Вестник МГТУ. 2016, №4.

Вестник МГТУ. 2016. Т. 19, № 4. С. 715–722. DOI: 10.21443/1560-9278-2016-4-715-722 715 УДК 621.311 О. В. Залесова Моделирование электромагнитного влияния контактной сети железной дороги на отключенные воздушные линии электропередачи с помощью программы ATP-EMTP Проведено экспериментальное и расчетное исследование наведенного напряжения на отключенной воздушной линии электропередачи, вызванной влиянием контактной сети железной дороги переменного тока. Методом теоретического исследования при выполнении расчетов наведенного напряжения являлось математическое моделирование. В качестве инструмента моделирования применялся программный комплекс ATP-EMTP, который позволяет моделировать линии электропередачи и тяговые сети железных дорог на основе их физических параметров с учетом изменения геометрии взаимного расположения и производить расчеты при различных режимах заземления ремонтируемой линии. Исходными данными для расчетов являлись измеренные значения токов и напряжений тяговой сети. Экспериментальное исследование значений наведенного напряжения и токов в тяговой сети проводилось на отключенной воздушной линии электропередачи и на проходящем вблизи однопутном участке железной дороги переменного тока. Для расчетного исследования наведенного напряжения были построены модели сближения исследуемых объектов в двух вариантах: когда на влияющем участке железной дороги находятся один и два электроподвижных состава. Сравнение результатов расчетного и экспериментального исследований наведенного напряжения на линии в большинстве рассмотренных случаев показало незначительные проценты относительной погрешности расчетных значений (4–7 %). Таким образом, результаты выполненного исследования позволяют рекомендовать программный комплекс ATP-EMTP для оценки уровня наведенного напряжения на отключенных воздушных линиях электропередачи, имеющих участки сближения с электрифицированными железными дорогами, с возможностью задания максимальных рабочих токов во влияющей контактной сети. Ключевые слова: электромагнитное влияние, воздушная линия электропередачи, железная дорога переменного тока, программа ATP-EMTP. Введение Тяговая сеть переменного тока 1×25 кВ является источником мощного электромагнитного поля, которое оказывает существенное влияние на смежные линии различного назначения, в том числе и на расположенные вблизи воздушные линии электропередачи (ВЛЭП). Влияние электромагнитного поля удобно рассматривать как два отдельных влияния: магнитное и электрическое. Магнитная составляющая в настоящем случае обусловлена наведением электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутых контурах при пересечении их переменным магнитным полем, которое создает ток, протекающий в проводах тяговой сети. Значения наведенных ЭДС и токов прямо пропорциональны значениям тяговых токов и длине участка сближения между железной дорогой и смежной ЛЭП [1]. Электрическая составляющая определяется соотношением собственных и взаимных частичных емкостей между всеми проводниками системы. В связи с тем, что взаимная емкость быстро уменьшается с увеличением ширины сближения при относительно невысоком питающем напряжении на железной дороге переменного тока (27.5 кВ), эта составляющая имеет второстепенное значение [2]. Нагрузка тяговых подстанций постоянно изменяется в зависимости от того, сколько электроподвижных составов (ЭПС) находится в данный момент на межподстанционной зоне, их местоположения относительно подстанций, потребляемых ими токов, наличия в тяговой сети уравнительных токов и прочих условий. Таким образом, на практике измерение наведенных напряжений на отключенных ВЛЭП при максимальном рабочем токе в контактной сети, как того требуют "Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок" (ПОТЭУ) 1 , практически невыполнимо. Поэтому для обеспечения безопасности работы персонала на отключенных ВЛЭП, имеющих участки сближения с электрифицированной железной дорогой, следует учитывать результаты расчетных исследований, выполненных с исходными данными, которые максимально приближены к реальным условиям рассматриваемой задачи. Целью данной работы являлась оценка значений наведенного напряжения на отключенной ВЛЭП с помощью расчетных моделей, выполненных в программе ATP-EMTP, а также сравнение полученных результатов с экспериментальными значениями наведенного напряжения на исследуемой линии. 1 Об утверждении Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок : приказ Минтруда России от 24 июля 2013 г. № 328н : с изм. на 19 фев. 2016 г. // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации : офиц. сайт. URL: http://docs.cntd.ru/document/499037306.