратегий является переход от воздушных ЛЭП, питающих тяговые подстанции (ТП), к подземным кабелям с изоляцией из молекулярно сшитого полиэтилена. Применение СПЭ-кабелей в системах внешнего электроснабжения железных дорог постоянного тока (DC) позволяет получить следующие положительные результаты: значительно уменьшить ширину охранной зоны; избежать повреждений при сильных ветрах и образовании гололедно-изморозевых отложений; снизить риск поражения людей и животных от воздействия шаговых потенциалов при обрыве проводов. Кроме того, позволяет повысить энергоэффективность и улучшить качество электроэнергии.
Ниже представлены результаты исследований, в которых применялось цифровое моделирование на основе фазных координат, выполненное на основе программного комплекса Fazonord AC-DC [1-2]. Анализ полученных результатов показал, что применение СПЭ-кабелей позволяет повысить напряжение U на токоприемниках локомотивов. Минимальный трёхминутный уровень U возрастает на 10…11 %. Потери активной мощности в питающей сети уменьшаются на 9…20%, а гармонические искажения на вводах 110 кВ ТП на 7…13 % (рис. 1, 2).
|
|
|
|
а) |
б) |
Рисунок. 1. Сравнение КЛ и ВЛ: а – изменения напряжений на токоприемнике;
б – минимальные трехминутные напряжения; ВЛ воздушная линия;
КЛ кабельная линия
|
|
|
|
а) |
б) |
Рисунок 2. Потери мощности в ЛЭП: а – схема с КЛ; б – схема с ВЛ
Разработаны компьютерные модели, обеспечивающие определение режимов систем электроснабжения железных дорог постоянного тока, тяговые подстанции которых питаются по кабельным линиям с изоляций из молекулярно сшитого полиэтилена. Они могут применяться в практике проектирования высоковольтных электрических сетей, питающих ТП DC. На их основе возможно оценить техническую эффективность применения КЛ для подключения ТП DC к электрическим сетям 110-220 кВ.
1. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Modelirovanie sistem tyagovogo elektrosnabzheniya postoyannogo toka na osnove faznyh koordinat. M.: Direkt-Media, 2023. 198 s.
2. Kryukov A.V., Cherepanov A.V., Nguen H.K., Kryukov A.E. Sovmestnoe modelirovanie rezhimov elektricheskih setey peremennogo i postoyannogo toka. Irkutsk, 184-198 s.
