В статье проведён анализ принципов и тенденций развития железнодорожного транспорта на Дальнем Востоке от периода реализации проектов по строительству Байкало-Амурской магистрали до современных проектов по расширению инфраструктуры и увеличению грузо- и пасса жирооборотов в последнее время.
Ключевые слова: тяговые подстанции, контактная сеть, перспектива, железнодорожный транспорт.
Начиная с 1974 года, со времен активной фазы стройки Байкало-Амурской магистрали, наблюдается наиболее быстрый подъем в области электрификации железнодорожного полтона с дальнейшей заменой подвижных составов пассажирского и грузовых назначения, использующего паровую (угольную) тягу, на более современные электровозы, использующие в качестве источника энергии специально созданную контактную сеть напряжением 25 кВ.
В настоящее время электрическая система снабжения железных дорог остается наиболее распространенным источником энергии, используемым для движения железнодорожных составов. К основной задаче контактной сети принято относить обеспечение бесперебойной и надежной работы подвижных составов на железнодорожном полотне.
Исторически сложилось, что как от шин тяговых подстанций, так и непосредственно от контактной сети питаются не только тяговые потребители в виде подвижных составов, но и районные потребители, которые как правило, используются в качестве обслуживающего персонала для протяженной и разветвленной системы железных дорог.
Условно, систему тягового электроснабжения можно разделить на две большие составляющие части:
— внешняя сеть — это совокупность всех сетевых элементов, независимо от класса напряжения, конструктивного исполнения или иной технической функции, которая осуществляет транзит электроэнергии от объектов генерации через сетевые элементы до шин «нетяговой» обмотки железнодорожной подстанции. То есть, фактически, это источник внешнего питания для тяговой подстанции, от которой она получает питание и связь с внешней энергосистемой;
— контактная сеть (система для питания тяговых потребителей) — это совокупность всех элементов первичной сети, которая участвует в транспортировке, преобразования, передаче электроэнергии, которая в конечном итоге служит источником для тяговых электрических машин.
Принимая во внимание тот факт, что потребители Филиалов ОАО «РЖД», в виде электрифицированных железных дорог — это наиболее крупный обобщённый потребитель для энергосистемы России, которые кроме всего прочего согласно требованиям [1] относится к первой категории потребителей, то есть перерывы в его электроснабжении могут принести серьёзный материальный, технический урон, а также вред здоровью персонала. Следует отметить, что в период с 2014 года, официально обозначена позиция руководства страны, которая отражена в [2], где четко указывается, что к 2030 году должно быть увеличено значение располагаемой трансформаторной мощности для подключения новых тяговых потребителей, в частности на данный момент проходит активная стадия проектирования, так называемых инвестиционных проектов — БАМ-2 и БАМ-3, которые призваны полностью электрифицировать все недостающие участки железной дороги, начиная от Сковородино, заканчивая Приморским краем и отдаленным населенными пунктами Хабаровского края, например, Ванино или Советская Гавань. Кроме того, к 2030 году ожидается прирост перевозок как пассажирский, так и грузовых в зоне Хабаровского и Приморского краев, согласно данным изложенным в [1] оценочный рост составляет 96 %, что в переводе на относительный эквивалент составляет двукратное увеличение.
Так же, согласно [2] на участке ДВЖД относительное значение прироста только грузовых перевозок на железнодорожном транспорте составило 82 % за период с 2008 по 2019 года. При этом, следует так же выделить, что потребление мощности за аналогичный период (календарный год) тяговыми подстанциями с разбивкой по составляющим выросло на:
— 37 % — для активной составляющей;
— 104 % — для реактивной составляющей.
Исходя из значений, приведенных выше, несоразмерной увеличение реактивной мощности потребляемой тяговыми подстанциями в первую очередь обусловлена увеличение передаваемого полного тока, что в последствие приводит к дополнительному увеличению потерь как напряжения, так и мощности.
В свою очередь структурные потери мощности и напряжения от реактивного и активного тока, в первую очередь, обусловлены соответствующими составляющими полного сопротивления сети, исходя из того, что практически вся энергосистема состоит из резко индуктивных потребителей и элементов, то протекание по ним увеличенного ток с реактивной составляющей приводит к еще большему снижению напряжения.
Постепенный переход железнодорожного транспорта и подвижного состава на электрические источники энергии, которые используют переменный ток и напряжение (25 кВ) частотой промышленной внешней сети электроснабжения обусловлен в первую очередь тем, что схемы и принципиальные решение наиболее простые, по сравнению с аналогичными параметрами и схемами на постоянном токе. Как правило, электроснабжение на постоянном токе применяется окончания (тупиковый участков) сети тяговых нагрузок, а также тех элементов сети, что к ним примыкают.
Тяговые потребители — это всегда однофазные потребители.
Основным преимуществом использованием однофазной схемы с переменным напряжением — это техническая простота реализации решений, по комплектации понизительных, распределительных подстанций, которые, во-первых, эксплуатационно ничем не отличаются от сетевых подстанций, во-вторых, тяговые подстанции с дополнительными сетевыми обмотками могут использоваться в качестве основного или резервного источника для районных потребителей без дополнительной установки новых трансформаторных сетевых подстанций.
Литература:
- Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года [Электронный ресурс]: [Утверждена Распоряжением Правительства РФ от 17 июня 2008 г. № 877-р] — Режим доступа: https://www.mintrans.ru/documents/2/1010 (дата обращения 06.02.2024).
- Григорьев, Н. П. Снижение потерь электрической энергии в системе тягового электроснабжения переменного тока [Текст] / Н. П. Григорьев, Ю. А. Давыдов, А. П. Парфианович, П. Н. Трофимович // Электротехнические системы и комплексы — Магнитогорск: ФГБОУ ВО «МГТУ им Г. И. Носова», 2018, № 4(41). — С. 36–40.
