Моделирование электромагнитных полей тяговых сетей с учетом металлических конструкций портального типа

Моделирование электромагнитных полей тяговых сетей с учетом металлических конструкций портального типа

Автор: Крюков А. В., Суслов К. В., Воронина Е. В.

Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu

Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации

Статья в выпуске: 7 т.17, 2024 года.

Бесплатный доступ

Объекты транспортной электроэнергетики создают в окружающем их пространстве значительные уровни электромагнитных полей (ЭМП), оказывающие негативные воздействия на персонал, природную среду и электронное оборудование. Для их снижения применяются различные мероприятия, рациональный выбор которых в современных условиях должен осуществляться на основе компьютерного моделирования. Для его проведения необходима разработка цифровых моделей, обеспечивающих адекватное определение ЭМП. Пролеты между опорами поля, создаваемые тяговыми сетями (ТС), имеют плоскопараллельный характер, и для расчета их напряженностей разработаны эффективные методы и средства. Однако вблизи металлических опор и других проводящих сооружений задача моделирования ЭМП существенно усложняется вследствие того, что поле в этом случае становится трехмерным. Анализ публикаций, посвященных расчетам ЭМП ТС, показал, что методы определения ЭМП вблизи металлических конструкций в рассмотренных работах не описаны. Для решения этой задачи могут применяться алгоритмы, основанные на использовании мультифазного представления систем тягового электроснабжения и реализованные в программном комплексе Fazonord. В статье представлены результаты разработки цифровых моделей для определения ЭМП вблизи жестких поперечин, широко применяемых на перегонах и многопутных ТС железнодорожных станций. Рассматривались два режима работы ТС: нормальный, нагрузочный и короткого замыкания. По результатам моделирования получены зависимости амплитуд напряженностей ЭМП от координат осей, проходящих вдоль трассы дороги и перпендикулярно ей. Кроме того, построены объемные диаграммы, позволяющие анализировать распределение ЭМП в пространстве. Результаты проведенных исследований показали, что представленная методика позволяет осуществлять учет влияния металлических конструкций при моделировании ЭМП тяговых сетей. Она может использоваться на практике при разработке мероприятий по улучшению условий электромагнитной безопасности.

Еще

Тяговые сети переменного тока, электромагнитные поля, учет проводящих конструкций, аварийные режимы, моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/146282953

IDR: 146282953

Список литературы Моделирование электромагнитных полей тяговых сетей с учетом металлических конструкций портального типа

  • Blake Levit B. Electromagnetic Fields: A Consumer's Guide to the Issues and How to Protect Ourselves. iUniverse. 462.
  • Buyakova N. V.,, Zakaryukin V. P., Seredkin D. A. Simulation of Electromagnetic Fields Generated by Overhead Power Lines and Railroad Traction Networks. Energy Systems Research, 2021, 4(2), 70–88.
  • Bulatov Yu., Kryukov A., Suslov K., Lombardi P., Komarnicki P. A cyber-physical approach to control and management of railway power supply systems. International Scientific and Practical Conference “Young Engineers of the Fuel and Energy Complex: Developing the Energy Agenda of the Future’ (EAF 2021), Dec. 10–11, 2022, St. Petersburg, Russia. Atlantis Press, 2022. 116–125.
  • Микаэльян Е. Ю., Черных В. Н. Исследование электромагнитных полей участка железной дороги переменного тока. Инженерный вестник Дона. 2019. 8(59). EDN ZZDXHO [Mikaelian, E. Y. Investigation of electromagnetic fields of an alternating current railway section. E. Y. Mikaelian, V. N. Chernykh. Engineering Bulletin of the Don. 2019. 8(59). EDN ZZDXHO (In Rus.)].
  • Apollonskii S. M. and Gorsky A. N. Calculation of electric and magnetic field strengths produced by a direct current traction network. IEEE EUROCON 2009, St. Petersburg, Russia, 2009, 873–880, doi: 10.1109/EURCON.2009.5167737.
  • Oancea C. D., Calin F. and Golea V. On the Electromagnetic Field in the Surrounding Area of Railway Equipment and Installations. 2019 International Conference on Electromechanical and Energy Systems (SIELMEN), Craiova, Romania, 2019, 1–5, doi: 10.1109/SIELMEN.2019.8905871.
  • Zhang L., Zhu Y., Chen S. and Zhang D. Simulation and Analysis for Electromagnetic Environment of Traction Network. 2021 XXXIVth General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science (URSI GASS), Rome, Italy, 2021, 1–4, doi: 10.23919/URSIGASS 51995.2021.9560338.
  • Lu N., Zhu F., Yang C., Yang Y., Lu H. and Wang Z. The Research on Electromagnetic Emission of Traction Network With Short-Circuit Current Pulse. IEEE Transactions on Transportation Electrification, June 2022, 8(2), 2029–2036, doi: 10.1109/TTE.2021.3115578.
  • Lu N., Zhu F., Yang C., Yang Y., Lu H. and Wang Z. «The Research on Electromagnetic Emission of Traction Network With Short-Circuit Current Pulse,». In: IEEE Transactions on Transportation Electrification, June 2022, 8(2), 2029–2036, doi: 10.1109/TTE.2021.3115578.
  • Kuznetsov K. and Zakirova A. «Systems and Devices for Protection of Personnel Against Electromagnetic Fields». 2019 International Russian Automation Conference (RusAutoCon), Sochi, Russia, 2019, 1–5, doi: 10.1109/RUSAUTOCON.2019.8867806.
  • Kuznetsov K., Zakirova A. and Averyanov U. «Specific energy of 50 Hz electromagnetic field». 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), St. Petersburg, Russia, 2017, 1–4, doi: 10.1109/ICIEAM.2017.8076222.
  • Kim J. H., Yoon H. -J., Kim D.-H. and Cho B.-K. «Effects of Magnetic Fields Around Contact Lines on Magnetometers». In: IEEE Access, 2020, 8, 132397–132403, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3009948.
  • Serdiuk T., Ansari H. T. and Rodica B. «Electromagnetic Influence of AC Traction Network on the Railway Communication Lines». 2022 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility & Signal/Power Integrity (EMCSI), Spokane, WA, USA, 2022, 326–329, doi: 10.1109/EMCSI39492.2022.9889435.
  • Ali Rachedi B., Babouri A., Berrouk F. A study of electromagnetic field generated by high voltage lines using Comsol Multiphysics. 2014 International Conference on Electrical Sciences and Technologies in Maghreb (CISTEM), Nov. 03–06, 2014, Tunis, Tunisia: IEEE, 2014. DOI: 10.1109/CISTEM.2014.7076989.
  • Al Dhalaan S. M., Elhirbawy M. A. A quantitative study of the electromagnetic field coupling between electric power transmission line and railway. CCECE 2003 — Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. Toward a Caring and Humane Technology, May 04–07, 2003, Montreal, QC, Canada: IEEE, 2003. 1. 431–434. DOI: 10.1109/CCECE.2003.1226432.
  • Xu L., Li Y., Yu J. X., Hou, An C. Research on electric field of high-voltage transmission line power frequency. proc. 2006 International Conference on Power System Technology, Oct. 22–26., 2006, Chongqing, China: IEEE, 2006. 1–4. DOI: 10.1109/ICPST.2006.321493.
  • Закарюкин В. П., Крюков А. В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2005. 273 [Zakaryukin V. P., Kryukov A. V. Complex symmetric modes of electrical systems. Irkutsk: Publishing house of Irkut. Unita, 2005. 273 (In Rus.)].
  • Закарюкин В. П., Крюков А. В. Моделирование электромагнитных полей, создаваемых системой коротких токоведущих частей [Modeling of electromagnetic fields generated by a system of short current-carrying parts]. System analysis and mathematical modeling. 2021. 2. 145–163.
  • Закарюкин В. П., Крюков А. В., Воронина Е. В. Моделирование электромагнитных полей тяговой сети 25 кВ с учетом металлических конструкций портального типа. Известия Транссиба. 2024. 1(57). 131–141. [Zakaryukin V. P., Kryukov A. V., Voronina E. V. Modeling of electromagnetic fields of a 25 kV traction network taking into account portal-type metal structures. Izvestiya Transsib. 2024. 1(57). 131–141. (In Rus.)].
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp