Казахской академии транспорта

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
164
1) 
Для  выбранного  объекта  (РП,  ТП)  за  каждые  сутки  j z рассматриваемого  периода 
времени рассчитывается небаланс электроэнергии H(jz), кВт.ч, определяемый по формуле: 
                                         
 ,                                               (1.1) 
 
где 
 - поступление  электроэнергии  в  сеть,  кВт.ч (k – количество  входящих            
фидеров, k€ [l;m]);   – сутки  рассматриваемого  периода  времени,  с  привязкой  ко  дню 
недели (z),  € [j
Z,H
, j
Z,K
] (j
Z,H 
–  начало  рассматриваемого  периода; j
Z,K
 – конец 
рассматриваемого периода). 
           В процентах небаланс определяется по формуле (1.2): 
                                    
                                                  (1.2) 
2) 
Строится 
функция 
величины 
небаланса 
(в %) электроэнергии 
за 
рассматриваемый период: 
                                            
 .                                                                       (1.3) 
 
Далее  производится  сравнение  значений  функции F за  каждые  сутки 
рассматриваемого периода с величиной технических потерь Пн для данного объекта. Если 
значения функции F за каждые сутки рассматриваемого периода не превышают величины 
нормативных  технических  потерь  Пн  для  данного  объекта,  то  делается  вывод  о 
достоверной  работе  узлов  учета  электроэнергии.  В  случае,  когда  функция F начинает 
превышать  величину  нормативных  технических  потерь  Пн,  проводится  работа  по 
определению причин высокого небаланса электроэнергии. 
3) 
Сравниваются  график  нагрузки  и  величина  потребления  за  каждые  сутки,  с 
привязкой ко дню недели (z), каждого потребителя до момента возникновения высокого 
небаланса j
z,ВНБ 
и после него.  
Рассчитывается ∆Wi(jz), определяемая как разность между величинами потребления 
за  соответствующие  дни  недели,  каждого  потребителя  до  момента  возникновения 
высокого небаланса j
z,ВНБ 
и после него (1.4) 
 
                                       
                                                (1.4) 
где W’
i
(j
z
) – являются  величинами  потребления  за  каждые  сутки,  с  привязкой  ко  дню 
недели (z), каждого  потребителя  после  момента  времени  j
z,ВНБ
, j
Z
€[  j
z,ВНБ
, j
Z,K
]; 
 - 
величинами  потребления  за  каждые  сутки,  с  привязкой  ко  дню  недели (z), каждого 
потребителя до момента времени j
z,ВНБ
, j
Z
€[ j
z,ВНБ
, j
Z,K
]. 
Определяем  потребителя,  для  которого  разность  ∆W(j
z
)  является  наибольшей, 
делается  вывод  о  необходимости  проверки  абонента  на  предмет  правильности  работы 
приборов учета или возможном хищении электроэнергии. 
4) 
В  случае,  если  на  интервале  времени [j
Z,H
, j
Z,K
]  разность AWi(j
z
)  для  каждого 
абонента  невелика,  то  делается  вывод  о  несанкционированном  подключении 
потребителей до приборов учета. 
5) 
Математически  условия  выявления  причин  небаланса  электроэнергии  можно 
описать в виде системы: 
 
Преимуществом данной методики является то, что имеется возможность определить 
потребителя, который является причиной высокого небаланса электроэнергии. 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
165
Вывод. 
Результат  проведенных  исследований  и  опытной  эксплуатации  АСКУЭ  
показал, что замена счетчиков класса точности 2,5 на приборы учета класса точности 1,0 
является  важным  мероприятием  по  снижению  КПЭ  в PC 10-0,4 кВ  и  дает  эффект  в 
увеличении  ПОЭ.  Кроме  того,  используя  метод  выявления  причин  высокого  небаланса 
электроэнергии  с  применением  АСКУЭ,  можно  определить  несанкционированное 
подключение потребителей к сети. 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Воротницкий  В.Э.,  Калинкина  М.А.  Структура  коммерческих  потерь  электроэнергии  и 
мероприятия по их снижению. – М., 2000. – 11 с. 
2.  Железко B.C., Артемьев  А.В.,  Савченко  О.В.  Расчет,  анализ  и  нормирование  потерь 
электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчётов. – М.: Изд-во НЦ 
ЭНАС, 2005. – 280 с. 
3.  Колгин В., Сапронов А., Польшин И. Внедрение АСКУЭ – эффективный путь снижения 
коммерческих  потерь  в  сетях  электроснабжения 0,4кВ // Электронные  компоненты. – М.: 2005, 
№8. – С.37-42. 
4.  Бохмат  И.С.,  Воротницкий  В.Э.,  Татаринов  Е.П.  Снижение  коммерческих  потерь  в 
электроэнергетических системах // Электрические станции. – М.: 1998, №9. – C.14-23. 
5.  Воротницкий  В.Э.  Потери  электроэнергии  в  электрических  сетях:  анализ  и  опыт 
снижения. – М.: НТФ «Энергопрогресс», 2006. – 104 с. 
 
 
УДК 621.332.234 
Калиева Казима Жанбырбаевна – к.т.н. доцент (г. Алматы, КазАТК) 
Егембердиева Гульзат Жакияевна – магистрант (г. Алматы, КазАТК) 
К ВОПРОСУ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГАРМОНИКИ ТЯГОВОГО ТОКА  
НА РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ 
Проблема  электромагнитных  помех  появилась  вместе  с  появлением  электронных 
средств. С течением времени количество электронных средств неуклонно растет, и к ним 
предъявляются  все  более  жесткие  требования  по  электромагнитной  совместимости 
(ЭМС). Именно поэтому, ведется разработка новых методов и средств борьбы с помехами. 
Надежность  и  бесперебойность  работы  технических  средств  (ТС)  на  промышленных 
предприятиях  в  настоящее  время  в  значительной  степени  определяется  способностью 
обеспечивать их электромагнитную совместимость. 
Количество  и  качество  параметров  ЭМС  ТС  определяется  путем  проверок, 
измерений и испытаний на ЭМС [1].  
На электрифицированных железных дорогах рельсовый путь представляет один из  
проводов для питания электрических локомотивов. Рельсы через шпалы, через заземление 
опор контактной сети, а иногда через различные металлические сооружения соединены с 
землей,  поэтому  в  цепь,  питающую  локомотивы,  включаются  не  только  рельсы,  но  и 
присоединенные  к  ним  параллельно  земля  и  различные  подземные  сооружения, 
расположенные в ней. Протекание тока по рельсам вызывает в них падение напряжения и 
возникновение потенциалов относительно земли. 
Следовательно,  все  металлические  сооружения,  электрически  соединенные  с 
рельсами,  получают  тот  же  потенциал.  Потенциал  металлических  сооружений 
относительно  земли  на  дорогах  постоянного  тока  достигают  в  отдельные  моменты 
времени  довольно  высоких  значений,  выходящих  иногда  за  пределы 100 В [1]. Такие 
напряжения в определенных условиях могут оказаться опасными. 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
166
Рассмотрим самую простую схему питания (рис. 1). Ток в контактной подвеске  І  
равен сумме всех токов в рельсах и земле, условно нами обозначенных I
1
,I
2
,I
3
,I
4 
… Таким 
образом, тяговая сеть как бы представляет собой ряд наложенных друг на друга контуров: 
контур тока I
1
, контур тока I
2
 и т.д. При этом одна часть цепи для всех контуров является 
общей  и  составляется  из  подстанции,  контактной  сети  и  электровоза.  Вторая  часть  цепи 
для каждого контура своя [2].  
Она  состоит  из  некоторой  длины  рельса  (например,  для  нити  тока  I
2
 – длина  а), 
переходного  сопротивления  «рельс - грунт»  и  сопротивления  соответствующей  части 
земли. 
Известно,  что  любые  линии  переменного  тока  обладают  как  активным,  так  и 
индуктивным  сопротивлением.  Индуктивное  сопротивление  состоит  из  внутреннего  и 
внешнего  индуктивных  сопротивлений.  Последнее  зависит  от  размера  контуров.  Чем 
больше  расстояние  между  токами  «прямым» (в  контактной  подвеске)  и  «обратным» (в 
нашем  случае  в  земле),  тем  больше  индуктивность  этого  контура.  Следовательно, 
составляющая тока I
1
 определяет меньшую индуктивность, чем I
2
 и т.д. (рис. 2). 
  
 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
167
 
Рисунок 1 - Диаграммы изменения потенциалов рельсов (штриховые линии) и тока в 
них (сплошные линии) по длине участка с одной сосредоточенной нагрузкой 
Так как эти контуры имеют различную индуктивность, то и токи I
1
,I
2
, I
3 
… будут 
сдвинуты  по  фазе  друг  относительно  друга.  По  той  же  причине  плотность  тока  в  земле 
падает с удалением от поверхности земли и тем скорее, чем выше его частота. Например, 
ток  линии  при  частоте 50 Гц,  проходя  по  земле,  распространяется  в  ней  в  стороны  и  в 
глубину  на  несколько  километров,  а  токи  звуковой  частоты – только  на  несколько  сот 
метров [3].  
 
1 – тяговая подстанция; 2 – контактная подвеска; 3 – нагрузка (электровоз);  
4 – рельсы; 5 – земля. 
Рисунок 2 - Схема протекания токов на линии с однофазной нагрузкой 
Таким  образом,  при  увеличении  частоты  тока  глубина  протекания  токов 
уменьшается,  следовательно,  с  увеличением  частоты  тока  расчет  сопротивление  земли. 
При  протекании  по  земле  постоянного  тока  он  охватывает  большую  глубину  и  ширину 
земли  (в  несколько  километров),  поэтому  сопротивление  земли  здесь  не  играет 
существенной роли (выше в расчетах им пренебрегали). При протекании же переменного 
тока  сопротивление  земли,  как  отмечалось,  увеличивается.  Зависимость  сопротивления 
земли (как «обратного» провода) отчасти тока: 
Частота тока, Гц………………. 25          50      150    500    5000 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
168
Переходное сопротивление     
«рельс - земля», Ом·км            0,025      0,05   0,15    0,5     5,0  
При увеличении удельного сопротивления земли растет падение напряжения в ней 
и падает плотность тока и, следовательно, одновременно увеличивается глубина и ширина 
области  протекания  токов.  В  свою  очередь  увеличение  этой  зоны  протекания  токов 
приводит к увеличению индуктивности контура «провод - земля». 
 Если  линия  контактной  сети  переменного  тока  идет  по  кривой  или  даже  делает 
петлю,  обратный  ток  в  земле  следует  по  той  же  кривой,  т.е.  не  идет  по  наиболее 
короткому пути. Это объясняется тем, что в земле вследствие магнитного взаимодействия 
подтягивается к проводу и держится вблизи него на расстояниях, как это было отмечено, 
зависящих от частоты тока. Это положение особенно интересно при расчетах всякого рода 
сложных  узлов.  Оно  указывает  на  то,  что  схему  распределения  токов  в  земле  можно 
считать аналогичной схеме соединения проводов различных линий, сходящихся в данной 
точке [4]. 
Присутствие  рельсов  на  поверхности  земли  дополнительно  усложняет  картину. 
Рельсы на всем протяжении соединены через переходные сопротивления с верхним слоем 
земли,  где  ток  имеет  наибольшую  плотность.  Наличие  рельсов  как  бы  изменяет 
сопротивление верхнего слоя земли, а отсюда и сопротивление всех контуров, в которых 
наводится  эдс.  Ток,  протекающий  в  этих  условиях  по  рельсам,  зависит  от  переходного 
сопротивления «рельсы - грунт» и от сопротивления самих рельсов. Последнее же в свою 
очередь  зависит  от  тока  в  рельсах  (как  во  всяком  массивном  стальном  проводнике).  Так 
как  ток  в  рельсах  падает  по  мере  приближения  к  середине  участка  (рис. 2), то  и 
сопротивление рельсов по его длине изменяется.  
Все  эти  соображения  показывают,  сколь  сложна  картина  распределения  токов 
между  рельсами  и  землей.  Если  же  учесть,  что  в  действительности  имеется  не  одна 
нагрузка,  а  несколько,  и  питаются  они  от  ряда  подстанций,  да  к  тому  же  нагрузки 
непрерывно  перемещаются  и  число  их  изменяется,  то  легко  объяснить,  почему  для 
решения поставленной задачи приходится прибегать к различным упрощениям [5].  
Если  все  токи  в  земле  заменить  одним  эквивалентным  током,  то  в  схеме 
одностороннего  питания  одной  нагрузки  (рис. 3) можно  рассматривать  три  отдельные 
составляющие  тока,  протекающие  по  трем  контурам:  1)  «контактная  сеть - рельс»  І
кр 
(штриховые стрелки); 2) «контактная сеть - земля» І
кз
  (сплошные стрелки); 3) «рельсы - 
земля» І
рз  
(штрихпунктирные стрелки).  
 
1
 – подстанция; 2 – нагрузка. 
Рисунок 3 - Схема токораспределения на участке однофазного тока 
Таким  образом,  ток  в  рельсах  получается  как  геометрическая  сумма  двух 
составляющих:  ток  контура 2) (назовем  его  условно  «тяговой»  составляющей  тока, 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
169
которая  является  частью  тока,  потребляемого  электровозом)  и  ток  контура 3) – 
«вихревой» составляющей.  
При  протекании  тока  по  рельсам  на  участках  постоянного  тока  и  расстояниях 
между подстанцией и нагрузкой 12-20км на средней части участка ток в рельсах близок к 
нулю [6]. При переменном токе тяговая составляющая тока в рельсах падает значительно 
быстрее,  чем  при  постоянном,  так  как  полное  сопротивление  рельсов  много  больше 
сопротивления постоянному току (особенно в зоне больших токов, т.е. около подстанций 
и  потребителей).  Кроме  того,  длина  фидерных  зон  при  переменном  токе  значительно 
больше. Таким образом, при достаточно большом расстоянии от нагрузки до подстанции в 
рельсах,  за  исключением  небольших  участков,  прилегающих  к  подстанции  и  нагрузке, 
будет  протекать  только  вихревой  ток  İ
Е
 = İ
рз
,  и  таком  случае  можно  считать,  что  ток  в 
рельсах  пропорционален  току  в  контактной  сети.  При  этом,  для  расчетов  могут  быть 
использованы  коэффициент  самоиндукции  и  взаимоиндукции,  выведенные  для  линии 
бесконечно большой длины. 
Вывод.
  В  пределах  установленных  норм  можно  допускать  влияния,  которые  не 
нарушают существенно нормальную работу смежной линии и не являются опасными для 
людей,  обслуживающих  включенные  в  линию  устройства,  а  также  для  аппаратуры. 
Защитные  меры  могут  применяться  как  в  источнике  влияний – электрической  железной 
дороге, так и в подверженных влиянию смежных линиях. 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Минин  Г.А.  Влияние  электрических  железных  дорог  на  смежные  линии  и  способы 
защиты // Гл. 12 в  книге  под  ред.  К.Г.  Маркварда  «Энергоснабжение  электрических  железных 
дорог». – М.: Транспорт, 1995. – С. 425-456.  
2.  Адольф  Й.  Шваб.  Электромагнитная  совместимость. – М.:  Энергоатомиздат, 1995. - 
480 c. 
3.  Cумин  А.Р.  Опасное  влияние  тяговой  сети  переменного  тока  на  металлические 
сооружения // Тр. ОМИИТ. – Омск, 1997. – 47 с. 
4.  Бадер М.П. Электромагнитная совместимость / Учебник для вузов железнодорожного 
транспорта. – М.: УМК МПС, 2002. – 638 с. 
5.  Михайлов М.И. Влияние внешних электромагнитных полей на цепи проводной связи и 
защитные мероприятия. – М.: Связъиздат, 1995. – 583 с.  
6.  Брылеев А.М., Кравцов Ю.А., Шишляков А.В. Теория, устройство и работа рельсовых 
цепей. – М.: Транспорт, 1996. – 344 с.  
 
 
УДК 621.33 
Калиева Казима Жанбырбаевна – к.т.н. доцент (г. Алматы, КазАТК) 
Егембердиева Гульзат Жакияевна – магистрант (г. Алматы, КазАТК) 
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ТЯГОВОЙ СЕТИ  – ИСТОЧНИКИ 
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ НА СМЕЖНЫЕ СЛАБОТОЧНЫЕ 
СИСТЕМЫ 
Успешное  решение  научных  проблем  и  технических  задач  при  разработке  и 
эксплуатации систем электроснабжения железных дорог невозможно без исследования и 
обеспечения  электромагнитной  совместимости  электрических  железных  дорог  со 
смежными слаботочными системами и с питающими электросистемами. 
Электромагнитному  влиянию  подвержены  практически  любые  электрические 
линии  (как  воздушные,  так  и  кабельные)  с  меньшим  уровнем  передачи  энергии, 
проложенные  вблизи  от  электрической  железной  дороги:  линии  телефонной  и 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
170
телеграфной  связи,  радиовещания,  телеуправления  и  телесигнализации,  рельсовые  цепи 
автоблокировки,  силовые  и  осветительные  электрические  сети,  низковольтные  линии 
электропередачи, отключенная контактная сеть соседних путей, а также неэлектрические, 
но проводящие металлические сооружения, эстакады, трубопроводы и др. 
Электрическая  железная  дорога,  оказывающая  электромагнитное  влияние  на 
смежные  слаботочные  системы,  включает  следующие  влияющие  линии:  тяговая  сеть, 
полностью несимметричная по параметрам и передающая энергию с несинусоидальными 
переменными 
или 
пульсирующими 
постоянными 
токами 
и 
напряжениями; 
распределительные  линии  переменного  тока  для  продольного  электроснабжения 
автоблокировки и нетяговых потребителей с несимметричными несинусоидальными (из – 
за  электрической  тяги)  напряжениями  и  токами,  а  также  линии  «два  провода – рельс» 
(ДПР) с несимметричными параметрами [1]. 
Повышенное  электромагнитное  влияние  на  смежные  линии  оказывают  и 
трехфазные  линии,  питающие  тяговые  подстанции,  в  том  числе  продольные  линии, 
вследствие  того,  что  в  них  могут  быть  не  только  несимметричные  и  несинусоидальные 
напряжения  и  токи,  но  и  несимметричные  поперечные  параметры.  Наличие  мощных 
выпрямителей  и  инверторов  в  линии  электропередачи  (ЛЭП)  постоянного  тока 
сверхвысокого  напряжения (750 кВ  и  выше)  приводит  к  появлению  в  цепях  этой  ЛЭП 
гармоник тока и напряжения, которые являются источниками электромагнитного влияния 
на смежные линии в широком диапазоне частот. 
Для  трехфазных  линий  передачи  электроэнергии,  работающих  по  системе  «два 
провода - рельс»,  а  также  для  линий  передачи  электроэнергии  однофазного  тока  с 
использованием  земли  в  качестве  обратного  провода,  в  том  числе  и  для  электрических 
железных  дорог,  особенно  постоянного  тока,  характерно  значительное  гальваническое 
влияние  на  проложенные  рядом  протяженные  подземные  сооружения,  например  нефте- 
или газопроводы, кабели с металлическими оболочками и т.п. 
Преобразование  на  тяговых  подстанциях  или  на  электроподвижном  составе 
электрической  энергии  переменного  тока  в  энергию  выпрямленного  тока  и  обратно  с 
помощью  статических  полупроводниковых  преобразователей  связано  со  значительным 
потреблением  реактивной  энергии  преобразовательными  агрегатами.  Кроме  того, 
полупроводниковые преобразователи относятся к классу нагрузок, имеющих нелинейные 
вольт - амперные характеристики, и потребляют из сети несинусойдальный ток, искажая 
кривую напряжения питающих электросистем [2]. 
Электрическая  тяга  переменного  тока  является  не  только  мощным  потребителем 
реактивной энергии и несинисоидального тока, но и мощной несимметричной однофазной 
нагрузкой,  что  приводит  к  появлению  несимметрии  напряжений  в  питающих 
электрических трехфазных системах. 
Несинусоидальность  и  несимметрия  питающего  напряжения,  в  свою  очередь, 
отрицательно влияют на качество выпрямленного напряжения – приводят к появлению в 
выпрямленном  напряжении  дополнительных  гармонических  составляющих  и  к 
повышенному  электромагнитному  влиянию  тяговой  сети  постоянного  тока  на  смежные 
слаботочные системы. 
На  тяговых  подстанциях  электрических  железных  дорог  для  преобразования 
переменного  тока  в  постоянный  и  наоборот  применяются  шестипульсовые  «две 
вторичные  обратные  звезды  с  уравнительным  реактором» (рис. 1), шестипульсовые 
трехфазные  мостовые  (рис. 2) и 12-пульсовые  (рис. 3) выпрямители  и  выпрямительно – 
инверторные агрегаты [3].  

жүктеу/скачать 8,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: