Series Capacitive Compensation to Increase the Railway Traction Power Supply System Transmission Capacity
Abstract
The article addresses the problem of improving the numerical analysis and operation of series capacitive compensation (SCC) units in the return wire of 25 kV power supply system traction substations to increase the railway capacity. Numerical analyses of the SCC impedance for two versions are considered: according to the condition of voltage equalization in the traction substations power supply arms and according to the condition of minimizing the negative sequence voltage. It is shown that the existing regulatory documents correctly place focus on the SCC impedances determined from the condition of ensuring equal power supply arm voltages. It is also shown that for numerical analyses of SCC impedance, the connection of the 110(220) kV power supply line impedances should be taken into account. To this end, it is proposed to connect, in the equivalent analysis circuit diagrams, two adjacent substations to the external power supply system through an equivalent delta of the impedances of 110(220) kV power lines. To effectively increase the voltage in the traction network while maintaining the minimum equalizing current values, it is advisable to connect the SCCs at both adjacent substations. In so doing, the no-load voltage values should be kept at the same level to reduce the equalizing current first component, which is determined by the difference of the transformers’ no-load voltages. It is shown that the connection of the SCC does not entail a growth in the equalizing current second component, which is determined by the difference of voltage losses at adjacent substations, including the voltages across the SCCs. If the SCC is connected at only one substation of the inter-substation zone, it is advisable to introduce automated control of the transformer OLTC at the substation without an SCC with a limited number of switching operations (up to 10 per day) with increased loads in the traction network.
References
2. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982, 528 с.
3. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог. М.: Транспорт, 1991, 302 с.
4. Карташов И.И. и др. Управление качеством электроэнергии. М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 320 с.
5. Панфилов Д.И., Шакарян Ю.Г. и др. Малогабаритные устройства продольной компенсации для воздушных линий электропередачи. – Электротехника, 2017, № 7, с.78–82.
6. Рыжов Ю.П., Некукар А.Р. О возможности сооружения на линиях СВН устройств продольной емкостной компенсации без шунтирующих реакторов на выводах конденсаторных батарей. –Электричество, 2012, № 1, с. 9–18.
7. Зарудский Г.К., Радилов Т.В. Расчет установившихся режимов электропередачи сверхвысокого напряжения, оснащенной устройствами гибких электропередач. – Электричество, 2014, № 1, с. 2–11.
8. Тамазов А.И. Несимметрия токов и напряжений, вызываемая однофазными тяговыми нагрузками. М.: Транспорт, 1965, 235 с.
9. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1983, 183 с.
10. Шенкман Л.З. Продольная емкостная компенсация на стороне высокого напряжения трансформаторов тяговых подстанций. – МИИТ. Труды, 1963, вып.166/2, с. 127–136.
11. Молин Н.И. Улучшение режима напряжения тяговой сети переменного тока устройствами продольной компенсации: автореф. дисс. … канд. техн. наук. М.: 1977, 20 с.
12. Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях переменного тока. М.: Транспорт, 1973, 224 с.
13. Мамошин Р.Р., Зимакова А.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1980, 296 с.
14. Шелом И.А. Продольная емкостная компенсация в отсасывающем проводе тяговой подстанции. М.: ЦНИИТЭИ МПС, 1969, с. 22–34.
15. Пат. RU2592862 C1. Способ регулирования напряжения на тяговой подстанции переменного тока / Л.А. Герман и др., 2016.
16. Коршунов В.А. Продольная емкостная компенсация в тяговой сети. – Электричество, 1965, № 1, с. 23–29
17. Караев Р.И., Волобринский С.Д., Ковалев И.Н. Электрические сети и системы. М.: Транспорт, 1988, 326 с.
18. Варенцов В.М., Сорин Б.П. Методика расчета продольной емкостной компенсации при заданных размерах движения поездов. – Материалы VIII Международного симпозиума «Элтранс-2015», 2017, с. 77–84.
19. Герман Л.А., Карпов И.П. Уточненный метод расчета токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока. – Интеллектуальная электротехника, 2021, № 2 (14), с. 15–25.
20. Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Часть 1. М.: ФГБУ ДПО «УМЦ ЖДТ», 2020, 212 с.
21. СТО РЖД № 07.022.2-2015. Система тягового электроснабжения железной дороги переменного тока. Методика выбора мест размещения и мощности устройств продольной и поперечной компенсации реактивной мощности [Электрон. ресурс], URL: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=EXP&n=646626#eiD3RnSYLxEu7Jti (дата обращения 08.08.2022)
#
1. German L.А., et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 6, pp. 20–30.
2. Markvardt K.G. Elektrosnabzhenie elektrifitsirovannyh zheleznyh dorog (Electricity Supply of Electrified Railways). М.: Transport, 1982, 528 p.
3. Instruktsiya po raschetu nalichnoy propusknoy sposobnosti zheleznyh dorog (Instructions for Calculating the Available Capacity of Railways). М.: Transport, 1991, 302 p.
4. Kartashov I.I., et al. Upravlenie kachestvom elektroenergii (Power Quality Management). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2006, 320 p.
5. Panfilov D.I., Shakaryan Yu.G., et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2017, No. 7, pp.78–82.
6. Ryzhov Yu.P., Nekukar A.R. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2012, No. 1, pp. 9–18.
7. Zarudskiy G.K., Radilov T.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2014, No. 1, pp. 2–11.
8. Tamazov A.I. Nesimmetriya tokov i napryazheniy, vyzyvaemaya odnofaznymi tyagovymi nagruzkami (The Asymmetry of Currents and Voltages Caused by Single-Phase Traction Loads). М.: Transport, 1965, 235 p.
9. Borodulin B.M., German L.A., Nikolaev G.А. Kondensatornye Ustanovki Elektrifitsirovannyh Zheleznyh Dorog (Condenser Installations of Electrified Railways). М.: Transport, 1983, 183 p.
10. Shenkman L.Z. MIIT. Trudy – in Russ. (MIIT. Proceedings), 1963, iss.166/2, pp.127–136.
11. Molin N.I. Uluchshenie rezhima napryazheniya tyagovoy seti peremennogo toka ustroystvami prodol'noy kompensatsii: avtoref. diss. … kand. tekhn. nauk (Improvement of the AC Traction Network Voltage Mode by Series Compensation Devices: autoref. diss. ... Cand. Sci. (Eng.)). М.: 1977, 20 p.
12. Mamoshin R.R. Povyshenie kachestva energii na tyagovyh podstantsiyah peremennogo toka (Improving Energy Quality at AC Traction Substations). М.: Transport, 1973, 224 p.
13. Mamoshin R.R., Zimakova A.N. Elektrosnabzhenie elektrifi-tsirovannyh zheleznyh dorog (Power Supply of Electrified Railways). М.: Transport, 1980, 296 p.
14. Shelom I.А. Prodol'naya emkostnaya kompensatsiya v otsa-syvayushchem provode tyagovoy podstantsii (Longitudinal Capacitive Compensation in the Suction Wire of the Traction Substation). М.: TsNIITEI MPS, 1969, pp. 22–34.
15. Pаt. RU2592862 C1. Sposob regulirovaniya napryazheniya na tyagovoy podstantsii peremennogo toka (Method of Voltage Regulation at an AC Traction Substation) / L.А. German, et al., 2016.
16. Korshunov V.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1965, № 1, pp. 23–29
17. Karaev R.I., VolobrinskiyS.D., Kovalev I.N. Elektricheskie seti i sistemy (Electrical Networks and Systems). М.: Transport, 1988, 326 p.
18. Varentsov V.M., Sorin B.P. Materialy VIII Mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans-2015» – in Russ. (Materials of the VIII International Symposium "Eltrans-2015"), 2017, pp. 77–84.
19. German L.A., Karpov I.P. Intellektual'naya elektrotekhnika – in Russ. (Smart Electrical Engineering), 2021, No. 2 (14), pp. 15–25.
20. German L.A., Subhanverdiev K.S., German V.L. Avtomatiza-tsiya elektrosnabzheniya tyagovoy seti peremennogo toka. Chast' 1 (Automation of Power Supply of the Traction AC Network. Part 1). М.: FGBU DPO «UMTS ZhDT», 2020, 212 p.
21. STО RZhD No. 07.022.2-2015. [Electron. resource], URL: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=EXP&n=646626#eiD3RnSYLxEu7Jti (Date of appeal 08.08.2022)
