Системы электроснабжения Ж/Д транспорта, разработанные и построенные в середине прошлого века предусматривают питание нетяговых потребителей (устройств СЦБ, систем управления и др.) с общей шины тяговой подстанции. На электрифицированных железных дорогах СССР было принято устанавливать на тяговых подстанциях для тяговых и не тяговых потребителей единый мощный силовой трёхфазный трансформатор. В результате на КЭ для нетяговых потребителей влияют все режимы тяги, работа выпрямительных агрегатов электровозов и выпрямительно-инверторных агрегатов подстанций. По воздействию на КЭ в энергосистеме тяговая сеть сопоставима только с дуговыми сталеплавильными печами. Традиционные решения вновь и вновь повторяются в проектах, несмотря на опыт эксплуатации, изменение нормативной базы, экономических реалий и альтернативные решения в мировом опыте.
В первую очередь проблемы с КЭ возникают на дорогах с электротягой на переменном токе на фидерах ДПР 25 кВ, напрямую подключённых на шины с контактной сетью и на дорогах постоянного тока на фидерах продольного электроснабжения 6(10) кВ, подключённых на шины с выпрямительно-инверторными агрегатами. Как правило, в сети имеют место:

• потоки реактивной энергии;
• броски и провалы напряжения;
• протекание токов высших гармоник;
• перекос фаз и отклонение частоты;
• несимметрия напряжения по обратной и нулевой последовательностям;
• искажение формы напряжения и др.

Эти явления приводят к:

• увеличению расхода и потерям электроэнергии;
• работе электрооборудования в режиме перегрузки;
• снижению уровня надежности работы электрооборудования;
• появлению дополнительных потерь в электрических машинах, трансформаторах и сетях;
• нарушениям правильной работы устройств автоматики, телемеханики и СЦБ;
• затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов;
• сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов;
• ускорению старения изоляции кабелей;
• увеличению погрешности электроизмерительных приборов (до 10%) и др.

Кроме перечисленных выше негативных явлений, в сети электроснабжения имеются импульсные перенапряжения и ВЧ-помехи, которые приводят к:

• повреждениям электронных систем, телекоммуникационных устройств, оборудования, компьютеров;
• ошибкам или сбоям программ, приводящим к потерям важных данных;
• ложным срабатываниям защит;
• неправильной работе микропроцессорного оборудования (например, системы управления турникетами) и др.

Введение межгосударственного ГОСТ 13109-97 («… Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения») в условиях экономики стремящейся к рыночной для железной дороги означает всё большее ужесточение взаимных требований между поставщиком электроэнергии и потребителем. В частности выясняется, что энергосистему совершенно не удовлетворяет КЭ полученной от инверторных агрегатов тяговых подстанций, а решение проблемы КЭ для СЦБ находится в зачаточном состоянии и требует кардинальных решений.
Известны случаи, когда из-за вносимых тяговой подстанцией негативных воздействий Сетевая компания (или энергосбытовая компания), поставляющая электроэнергию на эту тяговую ПС не может сертифицировать электроэнергию и/или поступают жалобы от нетяговых потребителей электроэнергии. Иногда такие жалобы доходят и до судебных разбирательств.
На зарубежных железных дорогах простота наших систем не находит понимания и тяговую сеть переменного тока 50 Гц принято питать от специальных однофазных трансформаторов, а нетяговые потребители от отдельных источников 10 кВ или 20 кВ. На железных дорогах Германии, для исключения влияния несимметрии тяги на прочих потребителей и на энергосистему, питание контактной сети с частотой 16 2/3 Гц осуществляется от громадных электромашинных преобразователей с трёхфазной симметричной первичной обмоткой.

Наша Компания для решения вышеописанных проблем предлагает пойти по пути Чешских железных дорог, где на тяговых подстанциях устанавливается фильтро-компенсирующее оборудование, работа которого основана на принципе декомпенсирования реактивного тока ёмкостного характера из конденсаторов, установленных, как правило, в фильтрах высших гармоник.

Данное оборудование обеспечивает:

• плавное и быстрое управление реактивной мощностью;
• фильтрацию более высших гармонических составляющих;
• возможность индивидуального управления каждой фазой отдельно;
• устранение несимметричности сети.

Более подробно ФКО и другое оборудования для Ж/Д транспорта, предлагаемое нашей Компанией, описаны в разделе «Оборудование».

Резюме

I Для действительно эффективного решения вышеописанных проблем, на первом этапе, необходимо провести экспертизу электрической схемы, режимов её работы, определить фактические и допустимые вклады в уровень ПКЭ.

II На втором этапе специалистами нашей компании разрабатываются конкретные мероприятия для улучшения ПКЭ, разрабатываются технические требования к фильтро-компенсирующему оборудованию и определяются оптимальные места его подключения.

III Для Заказчика очень важно, чтобы разработанные мероприятия, после внедрения, принесли требуемый результат. Правильно когда фирма, разработавшая мероприятия их же и внедряет, потому как Заказчику потом есть с кого спросить. Поэтому на следующем этапе наша Компания предлагает взять на себя внедрение разработанных мероприятий.

IV После внедрения специалисты нашей Компании вместе с представителями Заказчика контролируют показатели качества электроэнергии на соответствие заданным значениям.