Problematyka wpływu rezonansów w sieci trakcyjnej na poziom zakłóceń w urządzeniach srk Issues of impact of resonances in overhead contact systems for disturbances level in signalling equipment

Pełen tekst

(1)PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 113. Transport. 2016. Instytut Kolejnictwa. "$2 7-\&*"8\*X$-6211'x* W ';-;$&\1-1"26;26&8x-{ W X$6|6-1;_'$& /

(2) : maj 2016. Streszczenie: C

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12) ste

(13)

(14)

(15)

(16)

(17) ]

(18) +!

(19) %

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27) ] (

(28)

(29)

(30) X

(31)

(32) X

(33) !

(34)

(35)

(36)

(37)

(38) %

(39) &

(40)

(41)

(42)

(43) istnieniem rezonansów w sieci trakcyjnej. W artykule omówiono symulacyjne i terenowe wyniki

(44)

(45)

(46) ]

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54) %

(55) &X

(56) %

(57)

(58)

(59)

(60) %

(61)

(62) !

(63)

(64) %

(65) &

(66)

(67)

(68) !]

(69) $

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76) 3

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88) ! ]

(89)

(90) %

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

(97)

(98) ]

(99) /

(100)

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

(106)

(107)

(108)

(109)

(110)

(111)

(112)

(113) %

(114)

(115) :]

(116) /

(117)

(118)

(119)

(120)

(121) &

(122)

(123)

(124) !

(125)

(126)

(127)

(128)

(129)

(130)

(131)

(132)

(133)

(134)

(135) ]

(136) '

(137) ! < X

(138) X

(139)

(140)

(141) . 1. WPROWADZENIE C

(142)

(143)

(144)

(145)

(146)

(147)

(148)

(149)

(150)

(151)

(152) ruchem kolejowym i automatyki kolejo ]

(153) +!

(154) %

(155)

(156)

(157)

(158)

(159)

(160)

(161)

(162) X

(163)

(164)

(165)

(166)

(167) !

(168)

(169)

(170) ! ]

(171) ,

(172)

(173)

(174)

(175)

(176)

(177)

(178) ]

(179) ,

(180)

(181)

(182)

(183)

(184)

(185) !

(186)

(187)

(188)

(189)

(190) ! ]

(191) ) &

(192)

(193)

(194)

(195) !

(196)

(197)

(198) %

(199) &

(200)

(201)

(202)

(203) ! ]

(204) @ !

(205) %

(206)

(207)

(208)

(209) &

(210)

(211)

(212)

(213)

(214) ] Wprowadzanie

(215)

(216)

(217)

(218) !

(219)

(220) %

(221)

(222) i

(223)

(224) ^

(225) %

(226)

(227)

(228)

(229) nikowymi, statyczne przetwornice wagonowe, jednostopniowe podstacje trakcyjne) powo

(230)

(231)

(232)

(233)

(234)

(235)

(236)

(237)

(238) % ].

(239) 22. '

(240) G . )

(241)

(242)

(243)

(244)

(245)

(246)

(247) %

(248) &

(249)

(250) !

(251)

(252)

(253)

(254) powodowane

(255)

(256)

(257) ! ,

(258) %

(259)

(260)

(261)

(262) ]

(263) +

(264)

(265) ! &

(266) %

(267)

(268) w przypadku wprowadzenia rozruchu impulsowego w pojazdach trakcyjnych. Poziom

(269) w systemie podstacja trakcyjna - pojazd trakcyjny - &

(270)

(271)

(272) %

(273)

(274)

(275)

(276)

(277)

(278)

(279) trakcyjnej, konfiguracji sieci trakcyjnej, parametrów podstacji i pojazdu trakcyjnego.

(280)

(281)

(282)

(283) | mi X

(284) których &

(285) %

(286) %

(287)

(288) ! &

(289)

(290) nimi. (

(291)

(292)

(293) X

(294)

(295) X

(296) !

(297) ojazdów trak

(298)

(299)

(300) %

(301) &

(302)

(303) ]

(304)

(305)

(306)

(307)

(308) zonansów w sieci trakcyjnej. Zagadnienie rezonansów w sieci trakcyjnej jest szczególnie istotne przy wprowadzaniu rozruchu impulsowego w pojazdach trakcyjnych. (

(309)

(310)

(311)

(312)

(313)

(314) !

(315)

(316)

(317)

(318) X

(319)

(320)

(321) % X

(322)

(323)

(324)

(325)

(326)

(327)

(328) ]

(329). 2. ZJAWISKO REZONANSÓW W SIECI TRAKCYJNEJ W systemie pojazd trakcyjny – &

(330)

(331) – podstacja trakcyjna, pojazd i podstacja

(332)

(333)

(334)

(335) |

(336) X

(337)

(338) &

(339)

(340)

(341)

(342) X

(343)

(344) %

(345)

(346)

(347)

(348) %

(349) &

(350)

(351)

(352) !]

(353) @

(354)

(355) %

(356) %

(357) &

(358)

(359)

(360)

(361)

(362) >]. /]

(363) >]

(364) "

(365)

(366)

(367)

(368)

(369) - &

(370)

(371) - pojazd trakcyjny

(372) v3]. )

(373)

(374)

(375)

(376)

(377)

(378)

(379) ! ]

(380)

(381)

(382)

(383) %X

(384) w

(385)

(386) !

(387) # X

(388) !

(389)

(390)

(391)

(392)

(393)

(394) sieci trakcyjnej. C

(395)

(396)

(397)

(398) !

(399)

(400)

(401)

(402)

(403) %

(404) kowe:.

(405)

(406)

(407)

(408)

(409)

(410)

(411)

(412)

(413)

(414)

(415) eniach srk. wu wx wi wx. wi wt wu G0u C0 wt R0i L0. 23. (1). gdzie: R0 – rezystancja jednostkowa w :/km, L0 – &

(416)

(417)

(418) :X C0 – &

(419)

(420)

(421) X G0 – konduktancja jednostkowa w S/km.. Parametry jednostkowe R0, L0, C0, G0

(422)

(423)

(424)

(425)

(426)

(427) &

(428) z pomiarów. (

(429)

(430)

(431)

(432)

(433)

(434)

(435)

(436) ^_X

(437) ^_

(438)

(439)

(440)

(441)

(442) "X

(443) *

(444)

(445)

(446)

(447)

(448)

(449)

(450) !

(451) su, np. wi/wX

(452)

(453)

(454)

(455)

(456)

(457) *

(458)

(459)

(460) Z, a pochodnej

(461) !

(462) ! X

(463) ]

(464) wi/wx, odp

(465)

(466)

(467) *X

(468) !%

(469) &

(470) *

(471)

(472)

(473) #

(474)

(475)

(476)

(477) #

(478) ! ] (

(479)

(480)

(481)

(482)

(483)

(484) ^>_

(485)

(486)

(487)

(488)

(489)

(490)

(491) Y dU dx dI dx. Ro jZLo

(492) I Go jZCo

(493) U. (2). gdzie: Ro + jZLo = Zo –

(494)

(495)

(496) %

(497)

(498)

(499) :/km, Go + jZLo = Yo – admitancja zespolona jednostkowa poprzeczna linii w S/km.. 2.1. 2 7;6-1;'\X7\1-1";[}*68X9';-; $&\1-6*$-1&2{X @

(500)

(501)

(502) &

(503) wybranych punktach sieci trakcyjnej wykonano symu

(504)

(505) [4]. (

(506)

(507)

(508)

(509)

(510)

(511)

(512)

(513)

(514)

(515) czwórników typu 3, którego schemat przedstawiono na rysunku 2. (

(516)

(517) !

(518)

(519)

(520) /X

(521) X

(522) ;

(523) trakcyjnej oraz parame

(524)

(525)

(526)

(527)

(528)

(529) ! ]

(530) @

(531) %

(532)

(533)

(534)

(535)

(536)

(537) ]

(538) +

(539)

(540)

(541)

(542) parametrów jednostkowych (pomierzonych specjalnie dla tych celów, tablica 1):. Rys. 2. Model sieci trakcyjnej

(543) v3].

(544) 24. '

(545) G . Tablica 1 Parametry jednostkowe f [Hz]. 320 800 1600 3600 6000 9000. Parametry jednostkowe sieci trakcyjnej Ck [P PF/km] 1,64 1,55 1,8 1,8 1,8 2. Lk [mH/km] 0,4 0,8 0,84 0,8 0,68 0,65. Rk [: :/km] 2,42 3,62 4,53 3,94 10 15. Parametry jednostkowe kabla ! /4( / Ls Rs Cs [nF/km] [mH/km] [: :/km] 18 1,17 0,54 18 1,13 0,84 18 1,08 1,64 18 1,03 3,97 18 1,02 4 18 1,02 4,5. (

(546)

(547)

(548)

(549) |

(550)

(551) ';X

(552)

(553) !

(554) &

(555)

(556)

(557)

(558)

(559)

(560)

(561)

(562)

(563) !

(564) ]

(565)

(566) unku 3. przedstawiono uproszczony schemat modelu z zaznaczeniem punktów, w których wyzna

(567)

(568) &]. Rys.3. Uproszczony model sieci trakcyjnej

(569) vx. ( &

(570)

(571) !

(572)

(573)

(574)

(575)

(576)

(577)

(578)

(579) zamieszczonych w tablicy 1 w celu porównania otrzymanych wyników symulacyjnych z wynikami pomiarowymi. Wyniki otrzymane z symulacji zamieszczono w tablicy 2. Tablica 2 *(#4 / L.p. 1. 2. 3. 4. 5. 6.. f[Hz] 320 800 1600 3600 6000 9000. U1 [V] 3 km 3.14 7.84 17.71 27.16 26.58 15.41. U2 [V] 4 km 5.58 13.93 31.44 47.91 46.67 26.35. U3 [V] 5 km 8.02 19.99 45.09 68.2 65.54 35.74. U 4[V] 6 km 10.45 26.06 58.67 87.85 82.71 43.04.

(580)

(581)

(582)

(583)

(584)

(585)

(586)

(587)

(588)

(589)

(590) eniach srk. 25. 2.2. SYMULACJA REZONANSÓW W SIECI TRAKCYJNEJ W 9;0$26;-72*$-02;6&1;[-02 ODCINKA Na podstawie zbudowanego modelu

(591)

(592) !

(593)

(594) we R, L, C przeprowadzono obliczenia symulacyjne przy pomocy programu

(595)

(596) obwodów elektrycznych

(597)

(598) ;]

(599) $

(600)

(601) &

(602)

(603)

(604) 3

(605)

(606)

(607)

(608) X

(609) &

(610)

(611)

(612) oraz filtr podstacji. Schemat modelu przedstawiony jest na rysunku 4. Obliczenia symula

(613)

(614)

(615)

(616) #!

(617)

(618) ! Y z filtrami podstacji i bez filtrów; odcinek zasilany jednostronnie i dwustronnie;

(619)

(620) ^

(621) ^>'_

(622)

(623)

(624)

(625) ^=y30kHz)

(626)

(627)

(628)

(629) !

(630)

(631)

(632)

(633)

(634) !

(635) ]. /]

(636) ]

(637) $

(638)

(639)

(640) %

(641)

(642)

(643)

(644) vx. (

(645)

(646) X

(647) %

(648)

(649)

(650)

(651)

(652)

(653)

(654) d trakcyjny. +

(655)

(656)

(657)

(658)

(659) Y * &

(660) Y Lp = 1.75 mH Parametry filtru podstacji: C1f = 40 PF L1f = 0,44 mH RL1f = 0,072 : C2f = 90 PF L2f = 0,78 mH RL2f = 0,23 : C3f = 100 PF Parametry jednostkowe kabla zasilacza: Ck = 1,8 PF/km Lk = 0,8 mH/km Rk = 9,25 :/km Parametry jednostkowe sieci trakcyjnej: Cs = 18 nF/km Ls = 1,2 mH/km Rs = 5,6 :/km.

(661)

(662)

(663)

(664)

(665)

(666)

(667) - 8..

(668) 26. '

(669) G . /]

(670) ]

(671)

(672)

(673)

(674)

(675)

(676) #

(677) X

(678) |

(679)

(680)

(681)

(682) X

(683) #

(684)

(685) : [3]. /]

(686) []

(687)

(688)

(689)

(690)

(691)

(692)

(693) #

(694) X

(695) |

(696)

(697)

(698)

(699) X

(700) #

(701)

(702) czony : [3]. /]

(703) ]

(704)

(705)

(706)

(707)

(708)

(709)

(710) #

(711) X

(712) |

(713)

(714)

(715)

(716) X

(717) #

(718)

(719) : [3].

(720)

(721)

(722)

(723)

(724)

(725)

(726)

(727)

(728)

(729)

(730) eniach srk. 27. /]

(731) ]

(732)

(733)

(734)

(735)

(736)

(737)

(738) #

(739) X

(740) |

(741)

(742)

(743)

(744) X

(745) #

(746)

(747) X

(748)

(749)

(750) : [3]. C

(751)

(752)

(753) X

(754) %

(755)

(756)

(757)

(758)

(759)

(760) z

(761) #

(762)

(763)

(764)

(765)

(766)

(767)

(768)

(769) 7,2 kHz i 20,

(770) :X

(771)

(772)

(773)

(774) %

(775)

(776)

(777) >>,4 i 9,14 dla

(778)

(779)

(780)

(781)

(782) ,3 i 7,

(783)

(784)

(785)

(786)

(787) ]

(788) W przypadku konfiguracji jak %X

(789)

(790)

(791) #

(792)

(793)

(794)

(795)

(796) ,9 kHz, 9,0 kHz i 21,8 kHz, a

(797)

(798) %

(799)

(800)

(801) >,2, 9,9 i 11,

(802)

(803)

(804)

(805)

(806)

(807)

(808) >=]X

(809) ,5 i 10,4

(810)

(811)

(812)

(813) ]

(814) @

(815)

(816)

(817)

(818)

(819)

(820) #

(821)

(822)

(823)

(824)

(825)

(826) &

(827)

(828) ,2 kHz dla

(829)

(830)

(831) ]

(832) (

(833)

(834) #!

(835)

(836) %X

(837)

(838) iu #

(839)

(840)

(841)

(842)

(843)

(844)

(845)

(846) ,2 kHz i 16,

(847) :X

(848)

(849) %

(850)

(851)

(852) ]

(853)

(854) <]>

(855)

(856)

(857)

(858)

(859) ka oraz 7,4 i 9,

(860)

(861)

(862)

(863)

(864) ] ;

(865)

(866) %

(867)

(868)

(869)

(870)

(871) !

(872)

(873)

(874)

(875)

(876) %

(877) ]

(878)

(879)

(880) X

(881)

(882)

(883)

(884)

(885)

(886) !

(887)

(888)

(889)

(890)

(891)

(892)

(893)

(894)

(895) -9,4 kHz

(896)

(897) ,2 kHz. Natom

(898)

(899)

(900)

(901)

(902)

(903)

(904) do 13,

(905) :

(906)

(907)

(908)

(909)

(910) >,2-13,6 kHz.. 2.3. "2;$\'"$*6|-*\1;&;2 7;6-{

(911)

(912)

(913)

(914) !

(915)

(916)

(917) ! ]

(918) G

(919) &

(920)

(921)

(922)

(923)

(924)

(925)

(926) !

(927) ===

(928) ]

(929) (

(930)

(931)

(932)

(933)

(934)

(935)

(936)

(937)

(938)

(939)

(940) !

(941)

(942)

(943)

(944)

(945) !

(946) - ]

(947)

(948)

(949) !

(950)

(951)

(952) ! !

(953)

(954)

(955)

(956) ^!_

(957)

(958)

(959) ^_]

(960) (%

(961) !

(962)

(963)

(964)

(965)

(966)

(967) X

(968)

(969) %

(970)

(971) &

(972)

(973)

(974)

(975).

(976) 28. '

(977) G .

(978)

(979)

(980)

(981) ]

(982) ,

(983)

(984)

(985)

(986)

(987) #

(988)

(989)

(990) !

(991) ^ ! _]

(992). 2.3.1. Wy

(993) 4+4na torze # !ym w 9/odzie (

(994)

(995) #

(996) X

(997)

(998)

(999)

(1000)

(1001) X

(1002)

(1003) %

(1004)

(1005)

(1006)

(1007)

(1008)

(1009) #

(1010)

(1011) %X

(1012) !

(1013)

(1014) X

(1015) dcinka sieci trakcyjnej. C

(1016)

(1017)

(1018)

(1019)

(1020)

(1021)

(1022)

(1023) >]=]

(1024) @! &

(1025) !

(1026) d

(1027)

(1028)

(1029) ]=

(1030) ] Wyniki pomiarów przedstawiono w tablicy 3. Tablica 3 *

(1031) 4+4

(1032) / # !9/

(1033) 5) L.p . 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. f [Hz] 90 320 800 1600 3600 6000 9000 12000 16000 20000. U [V] 4,1 13,2 32,9 75 120 90 43,2 24,5 11,1 6,8. I [A] 1 1 1 0,95 0,2 1 1 1 1 1. U’ [V] 2,42 7,7 19 43,5 74 62 35,5 28,1 26,1 31,9. Przedstawione po %

(1034)

(1035)

(1036) %

(1037) &

(1038)

(1039)

(1040)

(1041)

(1042)

(1043)

(1044) %

(1045)

(1046) ]

(1047) C

(1048)

(1049) !

(1050) X

(1051) %

(1052)

(1053)

(1054) %

(1055)

(1056)

(1057) ]

(1058) /%

(1059)

(1060)

(1061) =X

(1062)

(1063) X ]

(1064) (

(1065)

(1066)

(1067)

(1068) [==

(1069) :

(1070) !

(1071)

(1072)

(1073)

(1074) ^

(1075)

(1076)

(1077)

(1078) >= _

(1079)

(1080) !

(1081)

(1082) &

(1083)

(1084) !

(1085)

(1086)

(1087)

(1088) !

(1089)

(1090) ]. 2.3.2. *

(1091) 4+4 !( # ! /w 9/odzie

(1092)

(1093) i

(1094) przeprowadzono przy zwarciu sieci jezdnej

(1095) !

(1096) <X

(1097)

(1098) od miejsca zwarcia. C

(1099)

(1100)

(1101)

(1102)

(1103)

(1104)

(1105)

(1106) >]=]

(1107) @! &

(1108) !

(1109)

(1110)

(1111)

(1112) ,

(1113) ]

(1114) (

(1115)

(1116) X

(1117)

(1118) #

(1119) X

(1120) I2

(1121)

(1122)

(1123)

(1124)

(1125) "¡

(1126)

(1127)

(1128) ]<==]

(1129) (

(1130)

(1131) no w tablicy 4..

(1132)

(1133)

(1134)

(1135)

(1136)

(1137)

(1138)

(1139)

(1140)

(1141)

(1142) eniach srk. 29. Tablica 4 *

(1143) 4+4 !

(1144) / # ! /w 9/dzie L.p. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.. f [Hz] 90 190 320 600 800 1200 1600 2400 3600 4800 5000 6000 7200 9000 12000 16000 18000 20000 23000 25000 27000 30000. U [V] 4,3 8,3 13,9 26 35 57 86 136 140 113 98 93 63 41,5 21 11,5 6,9 7,3 15,2 26 26,5 20. I [A] 1 1 1 1 1 1 1 0,7 0,7 0,7 0,7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. U’ [V] 2,27 3,96 6,32 11,61 15,69 26,4 39,3 62,1 68,5 58,2 51,5 51,5 39,3 30,2 25,3 24,2 26 31,2 60,2 183,8 32,2 39,6. I2 [A] 1,03 1,03 1,04 1,07 1,1 1,21 1,38 1,46 1,075 0,73 0,61 0,51 0,33 0,21 0,13 0,1 0,1 0,11 0,22 0,71 0,13 0,115. Tablica

(1145)

(1146)

(1147)

(1148)

(1149)

(1150)

(1151)

(1152)

(1153)

(1154)

(1155)

(1156)

(1157) % !

(1158)

(1159) #

(1160) /f = 186,7 :. Tablica 5 "4 +4(

(1161)

(1162) ;2

(1163) (

(1164) 5 / ( fa!$f = 186,7 : L.p. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11. 12.. f [Hz] 140 280 560 800 1300 2100 2700 3400 4800 5600 7000 9200. U [V] 230 29,5 150 215 230 265 300 315 285 250 190 145. I [A] 1,14 1,5 0,74 1,02 1,0 1,02 1,04 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0. I2 [A] 1,16 0,156 0,76 1,08 1,1 1,16 1,24 1,22 1,08 0,96 0,8 0,72.

(1165)

(1166)

(1167)

(1168)

(1169) , oraz przeanalizowanej literatury [2, 3, 5, 6, 7, 9, 10] %

(1170) &X

(1171) %:.

(1172) 30. '

(1173) G .

(1174)

(1175)

(1176)

(1177) !

(1178) ,

(1179)

(1180) %

(1181)

(1182) &

(1183)

(1184)

(1185) !X

(1186)

(1187)

(1188)

(1189)

(1190) %

(1191) % &

(1192)

(1193)

(1194) !

(1195)

(1196)

(1197)

(1198)