Аннотация: Применение жестких некоронирующих шин с воздушной изоляцией, газонаполненных токопроводов и токопроводов с полимерной изоляцией для соединения различных высоковольтных объектов на станциях и подстанциях позволяет обеспечить уменьшение потерь электроэнергии, повышение надежности и безопасности эксплуатации, а также улучшить экологическую обстановку на станциях и подстанциях. Компактность шинопроводов обеспечивается благодаря применению новых изоляционных сред (в первую очередь - высокопрочных в электрическом отношении газов и полимерных диэлектриков), а также совершенствованию технологии производства и применения этих материалов. В настоящее время используются различные разновидности высоковольтных шинопроводов: экранированные воздушные шинопроводы; шинопроводы с литой полимерной изоляцией; герметизированные экранированные шинопроводы с основной изоляцией высокопрочными газами. Для снижения потерь в шинопроводах применяются технические решения, где используются изоляционные среды с малой диэлектрической проницаемостью, а шины выполнены некоронирующими при рабочем номинальном напряжении.

Аннотация: Рассмотрен подход к проектированию объектов тягового электроснабжения с помощью цифровой модели. На примере исследования динамических режимов работы тяговой подстанции двух родов тока "Ногинск", которая является важнейшей частью системы тягового электроснабжения проекта ВСМ-2 "Москва-Казань", рассмотрены преимущества предлагаемой модели. Выявлены особенности, которые необходимо учитывать при проектировании тяговых подстанций двух родов тока. Рассмотрена математическая модель расчёта несимметричного установившегося режима с учётом системы постоянного и переменного тока. В качестве примера использования цифровой модели системы тягового электроснабжения рассмотрены задачи оценки качества электрической энергии и выбора электрооборудования тяговой подстанции. Показаны преимущества единой цифровой модели как цифрового двойника системы тягового электроснабжения.

Аннотация: Одним из основных параметров, определяющих эффективность работы железных дорог, является пропускная способность. Основные объемы перевозки грузов и пассажиров на железных дорогах России и большинства других стран осуществляются по электрифицированным участкам. Система тягового электроснабжения (СТЭ) электрифицированных железных дорог, обеспечивая энергией перевозочный процесс, является в то же время элементом, ограничивающим пропуск поездов по участкам. Таким образом, возникает актуальная задача оценки пропускной способности участков железных дорог по условиям энергообеспечения с последующей разработкой мероприятий по усилению "узких" мест в системе электроснабжения. В статье приведены результаты исследования по совершенствованию модели расчета пропускной способности электрифицированных железных дорог. Проведен анализ зависимости точности расчета пропускной способности от учета электрической связи между тяговыми подстанциями. Разработана модель системы тягового электроснабжения повышенной точности за счет использования процедуры проверки адекватности расчета. Представлены схемы, поясняющие наличие электрической связи. Электрическая связь смежных тяговых подстанций как постоянного, так и переменного токов обеспечивается за счет включенных секционных разъединителей контактной сети и постов секционирования соответствующей межподстанционной зоны. Разработанная модель системы тягового электроснабжения позволяет повысить точность расчета пропускной способности электрифицированных железных дорог.

Аннотация: Режим напряжения в тяговой сети может вызывать нежелательные перетоки мощности, что, в свою очередь, приводит к потерям мощности. В статье теоретически и на основе компьютерного моделирования показано, что равенство напряжений на шинах всех подстанций при любых изменениях параметров системы тягового электроснабжения и поездной ситуации обеспечивает минимум потерь электрической энергии в тяговой сети. Предложен алгоритм управления напряжением на шинах тяговых подстанций для его выравнивания по всему участку электрических железных дорог постоянного тока.

Аннотация: Для расчета двухфазных КЗ в тяговой сети независимо от схемы внешнего электроснабжения показана допустимость замены трехфазной системы электроснабжения однофазной. При этом установлены особенности в расчете при соединении трансформатора по схеме Y/Y или Y/A. На основании результатов выполненного анализа для снижения методической погрешности в вычислении токов КЗ разработана однофазная схема замещения межподстанционной зоны тяговой сети, учитывающая связь между двумя смежными подстанциями по воздушной линии 110 (220) кВ. Дан пример расчета в соответствии с предложенной схемой замещения.

Аннотация: Разработана система автоматизированного проектирования (САПР) молниезащиты типовых электрических подстанций и воздушных линий. Составлен программный комплекс, содержащий модули расчёта зон защиты от прямого удара молнии, обратных перекрытий изоляции первичных и вторичных цепей, наведенных импульсных напряжений во вторичных цепях, молниезащиты воздушных линий, защиты подстанции от грозовых перенапряжений совместно с воздушными линиями. Создана база данных типовых решений по молниезащите, которая представляет собой структурированную коллекцию файлов, содержащих планы расположения зданий и оборудования на подстанции и схему расстановки молниеотводов с учетом требований электромагнитной совместимости. База данных по заземляющим устройствам молниеотводов представляет собой структурированный набор типовых схем заземления молниеотводов. Для поиска требуемого типового решения пользователь при помощи стандартных средств для работы с файлами Windows выполняет выбор нужной папки по параметрам. На основе нормативных документов по системной и программной инженерии разработана методика верификации компьютерных программ для применения в составе разрабатываемой САПР молниезащиты подстанций и воздушных линий. В основу методики верификации положено тестирование компьютерных программ в составе разрабатываемой системы с помощью наборов тестов, составленных из контрольных примеров. Разработаны контрольные примеры и наборы тестов для проведения тестирования компьютерных программ. САПР позволяет существенно снизить затраты на проектирование молниезащиты и повысить качество проектов.

Аннотация: Приведены результаты исследования влияния ионисторов на глубину и длительность провалов напряжения в системе оперативного постоянного тока подстанций. Анализ вариантов подключения ионисторов показал, что их применение в системах оперативного постоянного тока позволяет сгладить провалы напряжения, вызванные короткими замыканиями. Дана оценка возможности выполнения требований по электромагнитной совместимости в части провалов напряжения в электроустановках оперативного постоянного тока подстанций при коротких замыканиях. Результаты подтверждают эффективность применения ионисторов в системах оперативного постоянного тока для сглаживания провалов напряжения, вызванных короткими замыканиями. Даны рекомендации по применению ионисторов для повышения надежности работы электроприемников оперативного постоянного тока подстанций.

Аннотация: Во многих странах схема выдачи мощности ряда гидроэлектростанций (ГЭС) выполнена с укрупненными (чаще всего сдвоенными энергоблоками - СЭБ), где каждый энергоблок генератор-трансформатор имеет собственный генераторный выключатель, а оба блока подключены к высоковольтной (ВВ) сети через один или два общих ВВ выключателя, установленных в открытых распредустройствах (ОРУ). Такая схема была разработана как для уменьшения минимум в 2 раза числа достаточно дорогих ВВ выключателей, так и для сокращения площади для их установки. При этом обеспечивается необходимая гибкость режима ГЭС, так как трансформатор (ы) блока (ов), присоединенный (е) к ОРУ через разъединители и работающий (е) в режиме холостого хода позволяет (ют) при необходимости быстро синхронизировать генератор такого блока через свой генераторный выключатель. Длительный опыт эксплуатации ГЭС с СЭБ показал высокую надежность таких схем, тем не менее в последнее время по многим причинам ОРУ этих ГЭС заменяются на более компактные и удобные в эксплуатации закрытые распредустройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ), при этом существующие СЭБ подключаются к КРУЭ через высоковольтные кабели, а первичная схема КРУЭ выполняется идентичной схеме ОРУ. В то же время после такой реконструкции во многих странах были зафиксированы случаи ранее не наблюдавшихся повреждений блочных трансформаторов СЭБ. Описано расследование одного такого случая, обсуждаются как возможные причины, вызывающие такие повреждения, так и меры, способные предотвратить такие повреждения в будущем.

Аннотация: С целью повышения экономичности парогазовой ТЭС предложено в хвостовой части котла-утилизатора после газового подогревателя конденсата расположить теплообменную поверхность для подогрева исходной воды перед подачей ее на химводоочистку. Выполнены расчеты для парогазовой установки ПГУ-450. Показано, что для технических условий работы ПГУ при установке газового подогревателя исходной воды в зоне низких температур котла-утилизатора его КПД возрастает с 83, 32 до 85, 39 % (на 2, 07 %). При этом КПД парогазовой установки повышается с 53, 14 до 53, 56 % (на 0, 42 %), а удельный расход условного топлива на выработку электрической энергии снижается на 0, 78% - с 231, 46 до 229, 65 г/ (кВт • ч). В результате экономия условного топлива при наработке парогазовой установки мощностью 452, 35 МВт 7500 ч/год и стоимости условного топлива 3000 руб/т у. т. в денежном выражении составляет 18 млн 422 тыс. руб/год.

Аннотация: Проанализированы основные причины ложного (неправильного) срабатывания микропроцессорных систем релейной защиты. Рассмотрены методы повышения надежностных показателей системы релейной автоматики. Анализ статистических данных показал, что вероятность безотказной работы микропроцессорных систем релейной защиты составляет не менее 0, 998. Повышение надежностных показателей микропроцессорных систем защиты не диктует пересмотра Правил устройств электроустановок, а требует применения высококачественной кабельной продукции с нормированными техническими характеристиками, перехода к цифровому формату передачи данных с ограничением количества переменных, подаваемых по одному последовательному каналу. Установлены примерные верхняя и нижняя границы зависимости стоимости повышения надежности микропроцессорной системы. Например, снижение отказов в два раза потребует повысить капитальные затраты на защиту от электромагнитных помех примерно в (3-4) раза. Сохранение уровня надежности микропроцессорной системы в процессе эксплуатации возможно только при выполнении плановых мероприятий по оценке электромагнитной обстановки. Как показали статистические данные, наиболее вероятной причиной неправильного срабатывания релейной автоматики являются атмосферные явления - молнии и вызванные ими перенапряжения. Поэтому на этапе оценки электромагнитного состояния необходимо обратить внимание на состояние системы заземления, а диагностику неисправности рациональнее всего выполнять методом половинного деления с учетом вероятности безотказной работы.

Аннотация: В высоковольтных электрических сетях России регулярно встречаются нарушения нормативных требований к качеству электрической энергии. Это приводит к особо негативным последствиям в районах с электрифицированными железными дорогами переменного тока, которые являются мощным источником искажений, в том числе, приводит к возникновению несимметрии токов. В статье рассмотрен процесс и причины возникновения перемежающейся несимметрии токов - кондуктивной помехи, создаваемой тяговыми подстанциями. Предложены характеристики для оценки данной несимметрии. Выведено аналитическое выражение для определения угла между симметричными составляющими токов на шинах тяговой подстанции. Показано, как влияет на этот угол изменение электрической нагрузки тяговой сети. На примере модели одиночной тяговой подстанции подтверждена корректность предложенного аналитического выражения с учетом принятых допущений.

Аннотация: Выполнен ввод в эксплуатацию двух блоков реактора РЖФА-6500 в составе двухзвенного сглаживающего устройства на тяговой подстанции "Лётная" Свердловской железной дороги. Для проверки работоспособности реактора выполнен опыт принудительного короткого замыкания без остановки движения электроподвижного состава по участку, измерен уровень псофометрического напряжения на шинах постоянного тока тяговой подстанции и выполнен опыт принудительного короткого замыкания с остановкой движения по участку. В ходе проведения экспериментов сняты осциллограммы переходных процессов, анализ которых подтвердил работоспособность реакторов нового типа в составе двухзвенного фильтрустройства.

Аннотация: Описан эксперимент "аварийного" хода электроподвижного состава на Филевской линии Московского метрополитена за счет энергии "накопительной" тяговой подстанции при полном отключении внешней системы электроснабжения. Приведены схема и характеристики стационарных накопителей энергии неуправляемого типа, установленных на тяговых подстанциях, а также схема системы тягового электроснабжения экспериментального участка. Описаны условия эксперимента, включая тип и массу электроподвижного состава, а также режим ведения и скоростные ограничения, количество накопителей, зону экспериментального участка и схему подключения тяговой сети, определены кинетические характеристики поезда при движении. Приведены результаты мониторинга показателей работы стационарного накопителя энергии и электроподвижного состава в виде непрерывных осциллограмм токов и напряжений электроэнергетических объектов, участвующих в эксперименте. На основании результатов мониторинга рассчитаны мощность поезда и расход энергии при "аварийном" автономном ходе поезда. Зафиксированы факты возврата энергии обратно в стационарный накопитель энергии за счет рекуперации энергии торможения, а также восстановление напряжения на накопителе при его частичном разряде. Получены аналитические зависимости для оценки энергетического баланса при электроснабжении электроподвижного состава от стационарного накопителя энергии в замкнутой системе тягового электроснабжения. Представлена методика и выведены зависимости для оценки фактической емкости стационарного накопителя энергии по результатам экспериментальных замеров. Оценка показателей работы электроподвижного состава и стационарного накопителя энергии позволила спрогнозировать возможности существующих систем при отсутствии электропитания со стороны системы первичного электроснабжения.

Аннотация: Продемонстрирована концепция выполнения поверочных расчетов строительных конструкций и основания здания резервной дизельной электростанции (РДЭС) при нормальном режиме эксплуатации и максимально расчетном землетрясении (МРЗ). Разработаны статическая и динамическая конечно-элементные модели системы сооружение - основание РДЭС. Определены обобщенные поэтажные спектры отклика при МРЗ.

Аннотация: Предложен метод критериального программирования для решения оптимизационных электроэнергетических задач, основанный на методиках теории подобия, критериального анализа и геометрического программирования. Основные преимущества метода критериального программирования заключаются в использовании критериев технико-экономического подобия и возможности решения задач любой степени трудности, при этом целевая функция и ограничения различного типа могут быть представлены в произвольном вещественном виде без дополнительных преобразований, что упрощает постановку оптимизационной задачи и дает возможность учесть большее количество оптимизируемых параметров. Методика критериального программирования разработана для решения задач оптимального управления электроэнергетической системой с целью повышения надежности и экономичности ее работы. Рассмотренные в статье примеры показывают принципиальную взаимосвязь между техническими и экономическими параметрами, характеризующими состояние электроэнергетических систем, и позволяют выявить основные технико-экономические закономерности сложных электроэнергетических систем. Представленные в статье возможности метода критериального программирования расширяют круг решаемых задач технико-экономического и математического анализа в электроэнергетике и могут быть использованы в других отраслях науки.

Аннотация: Рассмотрена задача создания компенсированного двенадцатифазного выпрямительного агрегата для тяговых подстанций постоянного тока. Актуальность задачи обусловлена возрастающим объемом грузовых перевозок, повышением их скорости, а также появлением новых видов грузового движения по железным дорогам постоянного тока. Это требует повышения энергоэффективности тягового электроснабжения. С этой целью предлагается включить в двенадцатифазные некомпенсированные выпрямительные агрегаты тяговых подстанций компенсирующие устройства в виде двух трехфазных реакторов и конденсаторной батареи, работающей на частотах пятой и седьмой гармоник. При решении задачи используются аналитический метод исследования электромагнитных процессов с расчетом всех необходимых характеристик, метод моделирования в среде MATLAB, а также дизайнерские решения по созданию оборудования компенсирующего устройства и плану его размещения на тяговых подстанциях постоянного тока ОАО РЖД. Наиболее важными результатами решаемой задачи являются возможность полной компенсации потребляемой подстанциями реактивной мощности; обеспечение высокой эффективности использования конденсаторной батареи компенсирующего устройства; поддержание и стабилизация на необходимом уровне выпрямленного напряжения в контактной сети в условиях развития грузовых перевозок. Реализация решаемой задачи предусмотрена проектом инновационного развития ОАО РЖД России.

Аннотация: Выполнен ввод в эксплуатацию двух блоков реактора РЖФА-6500 в цепь возврата тягового тока подстанции "Углерод" Западно-Сибирской железной дороги при последовательном включении с реактором РБФА-У-6500/3250 в состав резонансно-апериодического Г-образного фильтрустройства. Перед монтажом реактора нового типа выполнены измерения его индуктивности методом амперметра-вольтметра при переменном токе. Контроль угла сдвига фаз между током и падением напряжения на реакторе РЖФА-6500 не выполнялся. Для проверки работоспособности реактора нового типа и анализа эффективности его работы выполнена серия экспериментов в штатном и аварийном режимах работы системы тягового электроснабжения постоянного тока. Проведен опыт принудительного короткого замыкания без остановки движения электроподвижного состава по участку. Синхронно сняты осциллограммы на фидере контактной сети и в цепи возврата тягового тока при отключении быстродействующего выключателя. Выполнен сравнительный анализ гармонического состава в падениях напряжения на реакторах двух типов. Построены амплитудно-частотные характеристики тягового тока для различных эксплуатационных режимов тяговой подстанции "Углерод". Разработан и апробирован метод расчета индуктивности реактора РЖФА-6500 на основании снятых осциллограмм в штатных и аварийных режимах работы системы тягового электроснабжения. Предложена универсальная формула расчёта индуктивности с учетом угла сдвига фаз между током и падением напряжения на реакторе при проведении измерений методом амперметра-вольтметра.

Аннотация: На электрических подстанциях применяется большое количество микропроцессорных устройств релейной защиты, автоматики и связи, устойчивость которых к электромагнитным помехам на несколько порядков ниже, чем у традиционно применяемого электромеханического вторичного оборудования. Поэтому технические задания на проектирование современных подстанций содержат требования по обеспечению электромагнитной совместимости; в процессе эксплуатации подстанций выполняется обследование электромагнитной обстановки. В статье описаны способы обеспечения электромагнитной совместимости при ударах молнии в молниеотводы подстанции. Критерием оптимизации является минимум импульсных перенапряжений при разряде молнии. Предложена новая конструкция двухуровневого заземляющего устройства, обеспечивающая минимизацию напряжения кондуктивных помех на портах микропроцессорного оборудования при ударах молнии. Такая конструкция, также обеспечивает свободу в выборе компоновочных решений на территории подстанции, в частности, при расположении молниеотводов на расстоянии до оборудования и кабельных каналов менее нормируемых, что позволяет сократить площадь под территорию подстанции.

Аннотация: Предложен алгоритм оптимизации режимов источников тепловой и электрической энергии модифицированным методом динамического программирования в сочетании с методом последовательного эквивалентирования с целью сокращения затрат на покупные и вторичные энергоресурсы на промышленных тепловых электростанциях.