[журнал Локомотив] [12-1997] Дороги Восточной Сибири расширяют использование рекуперации

Дороги Восточной Сибири расширяют использование рекуперации

В планах развития российских железных дорог предусмотрена электрификация дорог в основном на переменном токе. Такая система электрической тяги имеет очевидные преимущества электроснабжения.



Плавное регулирование напряжения на зажимах электродвигателей в режимах тяги и рекуперативного торможения улучшает тяговые свойства локомотивов. Это одно из основных преимуществ электропод-вижного состава переменного тока.



В настоящее время в России — более 600 электровозов переменного тока с тиристорными преобразовательными установками, оборудованных устройствами рекуперативного торможения: ВЛ85 — около 270 ед., ВЛ80Р — 360 и ВЛ65 — 25. Этими электровозами в целом на тягу поездов расходуется примерно 1,5 млрд. кВт ч электроэнергии в год. Рекуперация — главное средство экономии энергии. Каждый процент сэкономленной энергии в год составляет 15 млн. кВт-ч.



Такого количества электричества хватило бы на электроснабжение в течение года 12500 квартир (около 40 тысяч жителей) в расчете расхода по 80 — 120 кВт-ч на семью ежемесячно. Рекуперативное торможение в зависимости от профиля пути и организации движения поездов может обеспечить возврат до 25 % энергии, расходуемой на тягу. Отсюда видна эффективность рекуперации и необходимость расширения ее использования.



Совместно со специалистами депо в 1991 — 1992 гг. были выявлены причины неполного использования рекуперативного торможения в депо Абакан, Иланская, Северобай-кальск, Вихоревка, Нижнеудинск. На основе результатов анализа полученных материалов были разработаны «Инструктивные указания по расширению применения рекуперативного торможения на электровозах переменного тока ВЛ80Р, ВЛ85, и ВЛ65», которые после утверждения ЦТ МПС разосланы по дорогам.



Использование рекомендаций Инструктивных указаний не требует дополнительных затрат ни на модернизацию каких-либо устройств, ни на проведение организационных мероприятий, ни на дополнительное обслуживание электровозов. Поэтому результаты их внедрения не замедлили сказаться.



Как обычно, начали расширять использование рекуперации на Красноярской дороге, которая по существу является первой электрифицированной на переменном токе и всегда активно совершенствовала устройства и эксплуатацию подвижного состава переменного тока. Улучшение показателей работы локомотивов в режиме рекуперации началось с 1993 г. в депо Абакан и Иланская, а затем на Восточно-Сибирской дороге.



Эффективность использования рекуперативного торможения количественно оценивается отношением возвращенной электроэнергии при рекуперации к энергии, израсходованной на тягу, — процентом рекуперации. Особенно заметно средние ежемесячные и годовые проценты рекуперации стали увеличиваться на электровозах депо Иланская (в 1995 г. до 12,8 % и в 1996 г. до 15 %), в депо Абакан (в 1995 г. до 12,2 и в 1996 г. до 12 - 14 %, см. рис. 1). В мае 1996 г. на электровозах ВЛ85 депо Иланская средний возврат энергии при рекуперации достиг 18,1 %.



В экспериментальной поездке 23.08.96 г. электровоза ВЛ85-155 с поездом массой 3500 т. электронный измерительновычислительный комплекс зафиксировал расход на тягу 3595 + 3611 = 7206 кВт-ч и возврат при рекуперации 956 + 925 = 1881 кВт-ч,

что составило 26% от энергии, затраченной на тягу.



Анализ отчетов по расходу энергии на тягу показывает, что для расширения рекуперации даже на Красноярской дороге, имеющей лучшие показатели, есть возможности. Для примера рассмотрим результаты использования рекуперации на локомотивах депо Абакан в марте 1996 г.



Так, больше 50 % электровозов ВЛ85 имели средний процент рекуперации от 12 до 16. В то же время 10 % локомотивов имели средний процент от 8 до 12, а 10 % электровозов — еще ниже, от 4 до 8. На каждый локомотив в течение месяца при «неприкрепленной езде» попадают бригады в равной мере и с меньшим опытом, и с большим. Бригады работают на одних и тех же плечах. Поэтому широкий разброс средних процентов рекуперации свидетельствует о неодинаковой подготовленности устройств рекуперации на электровозах. В депо есть локомотивы со средним процентом рекуперации 16 — 24. По параметрам регулировки этих электровозов следует настроить и те, у которых возврат энергии ниже.



На локомотивах депо Нижнеудинск, Вихоревка (см. рисунок), после 1992 г. возврат энергии при рекуперации также стал увеличиваться до 7 — 8 %. Однако там дальнейшее расширение использования рекуперации в значительной мере сдерживается тем, что в местной инструкции Восточно-Сибирской дороги запрещается применение рекуперативного торможения при наличии в составе поезда порожних и малозагруженных вагонов. В то же время во «Временных методических указаниях по обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины» ЦД-ЦТ-ЦП/4805 и в «Инструктивных указаниях по расширению применения рекуперативного торможения...» допускается торможение локомотивом с ограниченными силами и при порожних вагонах в составе.

Что касается распределения процента рекуперации на электровозах ВЛ85, то основная часть этих локомотивов депо Нижнеудинск (более 90 % парка) имела в марте 1996 г. средний процент рекуперации от 4 до 12. Наличия электровозов, требующих дополнительной подрегулировки рекуперативных устройств, не обнаружено.



Как и раньше, недостаточно используется рекуперативное торможение на Байкало-Амурской дороге. В депо Северобайкальск процент рекуперации в конце 1995 г. даже уменьшился до 2. Объясняется это тем, что машинисты не применяют электрическое торможение в двух третях поездов. Отсутствует заинтересованность машинистов в применении рекуперации и они не несут ответственности за неприменение рекуперативного торможения, чему способствует местная инструкция, запрещающая применение рекуперации при наличии в составе поезда порожних и малозагруженных вагонов.



Профиль пути на трех тяговых плечах Северобайкальского отделения дороги имеет протяженные спуски крутизной до 18 %о, обеспечивающие возможность эффективного использования рекуперативного торможения. На участках с таким профилем, как показывает опыт, возврат энергии при рекуперации может достигать 25 — 30 %.



Анализ маршрутов машиниста по поездкам электровозов на Северобайкальском отделении показал, что наибольшее число поездок с рекуперацией бывает на тяговом плече Лена — Киренга с перевалом на станции Чудничный. Процент рекуперации в отдельных поездках на этом плече в несколько раз превышает средний процент по депо. Например, 07.10.94 г. трехсекционный локомотив ВЛ85-151/ 152 с составом 4080 т при рекуперации возвратил 13,2 % энергии. Все три секции в тяге работали примерно одинаково, потребив по 5000 кВт-ч



При рекуперации одну секцию отключали. Оставшиеся в работе секции возвратили энергию 1030 и 950 кВт-ч. На этом же плече 08.10.94 г. три секции электровоза ВЛ85-095/096 с поездом 2515 т при рекуперации возвратили 470, 460 и 490 кВт-ч, что составляет 11,5 % от энергии, затраченной на тягу. В рассмотренных поездках за октябрь 1994 г. наибольший процент рекуперации — 19,7 — был 16.10.94 г. на локомотиве ВЛ85-097/096 с составом массой 2606 т на плече Киренга — Лена. В режиме рекуперации три секции возвратили 800, 750 и 490 кВт-ч энергии. Но это

только отдельные поездки на северобайкальских электровозах. Средний же процент рекуперации недопустимо низок.



Приведенные результаты показывают возможность существенного увеличения возврата энергии на локомотивах депо Северобайкальск, если использовать рекомендации Инструктивных указаний и применять рекуперацию во всех случаях, когда необходимо торможение.



Двухсекционные электровозы ВЛ85 без подталкивающих локомотивов используют для вождения поездов на равнинном плече Северобайкальск — Новый Уоян и с толкачами на плече Новый Уоян — Такси-мо. На спусках толкачи работают в режиме рекуперации. На плече Так-симо — Новый Уоян процент рекуперации на электровозах-толкачах высокий, в отдельных поездках достигает 35 %.



В депо Карталы Южно-Уральской дороги работают 5 электровозов ВЛ85. Процент рекуперации невысок, 2 — 3 %, что в значительной степени определяется равнинным профилем пути.



На электровозах ВЛ80Р депо Нижнеудинск процент рекуперации ниже, чем на локомотивах ВЛ85. В какой-то мере это можно объяснить тем, что регулирование режима рекуперации на этих электровозах сложнее, чем на локомотивах ВЛ85. В настоящее время проводится модернизация системы управления режимом рекуперации с тем, чтббы управление осуществлялось так же, как на электровозах ВЛ85 — одной рукояткой.



Следует подчеркнуть, что в настоящее время учёные ВНИИЖТа проводят работу не по внедрению рекуперативного торможения, а по расширению его использования. Для оценки технико-экономической эффективности расширения применения рекуперативного торможения на грузовых электровозах переменного тока за 1993 и 1994 гг. на Красноярской и Восточно-Сибирской дорогах по отношению к 1992 г. приняли упрощающие расчет условия.



Для этого предположили, что если бы работы по расширению применения рекуперативного торможения не проводились, то процент рекуперации оставался бы на уровне 1992 г. Расходы энергии на тягу поездов в 1993 г. приняли такими же, как и в 1994 г. Исходными данными для расчета являлся фактический расход энергии на тягу поездов (с учетом рекуперации) электровозами

ВЛ80Р и ВЛ85 на Красноярской и Восточно-Сибирской дорогах, взятый из отчетных данных форм ТХО-9 и ТХО-2 за 1994 г.



Полученные результаты расчета по экономии энергии электровозами переменного тока от расширения использования рекуперации 67,1 млн. кВт-ч на Красноярской дороге и 16,6 млн. кВт-ч на Восточно-Сибирской учитывают не всю возвращенную энергию при рекуперации, а лишь часть — полученную от прироста процента рекуперации по сравнению с 1992 г. Вся возвращенная при рекуперации энергия в 1993 и 1994 гг. была больше на величину экономии энергии, полученной в 1992 г.



В дополнение можно отметить, что поскольку трансформатор тока для счетчика энергии рекуперации установлен в цепи первичной обмотки силового трансформатора электровоза, то он учитывает только ту часть энергии рекуперации, которая возвращается в контактную сеть, и не учитывает часть энергии рекуперации, расходуемую двигателями вентиляторов, компрессоров, отоплением кабин и другими собственными нуждами локомотива. Как показывают расчеты, с учетом этой доли реальный процент рекуперации больше полученного по показаниям счетчика на 1 — 2 %. Соответственно и фактическая эффективность расширения применения рекуперативного торможения всегда выше, чем получается по замерам счетчиков электровозов.



Таким образом, рекуперативное торможение на грузовых электровозах переменного тока очень эффективно. Оно обеспечивает значительную экономию электроэнергии на тягу грузовых поездов. Внедрение «Инструктивных указаний по расширению применения рекуперативного торможения...» N° ЦТН-7 дало ощутимые результаты. Руководствоваться ими следует и на Восточно-Сибирской дороге и, в первую очередь, на Северобайкальском отделении, где процент рекуперации по-прежнему недопустимо низок. Кроме того, хотелось бы заинтересовать машинистов в применении рекуперативного торможения, привлечь их к ответственности за неприменение рекуперации, откорректировать местную инструкцию машинистов по применению рекуперативного торможения.



Канд. техн. наук Б.Н. РЕБРИК, ВНИИЖТ