Исследование эффективности сглаживающих реакторов РЖФА‑6500

Abstract

DC traction power supply systems have become widespread in several countries. Electricity consumption by traction power supply systems has pronounced seasonal and daily peaks. The peak nature of consumption leads to additional heating of live parts since time constants of transient thermal and electrophysical processes differ by several orders of magnitude, therefore, reducing ohmic resistance of electrical equipment, other things being equal, is an extremely important task.Within the framework of solving the problem of increasing energy efficiency of equipment of DC traction substations, smoothing reactor filter devices with an armoured radial-cylindrical magnetic core with low ohmic resistance, named RZhFA‑6500, were developed and manufactured.In 2018, two blocks of RZhFA‑6500 smoothing reactors were put into pilot operation at one of the most heavily loaded sections of DC electrified railways, providing traffic of trains weighing up to 9000 tons and traffic volume of about a hundred pairs of trains per day.To determine comparative indicators of energy efficiency, data on consumption of electric power for traction of trains for the compared periods before and after introduction of smoothing reactors of a new type were requested. The data received from JSC Russian Railways contained information on the traffic volume, type of rolling stock, and weight of the transported goods in accordance with the executed traffic schedule through section under consideration. The resulting set of data served as the basis for development of a multivariate methodology for assessing energy efficiency of reactors of a new type, as well as their contribution to efficiency of train operation over the considered comparative time interval. Since efficiency of power equipment also depends on the ambient temperature, the average integral parameter of average daily temperature was introduced into the calculation methodology, which, as it turned out, during processing initial data and construction of characteristic graphical dependencies, has a comparative difference of less than one percent for the same monitored periods.Accurate quantitative accounting of the data on consumption of electrical energy provided for traction of trains, exchange of reactive energy with the supply network, volume of transportation allowed to obtain an objective comparison of contribution of smoothing reactors of a new type to increasing efficiency of train operation and reducing consumption of electrical energy for traction of trains.Системы тягового электроснабжения постоянного тока получили своё распространение в ряде стран. Потребление электроэнергии системами тягового электроснабжения имеет явно выраженные сезонные и суточные пики. Пиковый характер потребления приводит к дополнительному нагреву токоведущих частей в связи с тем, что постоянные времени переходных тепловых и электрофизических процессов различаются на несколько порядков, поэтому снижение омического сопротивления электрооборудования при прочих равных условиях является чрезвычайно важной задачей.В рамках решения проблемы повышения энергоэффективности оборудования тяговых подстанций постоянного тока были разработаны и изготовлены сглаживающие реакторы фильтр-устройства с бронестержневой радиально-цилиндрической магнитной системой с пониженным омическим сопротивлением, получившие название РЖФА‑6500.В 2018 году два блока реакторов РЖФА‑6500 введены в опытно-промышленную эксплуатацию на одном из самых грузонапряжённых участков магистральных железных дорог постоянного тока, обеспечивающем пропуск поездов массой до 9000 тонн с размерами движения порядка ста пар поездов в сутки.В целях определения сравнительных показателей энергоэффективности были запрошены данные по расходу электрической энергии на тягу поездов за аналогичные периоды до внедрения сглаживающих реакторов нового типа и после. От ОАО «РЖД» получены данные относительно размеров движения, типа подвижного состава и массы перевезённых грузов, согласно исполненному графику движения поездов на рассматриваемом участке. Полученная совокупность данных послужила основой для разработки многофакторной методики оценки энергоэффективности реакторов нового типа, а также их вклада в эффективность поездной работы на рассматриваемом сравнительном интервале времени. Ввиду того, что эффективность энергосилового оборудования зависит также от температуры окружающей среды, в методику расчёта был введён среднеинтегральный параметр среднесуточной температуры, который, как оказалось в ходе обработки исходных данных и представления их в виде характерных графических зависимостей, имеет сравнительное отличие – менее одного процента за аналогичные периоды наблюдений.Точный количественный учёт расхода электрической энергии на тягу поездов, обмена реактивной энергии с питающей сетью, объёмов выполненных перевозок позволил провести объективное сравнение вклада сглаживающих реакторов нового типа в повышение эффективности поездной работы и снижение расходов электрической энергии на тягу поездов