Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 72397 10.20295/1815-588X-2023-4-975-986 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Reduction of Economic Losses in the Contact Network and Overhead Lines Electrified with Alternating Current Снижение экономических потерь в контактной сети и воздушных линиях, электрифицированных на переменном токе Шевлюгин Максим Валерьевич Shevlyugin Maxim Valer'evich mx_sh@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Куликов Андрей Андреевич Kulikov Andrey Andreevich andrey.kulikov.1997@mail.ru Семенова Дарья Владимировна Semenova Darya Vladimirovna semenovadar.ya@mail.ru Российский университет транспорта (РУТ) Москва Россия Russian University of Transport (RUT (MIIT)) Moscow Russian Federation Российский университет транспорта (МИИТ) Россия Russian University of Transport (MIIT) Russian Federation Российский университет транспорта (МИИТ) Россия Russian University of Transport (MIIT) Russian Federation 17 12 2023 17 12 2023 20 4 975 986 17 12 2023 https://atjournal.ru/en/nauka/article/72397/view

Цель: Снизить экономические потери в контактной сети и воздушных линиях, электрифицированных на переменном токе. Существующие электромагнитные влияния на железной дороге на переменном токе приводят к существенным экономическим потерям. Дополнительно присутствует проблема пережога контактного провода (КП) при прохождении нейтральной вставки с поднятым токоприемником под напряжением на высокоскоростной магистрали (ВСМ). Пережог КП приводит к выходу из строя контактной сети, затратам на ремонт, возможному повреждению чужого имущества и подвижного состава. В совокупности это все представляет собой большие экономические потери. Методы: Проводился анализ материальных и временных затрат на устранение проблем, которые возникают по причине пережога КП или из-за использования ручного труда при монтаже ВЛ, в сравнении с предлагаемыми решениями для снижения экономических потерь. Результаты: В решении проблемы негативного электромагнитного влияния контактной сети (КС) на воздушную линию (ВЛ) призван помочь мобильный механизированный комплекс (ММК), который выполняет транспозицию проводов ВЛ в 6 шагов с прокруткой на 60° каждую опору. Данный способ позволит расположить провода ВЛ на равноудаленном расстоянии от контактного провода. Прокрутка с частотой в каждую опору выровняет несимметрию погонных электрических параметров. В совокупности ММК выполняет монтаж в автоматизированном режиме. Проблемы пережога КП способно снизить устройство изолирующего сопряжения (УИС) КС. УИС КС представляет собой набор ступенчатых сопротивлений, которые располагаются на крайних участках фазных проводов перед и после нейтральной вставки. Оно направлено на снижение тока до безопасной величины, который не приведет к пережогу контактного провода, выходу КС и/или подвижного состава из строя и возможному причинению вреда чужому имуществу. Практическая значимость: Итогом является комплекс мер в виде ММК для снижения экономических потерь в ВЛ от влияния КС и УИС КС для снижения потерь в контактной сети за счет сохранения работоспособности контактного провода.

Purpose: To reduce economic losses in the contact network (CN) and overhead lines (OL) electrified with alternating current. The existing electromagnetic influences on the alternating current railway lead to significant economic losses. Additionally, there is a problem of the contact wire (CW) burnout during the passage of a neutral section with a raised pantograph under voltage on a high-speed railway line (HSRL). CW burnout leads to failure of the contact network, repair costs, possible damage to other people’s property and rolling stock. As a whole, all this represents significant economic losses. Methods: The analysis of material and time costs for the elimination of problems that arise due to the CW burnout or due to the use of manual labor during the installation of OL has been carried out, in comparison with the proposed solutions to reduce economic losses. Results: In solving the problem of the negative electromagnetic influence of the contact line (CL) on the OL, a mobile mechanized complex (MMC) is designed to help, which performs the transposition of the OL wires in 6 steps with scrolling by 60° each support. This method will allow us to place the OL wires equidistantly from the contact wire. Scrolling with once-per-support frequency will align the asymmetry of the linear electrical parameters. All in all, MMC performs installation in an automated mode. The problems of the CW burnout can be reduced by the insulating coupling device (ICD) of the CL. ICD CL is a set of step resistances, which are located at the outer sections of the phase wires before and after the neutral section. It is aimed at reducing the current to a safe value, which will not lead to the contact wire burnout, failure of the CN and/or rolling stock and possible damage to other people’s property. Practical significance: The result is a set of measures in the form of MMC to reduce economic losses in overhead lines from the influence of CN and ICD CL to reduce losses in the contact network by maintaining the operability of the contact wire.

 Транспозиция шестишаговая транспозиция монтажный комплекс электромагнитное влияние несимметрия пережог контактный провод устройство изолирующего сопряжения ступенчатые сопротивления воздушная линия контактная сеть Transposition six-step transposition installation complex electromagnetic influence asymmetry burnout contact wire insulating coupling device step resistances overhead line contact network

Истомин С. Г. Оценка составляющих потерь электроэнергии электроподвижным составом и устройствами электроснабжения / С. Г. Истомин, А. Е. Перестенко // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2020. - Т. 17. - Вып. 3. - С. 387-396. - DOI: 10.20295/1815-588. Istomin S. G. Ocenka sostavlyayuschih poter' elektroenergii elektropodvizhnym sostavom i ustroystvami elektrosnabzheniya / S. G. Istomin, A. E. Perestenko // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. - 2020. - T. 17. - Vyp. 3. - S. 387-396. - DOI: 10.20295/1815-588. Истомин С. Г. Методология интеллектуального контроля потребления электроэнергии тягового подвижного состава железных дорог с учетом влияния изменяющихся в реальном времени параметров системы тягового электроснабжения и графиков движения поездов / С. Г. Истомин, К. И. Доманов, А. П. Шатохин и др. // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: материалы VII всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Омск, 18 ноября 2022 года. - Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2022. - С. 480-490. Istomin S. G. Metodologiya intellektual'nogo kontrolya potrebleniya elektroenergii tyagovogo podvizhnogo sostava zheleznyh dorog s uchetom vliyaniya izmenyayuschihsya v real'nom vremeni parametrov sistemy tyagovogo elektrosnabzheniya i grafikov dvizheniya poezdov / S. G. Istomin, K. I. Domanov, A. P. Shatohin i dr. // Ekspluatacionnaya nadezhnost' lokomotivnogo parka i povyshenie effektivnosti tyagi poezdov: materialy VII vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, Omsk, 18 noyabrya 2022 goda. - Omsk: Omskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya, 2022. - S. 480-490. Дементьев А. П. Унификация первичных форм учета расхода электроэнергии в моторвагонном подвижном составе / А. П. Дементьев, И. Н. Спицына, А. А. Прудников и др. // Инновации в жизнь. - 2020. - № 1(32). - С. 17-23. Dement'ev A. P. Unifikaciya pervichnyh form ucheta rashoda elektroenergii v motorvagonnom podvizhnom sostave / A. P. Dement'ev, I. N. Spicyna, A. A. Prudnikov i dr. // Innovacii v zhizn'. - 2020. - № 1(32). - S. 17-23. Дрожжина И. В. Оптимизация расходов электроэнергии моторвагонным подвижным составом за счет совершенствования системы планирования затрат электроэнергии / И. В. Дрожжина, А. А. Прудников, В. С. Голавский // Управленческий учет. - 2022. - № 8-2. - С. 258-265. - DOI: 10.25806/uu8-22022258-265. Drozhzhina I. V. Optimizaciya rashodov elektroenergii motorvagonnym podvizhnym sostavom za schet sovershenstvovaniya sistemy planirovaniya zatrat elektroenergii / I. V. Drozhzhina, A. A. Prudnikov, V. S. Golavskiy // Upravlencheskiy uchet. - 2022. - № 8-2. - S. 258-265. - DOI: 10.25806/uu8-22022258-265. Бадер М. П. Электромагнитная совместимость / М. П. Бадер. - М.: УМК МПС РФ, 2002. - 637 с. Bader M. P. Elektromagnitnaya sovmestimost' / M. P. Bader. - M.: UMK MPS RF, 2002. - 637 s. Карпов И. П. Расчеты электрического и магнитного влияния тяговой сети системы 25 кВ в послеаварийный период / И. П. Карпов // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2020. - № 2. - С. 6-11. Karpov I. P. Raschety elektricheskogo i magnitnogo vliyaniya tyagovoy seti sistemy 25 kV v posleavariynyy period / I. P. Karpov // Elektronika i elektrooborudovanie transporta. - 2020. - № 2. - S. 6-11. Бодров П. А. Моделирование электромагнитного влияния контактной сети в схеме замещения воздушной линии электропередачи / П. А. Бодров, Ю. И. Жарков, Ю. Г. Семенов и др. // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2018. - № 1(69). - С. 119-125. Bodrov P. A. Modelirovanie elektromagnitnogo vliyaniya kontaktnoy seti v sheme zamescheniya vozdushnoy linii elektroperedachi / P. A. Bodrov, Yu. I. Zharkov, Yu. G. Semenov i dr. // Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobscheniya. - 2018. - № 1(69). - S. 119-125. Пат. 2701601 Российская Федерация. Устройство монтажа транспозиционной геометрии проводов воздушной высоковольтной линии электроснабжения с повышенной симметрией погонных электрических параметров линии, находящейся в условиях интенсивного воздействия электромагнитного поля контактной сети железных дорог, электрифицированных на переменном токе / Е. Ю. Семенова, Ю. В. Иодко, Д. В. Семенова и др. Бюл. № 28 Pat. 2701601 Rossiyskaya Federaciya. Ustroystvo montazha transpozicionnoy geometrii provodov vozdushnoy vysokovol'tnoy linii elektrosnabzheniya s povyshennoy simmetriey pogonnyh elektricheskih parametrov linii, nahodyascheysya v usloviyah intensivnogo vozdeystviya elektromagnitnogo polya kontaktnoy seti zheleznyh dorog, elektrificirovannyh na peremennom toke / E. Yu. Semenova, Yu. V. Iodko, D. V. Semenova i dr. Byul. № 28 Зильберман С. М. Транспозиция линий электропередачи и ее неожиданный эффект / С. М. Зильберман, Т. Г. Красильникова, В. З. Манусов и др. // Электричество. - 2006. - № 5. - С. 11-16. Zil'berman S. M. Transpoziciya liniy elektroperedachi i ee neozhidannyy effekt / S. M. Zil'berman, T. G. Krasil'nikova, V. Z. Manusov i dr. // Elektrichestvo. - 2006. - № 5. - S. 11-16. СП 226.1326000.2014. Электроснабжение нетяговых потребителей. Правила проектирования, строительства и реконструкции. - М., 2014. SP 226.1326000.2014. Elektrosnabzhenie netyagovyh potrebiteley. Pravila proektirovaniya, stroitel'stva i rekonstrukcii. - M., 2014. Бадер М. П. Автоматизация монтажа проводов высоковольтной линии тягового электроснабжения на переменном токе / М. П. Бадер, А. А. Куликов // Электротехника. - 2022. - № 9. - С. 2-7. - DOI: 10.53891/00135860_2022_9_2. Bader M. P. Avtomatizaciya montazha provodov vysokovol'tnoy linii tyagovogo elektrosnabzheniya na peremennom toke / M. P. Bader, A. A. Kulikov // Elektrotehnika. - 2022. - № 9. - S. 2-7. - DOI: 10.53891/00135860_2022_9_2. Пат. 2460654 Российская Федерация. Устройство транспозиционной геометрии проводов воздушной высоковольтной линии электроснабжения с повышенной симметрией погонных электрических параметров линии, находящейся в условиях интенсивного воздействия электромагнитного поля контактной сети железных дорог, электрифицированных на переменном токе / Е. Ю. Семенова, Ю. В. Иодко, В. И. Карпенко и др. Бюл. № 25. Pat. 2460654 Rossiyskaya Federaciya. Ustroystvo transpozicionnoy geometrii provodov vozdushnoy vysokovol'tnoy linii elektrosnabzheniya s povyshennoy simmetriey pogonnyh elektricheskih parametrov linii, nahodyascheysya v usloviyah intensivnogo vozdeystviya elektromagnitnogo polya kontaktnoy seti zheleznyh dorog, elektrificirovannyh na peremennom toke / E. Yu. Semenova, Yu. V. Iodko, V. I. Karpenko i dr. Byul. № 25. Бадер М. П. Меры защиты воздушных линий от воздействия контактной сети переменного тока / М. П. Бадер, Е. Ю. Семенова, А. А. Куликов // Энергетические системы. - 2022. - № 1. - С. 38-45. - DOI 10.34031/ES.2022.1.004. Bader M. P. Mery zaschity vozdushnyh liniy ot vozdeystviya kontaktnoy seti peremennogo toka / M. P. Bader, E. Yu. Semenova, A. A. Kulikov // Energeticheskie sistemy. - 2022. - № 1. - S. 38-45. - DOI 10.34031/ES.2022.1.004. Бадер М. П. Перспективные решения Для воздушных высоковольтных линий железнодорожного транспорта, электрифицированных на переменном токе / М. П. Бадер, Е. Ю. Семенова, А. А. Куликов // Транспорт России: проблемы и перспективы - 2021: материалы Международной-научно практической конференции, Санкт-Петербург, 09-10 ноября 2021 года. Том 1. - Санкт-Петербург: Институт проблем транспорта им. Н. С. Соломенко РАН, 2021. - С. 275-279. Bader M. P. Perspektivnye resheniya Dlya vozdushnyh vysokovol'tnyh liniy zheleznodorozhnogo transporta, elektrificirovannyh na peremennom toke / M. P. Bader, E. Yu. Semenova, A. A. Kulikov // Transport Rossii: problemy i perspektivy - 2021: materialy Mezhdunarodnoy-nauchno prakticheskoy konferencii, Sankt-Peterburg, 09-10 noyabrya 2021 goda. Tom 1. - Sankt-Peterburg: Institut problem transporta im. N. S. Solomenko RAN, 2021. - S. 275-279. Электронное периодическое издание RusCable.Ru. - URL: https://www.ruscable.ru/news/2023/05/24/_V_Bashkirii_raskryli_seriu_xischenij_provodov_LEP/ (дата обращения: 20.10.2023). Elektronnoe periodicheskoe izdanie RusCable.Ru. - URL: https://www.ruscable.ru/news/2023/05/24/_V_Bashkirii_raskryli_seriu_xischenij_provodov_LEP/ (data obrascheniya: 20.10.2023). Электронное периодическое издание RusCable.Ru. URL: https://www.ruscable.ru/news/2023/05/18/Kabely_ukrali_zhiteli_saxalinskogo_sela_10_dnej_zh/ (дата обращения: 20.10.2023). Elektronnoe periodicheskoe izdanie RusCable.Ru. URL: https://www.ruscable.ru/news/2023/05/18/Kabely_ukrali_zhiteli_saxalinskogo_sela_10_dnej_zh/ (data obrascheniya: 20.10.2023). Электронное периодическое издание RusCable.Ru. URL: https://www.ruscable.ru/news/2023/04/06/_Ukravshego_kabelya_na_55_mln_rublej_zhitelya_Nori/ (дата обращения: 20.10.2023). Elektronnoe periodicheskoe izdanie RusCable.Ru. URL: https://www.ruscable.ru/news/2023/04/06/_Ukravshego_kabelya_na_55_mln_rublej_zhitelya_Nori/ (data obrascheniya: 20.10.2023). Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Утверждены Приказом Минтранса России от 21 декабря 2010 г. № 286. М., 2011. Pravila tehnicheskoy ekspluatacii zheleznyh dorog Rossiyskoy Federacii. Utverzhdeny Prikazom Mintransa Rossii ot 21 dekabrya 2010 g. № 286. M., 2011. Марквардт К. Г. Контактная сеть / К. Г. Марквардт, И. И. Власов. - М.: Транспорт, 1977. - 3-е издание. - 272 с. Markvardt K. G. Kontaktnaya set' / K. G. Markvardt, I. I. Vlasov. - M.: Transport, 1977. - 3-e izdanie. - 272 s. Беляев И. А. Устройство и обслуживание контактной сети при высокоскоростном движении / И. А. Беляев. - М.: Транспорт, 1989. - 143 с. Belyaev I. A. Ustroystvo i obsluzhivanie kontaktnoy seti pri vysokoskorostnom dvizhenii / I. A. Belyaev. - M.: Transport, 1989. - 143 s. Патент 2533768 Российская Федерация. Устройство изолирующего сопряжения контактной сети и нейтральной вставки для высокоскоростных магистралей железных дорог, электрифицированных на переменном токе / Д. В. Семенова, В. И. Карпенко, Ю. В. Иодко и др. - 2006. - Бюл. № 31. Patent 2533768 Rossiyskaya Federaciya. Ustroystvo izoliruyuschego sopryazheniya kontaktnoy seti i neytral'noy vstavki dlya vysokoskorostnyh magistraley zheleznyh dorog, elektrificirovannyh na peremennom toke / D. V. Semenova, V. I. Karpenko, Yu. V. Iodko i dr. - 2006. - Byul. № 31. Шевлюгин М. В. Повышение эффективности высокоскоростной контактной подвески на переменном токе / М. В. Шевлюгин, Д. В. Семенова // Электричество. - 2021. - № 5. - С. 39-43. - DOI: 10.24160/0013-5380-2021-5-39-43. Shevlyugin M. V. Povyshenie effektivnosti vysokoskorostnoy kontaktnoy podveski na peremennom toke / M. V. Shevlyugin, D. V. Semenova // Elektrichestvo. - 2021. - № 5. - S. 39-43. - DOI: 10.24160/0013-5380-2021-5-39-43. Шевлюгин М. В. Расчет ступенчатых сопротивлений для высокоскоростной магистрали / М. В. Шевлюгин, Д. В. Семенова, А. А. Куликов // Кабели и провода. - 2023. - № 3(401). - С. 15-21. - DOI: 10.52350/2072215X_2023_3_15. Shevlyugin M. V. Raschet stupenchatyh soprotivleniy dlya vysokoskorostnoy magistrali / M. V. Shevlyugin, D. V. Semenova, A. A. Kulikov // Kabeli i provoda. - 2023. - № 3(401). - S. 15-21. - DOI: 10.52350/2072215X_2023_3_15. Ли В. Н. Механизмы разупрочнения и разрушения контактного провода / В. Н. Ли, А. И. Кондратьев, Е. В. Муромцева и др. // Дефектоскопия. - 2003. - № 12. - С. 32-38. Li V. N. Mehanizmy razuprochneniya i razrusheniya kontaktnogo provoda / V. N. Li, A. I. Kondrat'ev, E. V. Muromceva i dr. // Defektoskopiya. - 2003. - № 12. - S. 32-38.