Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 89255 10.20295/2223-9987-2024-03-24-33 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Dependence of rail potential on the resistance of the traction substation grounding device and rail line parameters Зависимость потенциала на рельсах от сопротивления заземляющего устройства тяговой подстанции и параметров рельсовой линии Башаркин Максим Викторович Basharkin Maksim Viktorovich m.basharkin@samgups.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Приволжский государственный университет путей сообщения Самара Россия Volga State Transport University Samara Russian Federation 03 10 2024 03 10 2024 2024 3 24 33 02 10 2024 https://atjournal.ru/en/nauka/article/89255/view

Цель: провести анализ зависимости потенциала на рельсах от координаты пути в условиях различных значений проводимости заземляющего устройства тяговой подстанции (g0 = 0 См, 10 См, 25 См, 50 См). Методы: анализ производился на разработанной схеме замещения участка тяговой рельсовой сети (ТРС) с помощью метода узловых потенциалов. Расчет реализован в математическом пакете Mathcad 15. Выбор исходных данных осуществлен с учетом значений, установленных в действующей нормативной документации. Результаты: разработана эквивалентная схема замещения тяговой рельсовой сети на двухпутном участке, в которой каждый однородный участок рельсовой линии заменяется эквивалентным П-образным четырехполюсником. Это позволяет преобразовать электрическую цепь с распределенными параметрами в цепь с сосредоточенными параметрами. При необходимости имитации на участке поперечной либо продольной асимметрии тягового тока такой участок замещается трехпроводной схемой замещения, в которой учитывается земляной провод. Для повышения точности результатов моделирования учтены междупутные перемычки, а число узловых потенциалов увеличено до 7. Установлено, что наибольшее по модулю значение напряжения на рельсах наблюдается вблизи тяговой подстанции. Определено, что при увеличении проводимости заземляющего устройства величина напряжения на рельсах вблизи тяговой подстанции уменьшается. Практическая значимость: определены значения потенциала «рельс — земля» при различных значениях проводимости заземляющего устройства тяговой подстанции для путей обоих направлений движения — четного и нечетного путей. Установлено значение проводимости заземляющего устройства тяговой подстанции, при котором нахождение персонала на рельсах вблизи тяговой подстанции безопасно. Полученные результаты могут быть рекомендованы к практическому использованию на железнодорожном транспорте.

Purpose: to analyse the dependence of the potential on rails on the track coordinate at different values of conductivity of the grounding device of the traction substation (g0 = 0 S, 10 S, 25 S, 50 S). Methods: the analysis was carried out on the developed substitution diagram of the traction rail network section using the method of nodal potentials. The calculation was implemented in Mathcad 15 mathematical package. Selection of initial data was carried out taking into account the values established in the current normative documentation. Results: an equivalent substitution scheme of the traction rail network on a double-track section has been developed, in which each homogeneous section of the rail line is replaced by an equivalent U-shaped quadrupole. This allows to transform an electric circuit with distributed parameters into a circuit with concentrated parameters. If it is necessary to simulate transverse or longitudinal asymmetry of traction current in a section, such a section is replaced by a three-wire substitution diagram in which the earth conductor is taken into account. To improve the accuracy of the modelling results, the inter-track jumpers are taken into account, and the number of nodal potentials is increased to 7. It is established that the highest modulus value of voltage on rails is observed near the traction substation. It has been determined that the voltage value on rails near the traction substation decreases when the conductivity of the earthing device increases. Practical significance: values of rail-ground potential at different values of conductivity of grounding device of traction substation for tracks of both directions of traffic — even and odd tracks — are determined. The value of conductivity of the traction substation grounding device at which it is safe for the personnel to stay on the rails near the traction substation has been determined. The obtained results can be recommended for practical use in railway transport.

 тяговая рельсовая сеть рельсовая линия потенциал на рельсах заземляющее устройство тяговый ток traction rail network rail line potential on rails grounding device traction current

Kotelnikov A. V., Kandaev V. A. Bluzhdayushchie toki i ekspluatacionnyj kontrol korrozionnogo sostoyaniya podzemnyh sooruzhenij sistem elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta: monograph. M.: UMCZDT, 2013. 552 s. EDN QIOYVJ. (In Russian) Kotelnikov A. V., Kandaev V. A. Bluzhdayushchie toki i ekspluatacionnyj kontrol korrozionnogo sostoyaniya podzemnyh sooruzhenij sistem elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta: monograph. M.: UMCZDT, 2013. 552 s. EDN QIOYVJ. (In Russian) Shamanov V. I., Baluev N. N. Normirovanie soprotivleniya elementov tyagovoj relsovoi seti // Avtomatika, svyaz, informatika. 2014. № 2. S. 13–18. (In Russian) Shamanov V. I., Baluev N. N. Normirovanie soprotivleniya elementov tyagovoj relsovoi seti // Avtomatika, svyaz, informatika. 2014. № 2. S. 13–18. (In Russian) Isaicheva A. G., Soldatov A. A. Raschet raspredeleniya toka v tyagovoj relsovoj seti metodom nalozheniya // Nauka i obrazovanie transportu. 2023. № 1. S. 220–222. (In Russian) Isaicheva A. G., Soldatov A. A. Raschet raspredeleniya toka v tyagovoj relsovoj seti metodom nalozheniya // Nauka i obrazovanie transportu. 2023. № 1. S. 220–222. (In Russian) Basharkin M. V., Isaicheva A. G. Osobennosti tokoraspredeleniya v tyagovoj relsovoj seti pri tyazhelovesnom dvizhenii // Transport Urala. 2021. № 3 (70). S. 52–58. (In Russian) Basharkin M. V., Isaicheva A. G. Osobennosti tokoraspredeleniya v tyagovoj relsovoj seti pri tyazhelovesnom dvizhenii // Transport Urala. 2021. № 3 (70). S. 52–58. (In Russian) GOST 9.602-2016. Edinaya sistema zashchity ot korrozii i stareniya. Sooruzheniya podzemnye. Obshchie trebovaniya k zashchite ot korrozii. M.: Federal Center for regulation and standardization Publ., 2016, 57 s. (In Russian) GOST 9.602-2016. Edinaya sistema zashchity ot korrozii i stareniya. Sooruzheniya podzemnye. Obshchie trebovaniya k zashchite ot korrozii. M.: Federal Center for regulation and standardization Publ., 2016, 57 s. (In Russian) Ustrojstva i elementy relsovyh linij i tyagovoj relsovoj seti: trebovaniya i normy soderzhaniya (utv. rasporyazheniem OAO “RZHD” ot 03.04.2012 № 651). M., 2012. 40 p. (In Russian) Ustrojstva i elementy relsovyh linij i tyagovoj relsovoj seti: trebovaniya i normy soderzhaniya (utv. rasporyazheniem OAO “RZHD” ot 03.04.2012 № 651). M., 2012. 40 p. (In Russian) Europian standard EN 59122-1:2022. Railway applications — Fixed installations — Electrical safety, earthing and the return circuit — Part 1: Protective provisions against electric shock. European Committee for Electrotechnical Standartization, 2022. 111 p. Europian standard EN 59122-1:2022. Railway applications — Fixed installations — Electrical safety, earthing and the return circuit — Part 1: Protective provisions against electric shock. European Committee for Electrotechnical Standartization, 2022. 111 p. Kuznecov K. B., Lesnikov D. V. Sovershenstvovanie sistemy zazemleniya pri zashchite opor kontaktnoj seti postoyannogo toka ot elektricheskoj korrozii // Transport Urala, 2016. № 2 (49). S. 113–118. (In Russian) Kuznecov K. B., Lesnikov D. V. Sovershenstvovanie sistemy zazemleniya pri zashchite opor kontaktnoj seti postoyannogo toka ot elektricheskoj korrozii // Transport Urala, 2016. № 2 (49). S. 113–118. (In Russian) Estimation of electrical energy losses in a DC traction rail network during heavy traffic / A. G. Isaicheva [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 990. P. 012023. DOI: 10.1088/1755–1315/990/1/012023. Estimation of electrical energy losses in a DC traction rail network during heavy traffic / A. G. Isaicheva [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 990. P. 012023. DOI: 10.1088/1755–1315/990/1/012023. Basharkin M. V., Isaicheva A. G. An Algorithm for Monitoring the Transient Resistance of a Prefabricated Conductive Rail Joint // Russian Electrical Engineering. 2023. Vol. 94, no. 10. P. 742– 747. DOI: 10.3103/s1068371223100024. Basharkin M. V., Isaicheva A. G. An Algorithm for Monitoring the Transient Resistance of a Prefabricated Conductive Rail Joint // Russian Electrical Engineering. 2023. Vol. 94, no. 10. P. 742– 747. DOI: 10.3103/s1068371223100024. Strizhevskij I. V. Teoriya i raschet drenazhnoj i katodnoj zashchity magistralnyh truboprovodov ot korrozii bluzhdayushchimi tokami. M.: Gosudarstvennoe nauchno-tekhnicheskoe izdatel’stvo neftyanoj i gorno-toplivnoj literatury Publ. 1963. 240 s. (In Russian) Strizhevskij I. V. Teoriya i raschet drenazhnoj i katodnoj zashchity magistralnyh truboprovodov ot korrozii bluzhdayushchimi tokami. M.: Gosudarstvennoe nauchno-tekhnicheskoe izdatel’stvo neftyanoj i gorno-toplivnoj literatury Publ. 1963. 240 s. (In Russian) GOST R 58320-2018. Elektroustanovki sistem tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznoj dorogi postoyannogo toka. M.: Federal Center for regulation and standardization Publ., 2019. 28 s. (In Russian) GOST R 58320-2018. Elektroustanovki sistem tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznoj dorogi postoyannogo toka. M.: Federal Center for regulation and standardization Publ., 2019. 28 s. (In Russian)