РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ: АНАЛИЗ, СОВРЕМЕННЫЕ РЕШЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Аннотация

В настоящей работе исследуется комплексная проблема регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности в системах тягового электроснабжения (СТЭ) электрифицированных железных дорог, работающих на напряжении 27,5 кВ и 2×25 кВ. Актуальность исследования обусловлена растущими эксплуатационными трудностями в сети АО «Национальная компания «Қазақстан темір жолы» (КТЖ), где протяжённые линии электропередачи 220 кВ длиной до 400 км генерируют значительную ёмкостную реактивную мощность в режиме малых нагрузок, вызывая отклонения напряжения за допустимые пределы и затрудняя автоматическое регулирование напряжения. Объектом исследования является внешняя и внутренняя система электроснабжения электрифицированных железнодорожных участков Казахстана; предметом — режимные характеристики, закономерности отклонений напряжения и баланс реактивной мощности в условиях переменной тяговой нагрузки. На основе представления ЛЭП П-эквивалентной схемой разработаны расчётные модели для пяти эксплуатационных участков КТЖ, обеспечивающие количественную оценку потерь напряжения (в диапазоне 2–7 кВ) и величин зарядной реактивной мощности (21,7–55,7 МВАр). Предложены и оценены технические решения: батареи конденсаторов с фильтрами гармоник, трансформаторы с регулированием под нагрузкой (РПН), устройства без возбуждения (ПБВ), шунтирующие реакторы и феррорезонансные управляемые реакторы насыщения (РН) для плавного регулирования реактивной мощности. Показано, что управляемые реакторы феррорезонансного типа являются наиболее технически обоснованным и экономически эффективным решением для автоматизированного управления реактивной мощностью. В качестве направления дальнейшего развития в сторону инфраструктуры железнодорожного электроснабжения, соответствующей стандартам «Индустрии 4.0», предложены интеллектуальные алгоритмы управления с интеграцией в SCADA-системы.