Рассмотрен вопрос о том, насколько эффективно применение кабелей с изоляцией из молекулярно сшитого полиэтилена (СПЭ) в качестве альтернативы традиционным воздушным линиям электропередачи, используемым в системах электроснабжения железных дорог постоянного тока. Проведенные исследование показали, что с помощью таких кабелей возможно решить проблемы, связанные с надежностью и безопасностью эксплуатации, а также существенно повысить энергоэффективность и улучшить качество электроэнергии
системы тягового электроснабжения, СПЭ-кабель, моделирование
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. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование систем тягового электроснабжения постоянного тока на основе фазных координат. М.: Директ-Медиа, 2023. 198 с.
2. Крюков А.В., Черепанов А.В., Нгуен Х.К., Крюков А.Е. Совместное моделирование режимов электрических сетей переменного и постоянного тока. Иркутск, 184-198 с.
