The Equivalent Circuit of the External and Traction Power Supply System
Keywords:
external power supply system, traction power supply, short circuit current, equivalent circuit, traction busbar voltage
Abstract
The article addresses matters concerned with determining the parameters of 25 kV AC external and traction power supply systems for calculating the voltage and short-circuit currents on the traction busbars in checking the electrical equipment and selecting the relay protection. Various equivalent circuits of the external power supply system are considered, namely, those stipulated by the relevant regulatory documents and the newly proposed one, which takes into account the electrical connection of high-voltage lines supplying power to traction substations. It has been shown that in calculating various operation modes of the traction networks of an inter-substation zone, the loads of adjacent zones should be taken into account, and the substation impedance parameters should be calculated in accordance with the short-circuit impedance (capacity) data represented by the power system. An algorithm for calculating the traction network of an inter-substation zone is proposed for determining the traction busbar voltage level with taking into account the traction substation leading and lagging power supply arms. An example of calculating the power supply model parameters of an inter-substation zone is given, which shows that the calculation of voltage losses will give an erroneous result if the load of the adjacent substation zone is not taken into account.
References
1. СТО РЖД 07.021.1-07.021.5-2015. Защита систем электроснабжения железной дороги от коротких замыканий и перегрузки. Части 1–5.
2. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 1 / под ред. К.Г. Марквардта. М.: Транспорт, 1980, 256 с.
3. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Ч. 2: Релейная защита устройств тягового электроснабжения железных дорог. М.: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2009, 603 с.
4. Фигурнов Е.П. Защита электротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий. М.: Транспорт, 1979, 160 с.
5. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982, 528 с.
6. Косарев А.Б., Косарев Б.И. Основы электромагнитной безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта. М.: Интекст, 2008, 480 с.
7. Косарев Б.И., Косарев А.Б. Методика расчета токораспределения в тяговых сетях переменного тока. – Вестник ВНИИЖТ, 2017, т. 76, № 6, с. 329–335.
8. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2005, 273 c.
9. Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Ч. 1 и 2. М.: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2021.
10. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. М.: Стандартинформ, 2007, 36 с.
11. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. М.: Энергия, 1979, 152 с.
12. Караев Р.И., Волобринский С.Д., Ковалев И.Н. Электрические сети и энергосистемы. М.: Транспорт, 1988, 326 с.
13. Герман Л.А. и др. Схема замещения для расчета токов короткого замыкания в системе тягового электроснабжения при двухстороннем питании. – Электротехника, 2020, № 4, с. 44–48.
14. Герман Л.А., Карпов И.П. Уточненный метод расчета токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока. – Интеллектуальная электротехника, 2021, № 2, с. 15–25.
15. Фигурнов Е.П., Жарков Ю.И., Попова Н.А. Схемы замещения системы внешнего электроснабжения электрифицированного транспорта напряжением 27,5 кВ. – Электричество, 2020, № 8, с. 29–36.
16. Куликов А.Л., Леваков Д.А. Методы моделирования контактной сети железнодорожного транспорта при коротких замыканиях. – Электричество, 2024, № 3, с. 45–58.
17. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989, 592 с.
18. Figurnov E.P. et al. Parameters of Equivalent Circuits for External and Traction Power Supply Systems during Short Circuits in a Contact Network. – Power Technology and Engineering, 2022, vol. 55(6), DOI:10.1007/s10749-022-01458-9.
19. Веников В.А. Электрические системы. Электрические сети. М.: Высшая школа, 1998, 511 с.
20. Татур Т.А., Татур В.Е. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях. М.: Высшая школа, 2001, 407 с.
#
1. SТО RZHD 07.021.1-07.021.5-2015. Zashchita sistem elektrosnabzheniya zheleznoy dorogi ot korotkih zamykaniy i peregruzki (Protection of Railway Power Supply Systems from Short Circuits and Overload). Parts 1–5.
2. Spravochnik po elektrosnabzheniyu zheleznyh dorog (Handbook of Railway Power Supply). Vol. 1 / Ed. by. К.G. Markvardt. М.: Transport, 1980, 256 p.
3. Figurnov E.P. Releynaya zashchita. Ch. 2: Releynaya zashchita ustroystv tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznyh dorog (Relay Pro-tection. Part 2: Relay Protection of Traction Power Supply Devices for Railways). M.: Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte, 2009, 603 p.
4. Figurnov E.P. Zashchita elektrotyagovyh setey peremennogo toka ot korotkih zamykaniy (Protection of Electric Traction AC Networks from Short Circuits). М.: Transport, 1979, 160 p.
5. Markvardt К.G. Elektrosnabzhenie elektrifitsirovannyh zheleznyh dorog (Electricity Supply of Electrified Railways). М.: Transport, 1982, 528 p.
6. Kosarev A.B., Kosarev B.I. Osnovy elektromagnitnoy bezopasnosti sistem elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta (Fundamentals of Electromagnetic Safety of Railway Power Supply Systems). М.: Intekst, 2008, 480 p.
7. Kosarev B.I., Kosarev A.B. Vestnik VNIIZHT – in Russ. (Russian Railway Science Journal), 2017, vol. 76, No. 6, pp. 329–335.
8. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Slozhnonesimmetrichnye rezhimy elektricheskih sistem (Complex Symmetric Modes of Electrical Systems). Irkutsk: izd-vo Irkut. un-ta, 2005, 273 p
9. German L.A., Subhanverdiev K.S., German V.L. Avtoma-tizatsiya elektrosnabzheniya tyagovoy seti peremennogo toka (Auto-mation of AC Traction Power Supply). Part. 1 and 2. М.: Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte, 2021.
10. GОSТ R 52735-2007. Korotkie zamykaniya v elektrousta-novkah. Metody rascheta v elektroustanovkah peremennogo toka napryazheniem svyshe 1 kV (Short-Circuits in Electrical Installations. Calculation Methods in Alternating Current Electrical Installations with Voltage above 1 kV). М.: Standartinform, 2007, 36 p.
11. Rukovodyashchie ukazaniya po releynoy zashchite (Guidelines for Relay Protection). Iss. 11. М.: Energiya, 1979, 152 p.
12. Karaev R.I., Volobrinskiy S.D., Kovalev I.N. Elektricheskie seti i energosistemy (Electric Networks and Power Systems). M.: Transport, 1988, 326 p.
13. German L.А. et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 4, pp. 44–48.
14. German L.A., Karpov I.P. Intellektual'naya elektrotekhnika – in Russ. (Smart Electrical Engineering), 2021, No. 2, pp. 15–25.
15. Figurnov E.P., Zharkov Yu.I., Popova N.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 8, pp. 29–36.
16. Kulikov A.L., Levakov D.А. Elektrichestvo – in Russ. (Elec-tricity), 2024, No. 3, pp. 45–58.
17. Idel'chik V.I. Elektricheskie sistemy i seti (Electrical Systems and Networks). M.: Energoatomizdat, 1989, 592 p.
18. Figurnov E.P. et al. Parameters of Equivalent Circuits for External and Traction Power Supply Systems during Short Circuits in a Contact Network. – Power Technology and Engineering, 2022, vol. 55(6), DOI:10.1007/s10749-022-01458-9.
19. Venikov V.A. Elektricheskie sistemy. Elektricheskie seti (Elec-trical Systems. Electrical Networks). М.: Vysshaya shkola, 1998, 511 p.
20. Tatur T.A., Tatur V.E. Ustanovivshiesya i perekhodnye protsessy v elektricheskih tsepyah (Steady-State and Transient Processes in Electrical Circuits). M.: Vysshaya shkola, 2001, 407 p.
2. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 1 / под ред. К.Г. Марквардта. М.: Транспорт, 1980, 256 с.
3. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Ч. 2: Релейная защита устройств тягового электроснабжения железных дорог. М.: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2009, 603 с.
4. Фигурнов Е.П. Защита электротяговых сетей переменного тока от коротких замыканий. М.: Транспорт, 1979, 160 с.
5. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982, 528 с.
6. Косарев А.Б., Косарев Б.И. Основы электромагнитной безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта. М.: Интекст, 2008, 480 с.
7. Косарев Б.И., Косарев А.Б. Методика расчета токораспределения в тяговых сетях переменного тока. – Вестник ВНИИЖТ, 2017, т. 76, № 6, с. 329–335.
8. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2005, 273 c.
9. Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Ч. 1 и 2. М.: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2021.
10. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. М.: Стандартинформ, 2007, 36 с.
11. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 11. М.: Энергия, 1979, 152 с.
12. Караев Р.И., Волобринский С.Д., Ковалев И.Н. Электрические сети и энергосистемы. М.: Транспорт, 1988, 326 с.
13. Герман Л.А. и др. Схема замещения для расчета токов короткого замыкания в системе тягового электроснабжения при двухстороннем питании. – Электротехника, 2020, № 4, с. 44–48.
14. Герман Л.А., Карпов И.П. Уточненный метод расчета токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока. – Интеллектуальная электротехника, 2021, № 2, с. 15–25.
15. Фигурнов Е.П., Жарков Ю.И., Попова Н.А. Схемы замещения системы внешнего электроснабжения электрифицированного транспорта напряжением 27,5 кВ. – Электричество, 2020, № 8, с. 29–36.
16. Куликов А.Л., Леваков Д.А. Методы моделирования контактной сети железнодорожного транспорта при коротких замыканиях. – Электричество, 2024, № 3, с. 45–58.
17. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989, 592 с.
18. Figurnov E.P. et al. Parameters of Equivalent Circuits for External and Traction Power Supply Systems during Short Circuits in a Contact Network. – Power Technology and Engineering, 2022, vol. 55(6), DOI:10.1007/s10749-022-01458-9.
19. Веников В.А. Электрические системы. Электрические сети. М.: Высшая школа, 1998, 511 с.
20. Татур Т.А., Татур В.Е. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях. М.: Высшая школа, 2001, 407 с.
#
1. SТО RZHD 07.021.1-07.021.5-2015. Zashchita sistem elektrosnabzheniya zheleznoy dorogi ot korotkih zamykaniy i peregruzki (Protection of Railway Power Supply Systems from Short Circuits and Overload). Parts 1–5.
2. Spravochnik po elektrosnabzheniyu zheleznyh dorog (Handbook of Railway Power Supply). Vol. 1 / Ed. by. К.G. Markvardt. М.: Transport, 1980, 256 p.
3. Figurnov E.P. Releynaya zashchita. Ch. 2: Releynaya zashchita ustroystv tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznyh dorog (Relay Pro-tection. Part 2: Relay Protection of Traction Power Supply Devices for Railways). M.: Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte, 2009, 603 p.
4. Figurnov E.P. Zashchita elektrotyagovyh setey peremennogo toka ot korotkih zamykaniy (Protection of Electric Traction AC Networks from Short Circuits). М.: Transport, 1979, 160 p.
5. Markvardt К.G. Elektrosnabzhenie elektrifitsirovannyh zheleznyh dorog (Electricity Supply of Electrified Railways). М.: Transport, 1982, 528 p.
6. Kosarev A.B., Kosarev B.I. Osnovy elektromagnitnoy bezopasnosti sistem elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta (Fundamentals of Electromagnetic Safety of Railway Power Supply Systems). М.: Intekst, 2008, 480 p.
7. Kosarev B.I., Kosarev A.B. Vestnik VNIIZHT – in Russ. (Russian Railway Science Journal), 2017, vol. 76, No. 6, pp. 329–335.
8. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Slozhnonesimmetrichnye rezhimy elektricheskih sistem (Complex Symmetric Modes of Electrical Systems). Irkutsk: izd-vo Irkut. un-ta, 2005, 273 p
9. German L.A., Subhanverdiev K.S., German V.L. Avtoma-tizatsiya elektrosnabzheniya tyagovoy seti peremennogo toka (Auto-mation of AC Traction Power Supply). Part. 1 and 2. М.: Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte, 2021.
10. GОSТ R 52735-2007. Korotkie zamykaniya v elektrousta-novkah. Metody rascheta v elektroustanovkah peremennogo toka napryazheniem svyshe 1 kV (Short-Circuits in Electrical Installations. Calculation Methods in Alternating Current Electrical Installations with Voltage above 1 kV). М.: Standartinform, 2007, 36 p.
11. Rukovodyashchie ukazaniya po releynoy zashchite (Guidelines for Relay Protection). Iss. 11. М.: Energiya, 1979, 152 p.
12. Karaev R.I., Volobrinskiy S.D., Kovalev I.N. Elektricheskie seti i energosistemy (Electric Networks and Power Systems). M.: Transport, 1988, 326 p.
13. German L.А. et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 4, pp. 44–48.
14. German L.A., Karpov I.P. Intellektual'naya elektrotekhnika – in Russ. (Smart Electrical Engineering), 2021, No. 2, pp. 15–25.
15. Figurnov E.P., Zharkov Yu.I., Popova N.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 8, pp. 29–36.
16. Kulikov A.L., Levakov D.А. Elektrichestvo – in Russ. (Elec-tricity), 2024, No. 3, pp. 45–58.
17. Idel'chik V.I. Elektricheskie sistemy i seti (Electrical Systems and Networks). M.: Energoatomizdat, 1989, 592 p.
18. Figurnov E.P. et al. Parameters of Equivalent Circuits for External and Traction Power Supply Systems during Short Circuits in a Contact Network. – Power Technology and Engineering, 2022, vol. 55(6), DOI:10.1007/s10749-022-01458-9.
19. Venikov V.A. Elektricheskie sistemy. Elektricheskie seti (Elec-trical Systems. Electrical Networks). М.: Vysshaya shkola, 1998, 511 p.
20. Tatur T.A., Tatur V.E. Ustanovivshiesya i perekhodnye protsessy v elektricheskih tsepyah (Steady-State and Transient Processes in Electrical Circuits). M.: Vysshaya shkola, 2001, 407 p.
Published
2024-05-01
Issue
Section
Article
