Анализ процессов в системах тягового электроснабжения при наличии гармонических искажений

В электрических сетях общего назначения, примыкающих к тяговым подстанциям (ТП) магистральных железных дорог, электрифицированных на переменном токе, наблюдается заметное ухудшение качества электроэнергии (ЭЭ) по критериям отклонений напряжений, несимметрии и несинусоидальности. Помимо этого, нелинейные вольтамперные характеристики выпрямительных электровозов приводят к значительным гармоническим искажениям в системах электроснабжения железных дорог переменного тока. Особенно остро проблема низкого качества ЭЭ проявляется в сетях, примыкающих к ТП восточных участков Транссиба; при этом максимальные значения коэффициентов несимметрии по обратной последовательности k2U могут достигать 6…7 %; аналогичные данные по суммарным коэффициентам гармонических составляющих kU находятся в диапазоне 8…10 %. В условиях цифровизации электроэнергетики, включая транспортную, решение проблемы пониженного качества ЭЭ требует применения компьютерных технологий, которые могут быть реализованы на основе методов и средств моделирования систем электроснабжения железных дорог, разработанных в ИрГУПСе. В статье представлены результаты исследований, направленных на изучение энергетических характеристик несинусоидальных режимов в системах тягового электроснабжения, а также на реализацию метода визуализации результатов определения несинусоидальных режимов тяговых сетей (ТС), основанного на построении форм кривых токов, напряжений и мгновенных мощностей на токоприемниках электроподвижного состава. Получаемые графические зависимости позволяют анализировать энергетические процессы в ТС и более обоснованно подходить к определению параметров устройств учета электроэнергии на подвижном составе. По результатам этих исследований может быть сделан вывод о том, что на основе применения компьютерных технологий, разработанных в ИрГУПСе, могут быть определены временные зависимости, отвечающие напряжениям на токоприемниках поездов, активным, реактивным и полным мощностям, генерируемым (потребляемым) электровозами на высших гармониках, а также построены формы кривых токов, напряжений и мощностей.