Повышение надежности работы устройств службы электрификации и электроснабжения

Согласно Энергетической стратегии ОАО «РЖД на перспективу до 2020 года, разработанной в рамках Компании в 2004 году, определены пути повышения качества энергоснабжения ОАО «РЖД» в рамках проведения работ в следующих направлениях:

  • создание АСУ топливно-энергетическими ресурсами железнодорожного транспорта;
  • создание энергетически эффективного подвижного состава нового поколения;
  • внедрение ресурсосберегающих технологических средств и технологий;
  • дальнейшая электрификация железных дорог;
  • применение высокоэффективных технических средств и технологий.

Каждая из перечисленных инвестиционных программ предусматривает осуществление комплекса мероприятий, направленных на повышение надежности работы устройств хозяйства электроснабжения:

  • модернизация и обновление тягового электроснабжения;
  • перевод участков с постоянного на переменный ток;
  • применение системы с экранизирующими и усиливающим проводами;
  • применение системы 2х25 кВ;
  • применение выпрямителей с пульсовой схемой выпрямления;
  • применение фильтро-компенсирующего устройства;
  • применение пунктов параллельного соединения путей;
  • применение устройства для раздела питания контактной сети переменного тока (блок управления вакуумным контактором);
  • применение понижающих и симметрирующих трансформаторов тяговых подстанций.

К устройствам железнодорожной энергетики относятся все устройства, потребляющие или генерирующие энергию в технологических процессах их работы: тяговый подвижной состав (электровозы, тепловозы, электропоезда, дизельпоезда и др.), устройства тягового электроснабжения, вагонный подвижной состав (грузовые, пассажирские, рефрижераторные), устройства пути, связи и СЦБ, устройства стационарных электроэнергетики и теплоэнергетики.

В области тягового электроснабжения железнодорожный транспорт России ориентирован на наиболее энергоэффективную систему электрической тяги — переменный ток 25 кВ 50 Гц, дающую снижение удельного расхода электроэнергии на тягу поездов (в сопоставлении с системой тяги постоянного тока 3 кВ). Электрификация железных дорог России осуществляется преимущественно по этой системе, в связи с тем, что в системе электроснабжения переменного тока значительно ниже потери энергии, чем при постоянном токе.

Несмотря на более низкий коэффициент полезного действия электровозов переменного тока, чем ЭПС постоянного тока, интегральный показатель энергоэффективности — (удельный расход электроэнергии на тягу поездов) на переменном токе ниже.

Это объясняется меньшими потерями энергии в устройствах электроснабжения, а также лучшими тяговыми свойствами электровозов переменного тока, позволяющими водить поезда большей массы. Снижение эксплуатационных затрат и потерь энергии в системе электроснабжения переменного тока достигается также за счет уменьшения до 3 раз количества тяговых подстанций, сокращения энергетических затрат на ремонт устройств электроснабжения и электроподвижного состава.

Повышение надежности работы устройств службы электрификации и электроснабжения
Повышение надежности работы устройств службы электрификации и электроснабжения

К уменьшению потерь электроэнергии приведут следующие меры, осуществляемые в рамках «Программы обновления устройств электроснабжения железных дорог», принятой МПС России в 1999 году:

  • подвеска дополнительных усиливающих проводов;
  • замена биметаллического несущего троса на медный (до 10-15 % от потерь);
  • замена контактных проводов, имеющих повышенный износ (до 10 %);
  • установка постов секционирования и пунктов параллельного соединения (до 10-20 % потерь);
  • переход на консольное или петлевое питание контактной сети на участках с большими уравнительными токами;
  • строительство дополнительных промежуточных тяговых подстанций (до 4-х кратного от потерь);
  • замена понижающих трансформаторов на более мощные и с меньшими потерями холостого хода;
  • установка емкостной компенсации реактивной мощности;
  • замена преобразовательных агрегатов с 6-ти пульсовой схемой на 12-ти пульсовые;
  • установка выпрямительных агрегатов с вентилями высоких классов (до 5-7 %);
  • замена сглаживающих реакторов на новые с меньшими потерями;
  • перевод тяговых подстанций с питающим напряжением 6-10-35 кВ на напряжение 110-220 кВ;
  • перевод участков с постоянного тока на переменный (6-8 % расхода на тягу).

Научными силами транспорта и промышленности разработан ряд новых схем электроснабжения и оборудования для снижения электропотребления.

Находит все большее применение на участках переменного тока система с усиливающим и экранирующим проводами (ЭУП), позволяющая до 30 % снизить потери напряжения и энергии в тяговой сети или увеличить расстояние между тяговыми подстанциями.
Получила некоторое распространение автотрансформаторная система переменного тока 2×25 кВ, имеющая большие в сравнении с системами 25 кВ и 25 кВ +ЭУП энергетические возможности и позволяющая в два раза увеличить расстояние между подстанциями при тех же потерях напряжения и энергии.

Изготовлены первые образцы симметрирующих трансформаторов для подстанций переменного тока, позволяющие снизить потери от токовобратной последовательности и улучшить показатели качества электроэнергии.
Разработаны инверторы для пригородных участков железных дорог, меньшей мощности, с повышенной перегрузочной способностью, чем инверторы магистральных линий железных дорог.

Разработаны управляемые выпрямители на запираемых тиристорах, позволяющие повысить коэффициент мощности подстанции и снизить потери от реактивного тока.

Ссылка на основную публикацию