Համասեռ արագության կայանատեղի էլեկտրաէներգետական համակարգերի համար նեյտրալ կցման մեթոդներ
Երկաթուղային էլեկտրամատակարարման համակարգերը բաղկացած են ավտոմատ բլոկային ազդանշանային գծերից, թրու-ֆիդերային էլեկտրամատակարարման գծերից, երկաթուղային ենթակայաններից և բաշխիչ կայաններից, ինչպես նաև մուտքային էլեկտրամատակարարման գծերից: Դրանք էլեկտրաէներգիա են մատակարարում կարևորագույն երկաթուղային գործողություններին՝ ներառյալ ազդանշանային համակարգերը, կապը, շարժակազմի համակարգերը, կայարանների ուղևորափոխադրումները և սպասարկման կենտրոնները: Որպես ազգային էլեկտրացանցի անբաժանելի մաս՝ երկաթուղային էլեկտրամատակարարման համակարգերը ցուցադրում են ինչպես էլեկտրատեխնիկական, այնպես էլ երկաթուղային ենթակառուցվածքներին բնորոշ հատկանիշներ:
Պարբերական արագությամբ երկաթուղային էլեկտրամատակարարման համակարգերի հարկավոր հողանկալման եղանակների հետազոտությունները ուժեղացնելը, ինչպես նաև դրանց համապատասխան դիտարկումը նախագծման, շինարարության և շահագործման ընթացքում հսկայական նշանակություն ունի երկաթուղային էլեկտրամատակարարման անվտանգության և վստահելիության բարձրացման համար:
1. Երկաթուղային էլեկտրամատակարարման համակարգերում հարկավոր հողանկալման եղանակների համառոտ ակնարկ
Երկաթուղային էլեկտրամատակարարման համակարգերում հարկավոր հողանկալման եղանակը սովորաբար վերաբերում է հողանկալման կառուցվածքին տրանսֆորմատորներում՝ որպես ֆունկցիոնալ (աշխատանքային) հողանկալման ձև, որը սերտորեն կապված է լարման մակարդակի, միափուլ հողի կարճ միացման հոսանքի, գերլարման մակարդակների և ռելեային պաշտպանության սխեմաների հետ: Սա բարդ տեխնիկական խնդիր է, որը ընդհանուր առմամբ կարող է բաժանվել հետևյալ կատեգորիաների.
Ոչ պինդ հողանկալված համակարգեր՝ ներառյալ անհողանկալ, աղեղի մարման կոճակ (Պետերսենի կոճակ) հողանկալված և բարձր դիմադրությամբ հողանկալված համակարգեր,
Պինդ հողանկալված համակարգեր՝ ներառյալ անմիջական հողանկալում և ցածր դիմադրությամբ հողանկալում:
Ազգային ցանցից երկաթուղիներին մատակարարվող էլեկտրաէներգիան համընդհանուր առմամբ օգտագործում է անհողանկալ հարկավորի կոնֆիգուրացիա: Երկաթուղային ենթակայաններից և բաշխիչ կայաններից դուրս եկող ֆիդերային շղթաները սովորաբար միացվում են անմիջապես երկրորդային շինարարական ավտոբուսին (մուտքային էլեկտրամատակարարման ավտոբուսից հետո, սակայն լարման կարգավորիչից առաջ), ուստի նույնպես օգտագործում են անհողանկալ հարկավորի համակարգ: Թրու-ֆիդերային գծերի դեպքում լարման կարգավորման տրանսֆորմատորի հողանկալման եղանակը կարող է ընտրվել ըստ իրական պահանջների:
Բարձր արագությամբ երկաթուղային համակարգերում, որտեղ հաճախ օգտագործվում է ցածր դիմադրությամբ հողանկալում, հակադիր է պարբերական արագությամբ երկաթուղիների համակարգերը, որոնք հիմնականում օգտագործում են անհողանկալ հարկավորի կոնֆիգուրացիան: Չնայած այս մոտեցումը որոշակի առավելություններ է առաջարկում, աճող անվտանգության ստանդարտները և շարունակական տեխնիկական թարմացումները այսօրվա շահագործման պայմաններում հիմնավորում են հողանկալման ռազմավարությունների վերագնահատում:
2. Անհողանկալ հարկավորի համակարգերի առավելություններն ու սահմանափակումները
Ըստ «Երկաթուղային էլեկտրամատակարարման նախագծման կոդեքսի» (TB 10008–2015), թրու-ֆիդերային գծերի կոնֆիգուրացիան պետք է որոշվի էլեկտրամատակարարման վստահելիության և նախագծային պայմանների հիման վրա՝ օգտագործելով կամ օդային-կաբելային հիբրիդային գծեր, կամ լրիվ ստորգետնյա կաբելային գծեր:
Բյուջետային սահմանափակումների և տեխնիկական իրականացման հնարավորությունների պատճառով՝ շահագործման մեջ գտնվող պարբերական արագությամբ երկաթուղիների թրու-ֆիդերային գծերի մեծամասնությունը ներկայումս հիմնականում հիմնված է օդային հաղորդալարերի կամ օդային հաղորդալարերով առավելագույն հիբրիդային կոնֆիգուրացիաների վրա: Հետևաբար՝ դրանց հարկավորի հողանկալման սխեմաները սովորաբար ընդունում են մեկուսացված հարկավոր (անհողանկալ) կամ փոքր հոսանքով հողանկալման համակարգեր: Ըստ «Երկաթուղային էլեկտրամատակարարման կառավարման կանոնների» 69-րդ հոդվածի՝ այդպիսի համակարգերում միափուլ հողի կարճ միացման աղմուկները պետք է անմիջապես վերացվեն, իսկ թույլատրելի աղմուկային շահագործման ժամանակը ընդհանուր առմամբ չպետք է գերազանցի 2 ժամը:
Կոնկրետ երկաթուղային վարչության հատվածի շահագործման տվյալները 2023 թվականի հունվարից հոկտեմբեր ընկած ժամանակահատվածում գրանցել են 152 անջատում, որից 15-ը սարքավորումների վնասվածքներ էին (2-ը ներքին պատասխանատվության, 13-ը՝ արտաքին գործոնների): Նշանակալի է, որ շրջակա միջավայրի վտանգները, հատկապես բուսականության ներթափանցումը, հիմնական սպառնալիքն են օդային գծերի կայունության համար: Մի դեպքում ծառի ճյուղեր ներթափանցեցին թույլատրելի գոտու մեջ՝ առաջացնելով կողային հաղորդալարի մասնակի միացում հողին: Աղմուկը նույնականացվեց և վերացվեց 2 ժամվա ընթացքում, որը կանխեց գնացքային շահագործման վրա ցանկացած ազդեցություն և կանխեց շղթայական աղմուկներ: Սա ցույց է տալիս, որ գոյություն ունեցող տեխնիկական պայմաններում անհողանկալ հարկավորի համակարգերը ունեն գործնական առավելություններ:
Սակայն կաբելային գծերը տալիս են այլ մարտահրավերներ: Օդային գծերի համեմատ էլեկտրական կաբելներն ունեն ավելի ցածր մեկուսացման անվտանգության աստիճան և սահմանափակ գերլարման դիմադրություն: Միափուլ հողի կարճ միացման դեպքում անհողանկալ համակարգում առողջ փուլերի լարումները բարձրանում են նորմալ փուլ-հող մակարդակից՝ հնարավորաբար հասնելով փուլ-փուլ լարման մակարդակին, ինչը մեծացնում է ոչ աղմուկային փուլերում բազմակի կետերում մեկուսացման կոտրման ռիսկը: Ավելին, կաբելային համակարգերում տարողական հողի կարճ միացման հոսանքները համեմատաբար մեծ են, ինչը հանգեցնում է աղմուկային կետում մեկուսացման արագ վատթարացման և փուլ-փուլ կարճ միացման վերածվելու բարձր հավանականության:
Քանի որ կաբելները սովորաբար տեղադրվում են գետնափորման, խողովակների կամ սարքավորումների եղանակով, աղմուկի տեղը հայտնաբերելը դժվար է: Կապված նաև կաբելային միացումների տեխնիկայի, վերանորոգման տրանսպորտային մատակարարման և երկաթուղային շահագործման պատուհանների սահմանափակումների հետ՝ այդպիսի աղմուկները հաճախ հնարավոր չէ արագ վերացնել: Փաստորեն, կաբելային աղմուկները հիմնականում պայմանավորված են մշտական մեկուսացման կոտրմամբ՝ օրգանական մեկուսացնող նյութերը չեն կարող ինքնավերականգնվել: Անհողանկալ համակարգում անմիջական անջատման բացակայությունը թույլ է տալիս երկարատև աղմուկային հոսանքներ, որոնք առաջացնում են ծայրահեղ մեկուսացման վնասվածքներ, մեծացնում են աղմուկի գոտին և հնարավորաբար առաջացնում են երկրորդական խնդիրներ՝ ինչպիսիք են էլեկտրական էկրանի զգուշացնող ազդանշանները կամ նույնիսկ «կարմիր գոտու» ազդանշանային աղմուկները, որոնք խանգարում են գնացքային շահագործմանը՝ երբեմն հանգեցնելով երկարատև անջատումների և զգալի անվտանգության կամ հանրային հարաբերությունների ռիսկերի:
3. Պարբերական արագությամբ երկաթուղային էլեկտրամատակարարման համակարգերի հարկավորի հողանկալման եղանակների ընտրություն
Հարկավորի հողանկալման ճիշտ եղանակը ընտրելը կարևոր է երկաթուղային էլեկտրամատակարարման կայուն աշխատանքի համար: Հիմնական մարտահրավերը հավասարակշռություն գտնելն է.
Եթե միափուլային հողընկնող կապակցական հոսանքը ≤ 10 A, պետք է օգտագործվի ոչ կապակցված համակարգ:
Եթե հոսանքը ≤ 150 A, կարող է օգտագործվել կարճ դիմադրության կապակցում կամ աղբյուն-կրակով կապակցում. եթե > 150 A, առաջարկվում է կարճ դիմադրության կապակցում:
Լրիվ կապերով գծերը պետք է նախընտրաբար օգտագործեն կարճ դիմադրության կապակցում:
Կարճ դիմադրության կապակցման դեպքում կապակցման դիմադրությունը պետք է ընտրվի այնպես, որ միափուլային հողընկնող հոսանքը լինի 200–400 A, և հենց հետևողականության ժամանակ հանդիպել է հետևողականություն:
Հակառակ դեպքում, Բարձրաարագության կայանալիների Պարզաբանական Կոդը (TB 10621–2014) թույլատրում է ոչ կապակցված ներկայաց համակարգեր եթե հողընկնող կապակցական հոսանքը ≤ 30 A, որը կոմպենսացվում է ներկայաց-հող կրակով:
Ստանդարտ կայանալիների էլեկտրաէներգետիկ հանդեսների հաշվարկների հիման վրա, ընդհանուր ալյումինի կորի կապերի (70 մմ² և 95 մմ² հատուկ հատակարգներ) առավելագույն թույլատրելի երկարությունները, որոնք համապատասխանում են միափուլային հողընկնող կապակցական հոսանքներին 10 A, 30 A, 60 A, 100 A և 150 A, ներկայացված են Աղյուսակ 1-ում: Այս արժեքները կարող են ուղղորդել համապատասխան կապակցման եղանակի ընտրությունը համաձայն իրական կապի երկարության:
Միավորի համար Եռասլանգ կաբելի միայն մի փուլի դիմաց կապակցված կապակցողական հոսանքը (Ա) 70 մմ² խտության եռասլանգ կաբելի միջին կապակցողական հոսանքը (Ա/կմ) Համապատասխան կաբելի երկարությունը (կմ) 95 մմ² խտության եռասլանգ կաբելի միջին կապակցողական հոսանքը (Ա/կմ) Համապատասխան կաբելի երկարությունը (կմ) 1 10 0.9 11.11 1.0 10.00 2 30 0.9 33.33 1.0 30.00 3 60 0.9 66.67 1.0 60.00 4 100 0.9 111.11 1.0 100.00 5 150 0.9 166.67 1.0 150.00 Ներկայացնող լինի համար գերազանց դիմակայության հետ կապված սխալները հեռացնելու հնարավորություն: Զրոյական հաջորդականության պաշտպանությունը կարող է գործարկվել 0.2-2.0 վայրկյանների ընթացքում սխալը իրականացնելու համար, ինչը կրում է երկրորդային պարmanent էլեկտրական անհատական իրադարձությունների հավանականության նվազումը և էլեկտրական սարքավորումների դիմակայության հավասարակշռության և ծառայումի ժամկետի պաշտպանությունը:
4. Սովորական ներկայացնող կենտրոնացման մեթոդների համեմատություն
4.1 Անկենտրոնացած ներկայացնող համակարգ
Անկենտրոնացած ներկայացնող մեթոդը առաջարկում է միափոխանցության գերազանց սխալների ընթացքում 1-2 ժամ անընդհատ էլեկտրական էներգիայի առաջացում: Սակայն կաբելային գիծներում այս մեթոդը կարող է առաջ անց սխալի աճ հանգեցնել:
4.2 Ներկայացնող կենտրոնացում արկ-սպառնալու գործի միջոցով
Անկենտրոնացած ներկայացնող համակարգի հետ համեմատ, այս մեթոդը օգտագործում է արկ-սպառնալու գործի ինդուկտիվ հոսանքը կապակցական հոսանքի համար կոմպենսացնելու համար, նվազեցնելով երկրաչափական սխալի հոսանքը ինքնաքերակում կարող է իրականացնել մակարդակ, որպեսզի նվազեցնել արկային կողմից առաջացած ավելացված լարվածությունները: Այն նաև առաջացնում է 1-2 ժամ անընդհատ գործառույթ միափոխանցության սխալների ընթացքում և արգելում է միափոխանցության սխալների զարգացումը փոխանցության սխալների մեջ: Սակայն այս մեթոդը դնում է բարձր պահանջներ երկրաչափական սխալի պաշտպանության վրա, չի կարող նույնացնել սխալի գիծը, էական է ռեզոնանսի համար և չի կարող արդյունավետ հեռացնել գիծների վրա մնացած լարվածությունները:
4.3 Ներկայացնող կենտրոնացում ցածր դիմադրության միջոցով
Կաբելային գիծներում ցածր դիմադրության կենտրոնացման մեթոդը արդյունավետ է կառավարում միափոխանցության սխալների ընթացքում արկ-երկրաչափական ավելացված լարվածությունները, սահամալի է համակարգի ռեզոնանսային ավելացված լարվածությունները, առաջացնում է լավ հոսանքի սահմանափակման և լարվածության նվազման էֆեկտ, և առաջացնում է համապատասխան զրոյական հաջորդականության գերազանց հոսանքի պաշտպանության համար, հետևաբար համար առաջացնում է համակարգի սխալի հեռացումը: Սակայն այս մեթոդը ունի սահմանափակումներ, հատկապես օվերհոս գիծներում: ավելացված սկզբնական հաճախականությունը ազդում է էլեկտրական համակարգի գործառույթի վրա, թույլատրում է էլեկտրական էներգիայի առաջացումը թույլատրել, և մի աստիճան մեծացնում է սարքավորումների սպասարկման դժվարությունը:
5. Երկարագնաց համակարգի ներկայացնող կենտրոնացման մեթոդների քննարկում
(1) Ավելացնել ավտոմատ հետևող արկ-սպառնալու գործի սարքավորումների օգտագործումը: Այս մոտեցումը ունի առավելությունը էլեկտրական համակարգի տրանզիտային երկրաչափական սխալների ավտոմատ հեռացումը, որը նվազեցնում է սկզբնական հաճախականությունը: Երբ սխալի այլակի հաղորդագրություն է տրամադրվում, ավտոմատ հետևող արկ-սպառնալու գործը ստեղծում է համապատասխան կոմպենսացնող հոսանք, որը հնարավորություն է տալիս էլեկտրական գիծը կոմպենսացնել նորից: Սա նվազեցնում է երեք փոխանցության սխալների հանդիպումը և պահպանում է համակարգի կայունությունը և անվտանգությունը: Միաժամանակ, քանի որ արկ-սպառնալու սարքավորումը ունի հատուկ արկ-սպառնալու կրիտիկական արժեք, եթե երկրաչափական սխալի հոսանքը փոքր է այս կրիտիկական արժեքից, արկ-սպառնալու սարքավորումի ազդեցությամբ լարվածության վերականգման արագությունը ավելանում է, որը օգնում է արկը ավելի հավասարակշռ սպառնալ և նվազեցնում է արկի նորից առաջացման հավանականությունը, հետևաբար նվազեցնում է էլեկտրական իրադարձությունները և առաջացնում է համակարգի կայուն ներկայացնող կենտրոնացումը:
(2) Հանրային արագության տեղադրումների և ավտոմատ բլոկային համակարգերի գիծների վերանորոգման ընթացքում, եթե կաբելային գիծները (օվերհոս գիծների փոխարինելու հետ միասին) կազմում են նշանակալի մաս, առաջարկվում է դիմել կենտրոնացված կամ բաշխված կոմպենսացիայի համար պատրաստական ռեակտորների օգնությամբ նորմալ կապական հոսանքի պայմաններում ինդուկտիվ ռեակտիվ էներգիայի կոմպենսացիայի համար: Աղյուսակ 2-ում ներկայացված հաշվարկների համաձայն, աշխատանքային կապականությունների արժեքները են 0.22 μF/կմ 70 մմ² ալյումինայի կոր և 0.24 μF/կմ 95 մմ² ալյումինայի կոր: Նույն ժամանակ, պետք է դիմել բաշխման սրահների ադապտացիայի համար, և սրահների երկու կողմերում ներկայացնող կենտրոնացման մեթոդները համապատասխանաբար կարգավորել հաշվարկային տվյալների հիման վրա:
Serial No. Steady-state capacitive current of three-core cable (A) Average steady-state capacitive current of 70 mm² three-core cable (A/km) Corresponding cable length (km) Average steady-state capacitive current of 95 mm² three-core cable (A/km) Corresponding cable length (km) Capacitive reactive power of cable line (kvar) Inductive reactive power required to compensate 75% of steady-state (kvar) 1 3 0.4 7.5 0.44 6.82 51.96 38.97 2 5 0.4 12.5 0.44 11.36 86.6 64.95 3 10 0.4 25 0.44 22.73 173.2 129.9 4 15 0.4 37.5 0.44 34.09 259.3 194.85 5 30 0.4 75 0.44 68.18 519.6 389.7 Առատեսակ դեպքերում, եթե համակարգը չի կենտրոնացված և օգտագործվում են բարձր արագության կայանալիների ստանդարտներին համապատասխան միաջին կապակցող կաբելներ, միափուլյան երկրային կապը չի հեռացվի թույլատրելի 2 ժամանակային պահանջվող շրջանում։ Սա անընդհատ ջերմային ներկայացում է կապում է կաբելին։ Ավելին, միաջին կապակցող կաբելը կորցնելուց հետո դրա ազդեցությունը հարակից փուլերի վրա հարաբերականորեն թույլ է, ինչը ավելի շարժում է իր ազդեցությունը չհանգեցնելով պահանջվող պաշտպանական կողմը, ինչը հեշտությամբ կարող է հանգեցնել համակարգային անհաջողությունների։
6. Ապահով
Նորմալ արագության կայանալիների էլեկտրաէներգետիկ համակարգերում նեյտրալ կենտրոնացման եղանակի ընտրությունը աmittel ազդում է համակարգի աշխատանքի անվտանգության և կայունության վրա։ Նեյտրալ կենտրոնացման սխեմայի անհասարակ ընտրությունը կարող է հեշտությամբ հանգեցնել երկրորդական անհաջողությունների և կատարած ինցիդենտների։ Հաշվարկների և համեմատական վերլուծությունների միջոցով նեյտրալ կենտրոնացման եղանակի համալիտ և արդար ընտրությունը ունի մեծ նշանակություն անհաջողությունների արդյունավետ հեռացման, սարքավորումների անջատման պաշտպանության, հավասարակշռված առաձգական էլեկտրաէներգիայի ապահովման և անձնակազմի և կայանալիների աշխատանքի անվտանգության մեծացման համար։
