Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 52784 10.20295/2412-9186-2022-8-03-233-251 Живучесть, надежность, безопасность VIABILITY, RELIABILITY, SAFETY Живучесть, надежность, безопасность Hazardous Electromagnetic Impact of AC 25 kV Reverse Traction Network on Railway Automation and Remote control Devices Опасное электромагнитное воздействие обратной тяговой сети переменного тока напряжением 25 кВ на устройства ЖАТ Манаков Александр Демьянович Manakov Aleksandr Dem'yanovich manakoff_2@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Рахмонбердиев Абдулазиз Абдимажитович Rahmonberdiev Abdulaziz Abdimazhitovich Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation 13 09 2022 13 09 2022 8 3 233 251 13 09 2022 https://atjournal.ru/en/nauka/article/52784/view

При электрической тяге поездов на устройства железнодорожной автоматики и телемеханики, подключенные к рельсам или расположенные в непосредственной близости с обратной тяговой рельсовой сетью, воздействуют перенапряжения и сверхтоки при аварийных процессах в тяговой сети. Для разработки на математических моделях средств и систем защиты от перенапряжений и сверхтоков требуется разработка модели источника опасных электромагнитных воздействий на разном удалении места короткого замыкания от тяговой подстанции и при различных эксплуатационных условиях. В статье на основе метода переменных состояния разработана распределенная математическая модель тяговой сети переменного тока напряжением 25 кВ. Предлагается после проведения компьютерных экспериментов сложную схему замещения тяговой сети заменить эквивалентными параметрами для каждой полуволны тока короткого замыкания. Проведена верификация предлагаемой модели тяговой сети.

During electric traction of trains, railway automation and Remote control devices, connected to rails or located in close proximity to reverse traction rail network, are affected by overvoltages and overcurrents during emergency processes in a traction network. To develop, basing on mathematical models, of means and systems for protection against overvoltages and overcurrents it is required to work out a model of hazardous electromagnetic impact source at different distances from short circuit spot to traction substation and under various operating conditions. In the article, it has been developed based on state variables method a distributed mathematical model of AC traction network with 25 kV voltage. After computer experiments, it is proposed the replacement of substituion complex scheme for a traction network with equivalent parameters for each half-wave of short-circuit current. Verification has been pursued for the proposed traction network model.

 тяговая сеть переменного тока короткое замыкание аварийные процессы переходной процесс опасное электромагнитное воздействие рельсовая цепь математическая модель метод переменных состояния AC traction network short circuit emergency processes transition process hazardous electromagnetic impact track chain mathematical model state variables method

Евсеев И. Г. Защита устройств СЦБ от опасных напряжений и токов / И. Г. Евсеев. - М.: Транспорт, 1971. - 143 с. Evseev I. G. Zaschita ustroystv SCB ot opasnyh napryazheniy i tokov / I. G. Evseev. - M.: Transport, 1971. - 143 s. Любимов К. А. Влияние коротких замыканий в контактных сетях на устройства СЦБ и связи / К. А. Любимов, В. С. Ляличев, В. Ф. Шепко // Автоматика, телемеханика и связь - 1975. - Вып. 11. - С. 16-21. Lyubimov K. A. Vliyanie korotkih zamykaniy v kontaktnyh setyah na ustroystva SCB i svyazi / K. A. Lyubimov, V. S. Lyalichev, V. F. Shepko // Avtomatika, telemehanika i svyaz' - 1975. - Vyp. 11. - S. 16-21. Евсеев И. Г. Исследования опасных напряжений и токов в рельсовых цепях при коротком замыкании контактной сети / И. Г. Евсеев, В. С. Ляличев // Автоматика, телемеханика и связь. - 1965. - Вып. 6. - С. 16-20. Evseev I. G. Issledovaniya opasnyh napryazheniy i tokov v rel'sovyh cepyah pri korotkom zamykanii kontaktnoy seti / I. G. Evseev, V. S. Lyalichev // Avtomatika, telemehanika i svyaz'. - 1965. - Vyp. 6. - S. 16-20. Правила защиты устройств проводной связи, железнодорожной сигнализации и телемеханики от опасного и мешающего влияния линий электропередачи. Ч. 1. Общие положения. Опасные влияния. - М.: Энергия, 1966. - 40 с. Pravila zaschity ustroystv provodnoy svyazi, zheleznodorozhnoy signalizacii i telemehaniki ot opasnogo i meshayuschego vliyaniya liniy elektroperedachi. Ch. 1. Obschie polozheniya. Opasnye vliyaniya. - M.: Energiya, 1966. - 40 s. Правила защиты устройств проводной связи, железнодорожной сигнализации и телемеханики от опасного и мешающего влияния линий электропередачи. Ч. 2. Мешающие влияния. - М.: Связь, 1972. - 56 с. Pravila zaschity ustroystv provodnoy svyazi, zheleznodorozhnoy signalizacii i telemehaniki ot opasnogo i meshayuschego vliyaniya liniy elektroperedachi. Ch. 2. Meshayuschie vliyaniya. - M.: Svyaz', 1972. - 56 s. Манаков А. Д. Методика исследования опасных электромагнитных влияний тяговой сети на устройства рельсовых цепей / А. Д. Манаков // Элементы и системы автоматического управления на железнодорожном транспорте: межвуз. сб. науч. тр. - Хабаровск: ХабИИЖТ, 1993. - С. 30-34. Manakov A. D. Metodika issledovaniya opasnyh elektromagnitnyh vliyaniy tyagovoy seti na ustroystva rel'sovyh cepey / A. D. Manakov // Elementy i sistemy avtomaticheskogo upravleniya na zheleznodorozhnom transporte: mezhvuz. sb. nauch. tr. - Habarovsk: HabIIZhT, 1993. - S. 30-34. Михайлов М. И. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний / М. И. Михайлов, Л. Д. Разумов, С. А. Соколов. - М.: Связь, 1978. - 288 с. Mihaylov M. I. Zaschita sooruzheniy svyazi ot opasnyh i meshayuschih vliyaniy / M. I. Mihaylov, L. D. Razumov, S. A. Sokolov. - M.: Svyaz', 1978. - 288 s. Расчет влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока на линии СЦБ. Вспомогательные материалы. 650219. - СПб.: ГТСС, 2003. - 86 с. Raschet vliyaniya tyagovoy seti elektrificirovannyh zheleznyh dorog peremennogo toka na linii SCB. Vspomogatel'nye materialy. 650219. - SPb.: GTSS, 2003. - 86 s. Сердинов С. М. Повышение надежности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог. 2-е изд., перераб. и доп. / С. М. Сердинов. - М.: Транспорт, 1985. - 301 с. Serdinov S. M. Povyshenie nadezhnosti ustroystv elektrosnabzheniya elektrificirovannyh zheleznyh dorog. 2-e izd., pererab. i dop. / S. M. Serdinov. - M.: Transport, 1985. - 301 s. Митрохин В. Е. Критерий выбора устройства защиты от перенапряжений / В. Е. Митрохин, А. Е. Гаранин, К. А. Бондаренко // Автоматика, связь, информатика. - 2011. - Вып. 4. - С. 14-17. Mitrohin V. E. Kriteriy vybora ustroystva zaschity ot perenapryazheniy / V. E. Mitrohin, A. E. Garanin, K. A. Bondarenko // Avtomatika, svyaz', informatika. - 2011. - Vyp. 4. - S. 14-17. Ведерников Б. М. Перспективные схемы защиты устройств железнодорожной автоматики от грозовых и коммуникационных перенапряжений / Б. М. Ведерников // Материалы XLII Международной научно-практической конференции КазАТК им. М. Тынышпаева на тему «Инновационные технологии на транспорте: образование, наука, практика». - 18. 04. 2018. - Т. 3. - С. 12-16. Vedernikov B. M. Perspektivnye shemy zaschity ustroystv zheleznodorozhnoy avtomatiki ot grozovyh i kommunikacionnyh perenapryazheniy / B. M. Vedernikov // Materialy XLII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii KazATK im. M. Tynyshpaeva na temu «Innovacionnye tehnologii na transporte: obrazovanie, nauka, praktika». - 18. 04. 2018. - T. 3. - S. 12-16. Косарев Б. И. Электробезопасность в системе электроснабжения железнодорожного транспорта / Б. И. Косарев, Я. А. Зельвянский, Ю. Г. Сибаров. - М.: Транспорт, 1983. - 200 с. Kosarev B. I. Elektrobezopasnost' v sisteme elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta / B. I. Kosarev, Ya. A. Zel'vyanskiy, Yu. G. Sibarov. - M.: Transport, 1983. - 200 s. Фигурнов Е. П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог / Е. П. Фигурнов. - М.: Транспорт, 1981. - 215 с. Figurnov E. P. Releynaya zaschita ustroystv elektrosnabzheniya zheleznyh dorog / E. P. Figurnov. - M.: Transport, 1981. - 215 s. Кучма К. Г. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети / К. Г. Кучма, Г. Г. Марквардт, В. Н. Пушнин. - М.: Трансжелдориздат, 1960. - 259 с. Kuchma K. G. Zaschita ot tokov korotkogo zamykaniya v kontaktnoy seti / K. G. Kuchma, G. G. Markvardt, V. N. Pushnin. - M.: Transzheldorizdat, 1960. - 259 s. Цецура И. А. Влияние коротких замыканий в контактной сети на рельсовые цепи и кабели СЦБ // Автоматика, телемеханика и связь - 1964. - Вып. 4. - С. 22-25. Cecura I. A. Vliyanie korotkih zamykaniy v kontaktnoy seti na rel'sovye cepi i kabeli SCB // Avtomatika, telemehanika i svyaz' - 1964. - Vyp. 4. - S. 22-25. Марквардт Г. Г. Модель электрической железной дороги переменного тока / Г. Г. Марквардт, Е. Ф. Белов // Тр. ВЗИИТа. - 1969. - Вып. 41. - С. 18-39. Markvardt G. G. Model' elektricheskoy zheleznoy dorogi peremennogo toka / G. G. Markvardt, E. F. Belov // Tr. VZIITa. - 1969. - Vyp. 41. - S. 18-39. Ляличев В. С. Защищенность от перенапряжений в рельсовых цепях переменного тока 25 Гц // Автоматика, телемеханика и связь - 1973. - Вып. 9. - С. 3-6. Lyalichev V. S. Zaschischennost' ot perenapryazheniy v rel'sovyh cepyah peremennogo toka 25 Gc // Avtomatika, telemehanika i svyaz' - 1973. - Vyp. 9. - S. 3-6. Рыков И. И. О повышении эффективности работы искровых промежутков / И. И. Рыков, А. В. Фарафонов // Тр. ЦНИИ МПС. 1978. - Вып. 595. - С. 38-69. Rykov I. I. O povyshenii effektivnosti raboty iskrovyh promezhutkov / I. I. Rykov, A. V. Farafonov // Tr. CNII MPS. 1978. - Vyp. 595. - S. 38-69. Фигурнов Е. П. Расчет токов короткого замыкания в электротяговых сетях / Е. П. Фигурнов, А. С. Бочев // Вестник ВНИИЖТа. - М., 1976. - Вып. 6. - С. 8-12. Figurnov E. P. Raschet tokov korotkogo zamykaniya v elektrotyagovyh setyah / E. P. Figurnov, A. S. Bochev // Vestnik VNIIZhTa. - M., 1976. - Vyp. 6. - S. 8-12. Жарков Ю. И. Учет схем питания тяговых подстанций при расчетах коротких замыканий в тяговой сети переменного тока / Ю. И. Жарков, Н. А. Попова, Е. П. Фигурнов. // Вестник ВНИИЖТ. - 2019. - Т. 78. - № 3. - С. 10-18. Zharkov Yu. I. Uchet shem pitaniya tyagovyh podstanciy pri raschetah korotkih zamykaniy v tyagovoy seti peremennogo toka / Yu. I. Zharkov, N. A. Popova, E. P. Figurnov. // Vestnik VNIIZhT. - 2019. - T. 78. - № 3. - S. 10-18. Герман Л. А. Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети с двухсторонним питанием / Л. А. Герман, А. С. Серебряков, А. Б. Лоскутов и др. // Электричество. - 2019. - № 5. - С. 19-23. German L. A. Raschet tokov korotkogo zamykaniya v tyagovoy seti s dvuhstoronnim pitaniem / L. A. German, A. S. Serebryakov, A. B. Loskutov i dr. // Elektrichestvo. - 2019. - № 5. - S. 19-23. Ягуп В. Г. Анализ режима электроэнергетической сети методом переменных состояния / В. Г. Ягуп, Е. В. Ягуп. - Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Украинская государственная академия железнодорожного транспорта. - 2010. - № 1/6(43). - С. 43-46. Yagup V. G. Analiz rezhima elektroenergeticheskoy seti metodom peremennyh sostoyaniya / V. G. Yagup, E. V. Yagup. - Vostochno-Evropeyskiy zhurnal peredovyh tehnologiy. Ukrainskaya gosudarstvennaya akademiya zheleznodorozhnogo transporta. - 2010. - № 1/6(43). - S. 43-46. Чахмахсазян Е. А. Машинный анализ интегральных схем. Вопросы теории и программирования / Е. А. Чахмахсазян, Ю. Н. Бармаков, А. Э. Гольденберг. - М.: Советское радио, 1974. - 272 с. Chahmahsazyan E. A. Mashinnyy analiz integral'nyh shem. Voprosy teorii i programmirovaniya / E. A. Chahmahsazyan, Yu. N. Barmakov, A. E. Gol'denberg. - M.: Sovetskoe radio, 1974. - 272 s. Бей Ю. М. Тяговые подстанции / Ю. М. Бей, Р. Р. Мамошин, В. Н. Пупынин, М. Г. Шалимов. - М.: Транспорт, 1986. - 318 с. Bey Yu. M. Tyagovye podstancii / Yu. M. Bey, R. R. Mamoshin, V. N. Pupynin, M. G. Shalimov. - M.: Transport, 1986. - 318 s. Котельников А. В. Рельсовые цепи в условиях влияния заземляющих устройств / А. В. Котельников, А. В. Наумов, Л. П. Слободянюк. - М.: Транспорт, 1990. - 215 с. Kotel'nikov A. V. Rel'sovye cepi v usloviyah vliyaniya zazemlyayuschih ustroystv / A. V. Kotel'nikov, A. V. Naumov, L. P. Slobodyanyuk. - M.: Transport, 1990. - 215 s. Бородулин Б. М. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог / Б. М. Бородулин. - М.: Транспорт, 1983. - 183 с. Borodulin B. M. Kondensatornye ustanovki elektrificirovannyh zheleznyh dorog / B. M. Borodulin. - M.: Transport, 1983. - 183 s. Карякин Р. Н. Тяговые сети переменного тока: 2-е изд., перераб. и доп. / Р. Н. Карякин - М.: Транспорт, 1987. - 279 с. Karyakin R. N. Tyagovye seti peremennogo toka: 2-e izd., pererab. i dop. / R. N. Karyakin - M.: Transport, 1987. - 279 s. Мирошниченко Р. И. Режимы работы электрифицированных участков / Р. И. Мирошниченко. - М.: Транспорт, 1982. - 207 с. Miroshnichenko R. I. Rezhimy raboty elektrificirovannyh uchastkov / R. I. Miroshnichenko. - M.: Transport, 1982. - 207 s.