Целью исследования является анализ резонансных режимов в электроэнергетических системах с тяговой нагрузкой, а также изучение взаимного влияния тяговой сети и сети внешнего электроснабжения. Одной из основных причин ухудшения качества электроэнергии в сетях высокого напряжения являются мощные нелинейные нагрузки. К числу таких нагрузок относятся системы тягового электроснабжения, значительное влияние они оказывают на системы электроснабжения с малой мощностью короткого замыкания. Рассмотрена имитационная модель системы электроснабжения с тяговой нагрузкой, реализованная в программном комплексе Matlab. С помощью предложенной модели исследовано влияние на резонансные режимы различных параметров системы электроснабжения, в том числе длину линий, мощность короткого замыкания системы внешнего электроснабжения, а также спектральный состав токов электроподвижного состава на степень искажения напряжений в тяговой и внешней сетях. Получены аналитические выражения, позволяющие определить частоты резонансов системы «внешняя сеть - тяговый трансформатор - тяговая сеть». С помощью имитационной модели проведен анализ резонансных режимов в системе электроснабжения, включающей тяговую сеть переменного тока и внешнюю сеть. Показано, что причиной искажений напряжения в системах электроснабжения с тяговой нагрузкой являются несинусоидальные токи и резонансные режимы тяговой сети, возникающие в системе внешнего электроснабжения. При исследовании резонансных режимов систему тягового электроснабжения и внешнюю сеть следует рассматривать как единую систему. Ее частотные характеристики имеют резонансные максимумы, частота и амплитуда которых зависят как от параметров тяговой сети, так и параметров систем внешнего электроснабжения.
This research aims to investigate resonant modes in electric power systems with a traction load, as well as to study the cross-effect of the traction network and the external power supply network. Powerful non-linear loads represent one of the major reasons for the deterioration of the quality of electricity in high voltage networks. Among these loads are traction power supply systems, which have a significant effect on power supply systems with low values of the short circuit power. In the present study, a Matlab simulation model of a power supply system with a traction load was developed in order to investigate the effect of various parameters of the power supply system, such as the line length and the short circuit power of the external power supply system, on the resonant modes. Additionally, the effect of the spectral composition of currents in electric vehicles on the degree of voltage distortion in the traction and external networks was considered. Analytical expressions were obtained for the resonance frequencies in the "external network - traction transformer - traction network" system. Using the developed simulation model, an analysis of the resonant modes in the power supply system comprising a traction AC network and an external network was carried out. It is shown that voltage distortions in power supply systems with a traction load result from non-sinusoidal currents and the resonant modes of the traction network emerging in the external power supply system. When studying resonant modes, the traction power supply system and the external network should be considered as a single system. The frequency response characteristics of this system have resonance maxima, the frequency and amplitude of which depend on the parameters of both the traction network and the external power supply system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.