بررسی اثر فاصله قطار از پست برق TSS بر افت ولتاژ شبکه OCS در متروهای شهری و راهکارهای بهبود توزیع توان

شبکه تغذیه کشش الکتریکی یکی از مهم ترین زیرسامانه های انرژی در متروهای شهری است و وظیفه تامین توان مورد نیاز قطارها را در شرایط مختلف بهره برداری بر عهده دارد. در سیستم های کشش جریان مستقیم، به ویژه شبکه های ۱۵۰۰ولت DC، فاصله قطار از پست برق کشش یا TSS یکی از عوامل مهم تعیین کننده مقدار ولتاژ در نقطه تغذیه قطار است. با افزایش فاصله قطار از TSS، مسیر عبور جریان در شبکه تماس و مدار برگشت افزایش یافته و امپدانس موثر مسیر نیز بیشتر می شود. در نتیجه، در هنگام شتاب گیری و افزایش توان کششی، افت ولتاژ در محل قطار افزایش پیدا می کند. این مسئله در شرایطی که قطار در فاصله زیادی از TSS قرار داشته باشد یا چند قطار به صورت همزمان در یک ناحیه تغذیه در حال شتاب گیری باشند، اهمیت بیشتری پیدا می کند. افت بیش از حد ولتاژ علاوه بر کاهش کیفیت تغذیه، می تواند موجب افزایش جریان کششی، محدود شدن توان قابل دریافت قطار، افزایش تلفات شبکه و در شرایط شدید کاهش توانایی قطار در شتاب گیری شود. مطالعات مربوط به شبکه های DC مترو نیز نشان داده اند که موقعیت قطار نسبت به پست های تغذیه و میزان توان مصرفی آن اثر مستقیمی بر ولتاژ نقطه اتصال قطار دارد. در این مقاله ابتدا رابطه میان فاصله قطار از TSS، امپدانس مسیر، جریان کششی و افت ولتاژ بررسی شده و سپس رفتار شبکه در شرایط مختلف بارگذاری تحلیل می شود. در ادامه یک مدل مطالعاتی از شبکه کشش ۱۵۰۰V DC شامل TSS، خط تماس، مدار برگشت ریل و قطار متحرک در محیط MATLAB/Simulink ارائه شده و اثر تغییر فاصله قطار و توان مصرفی بر ولتاژ قطار مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین راهکارهایی شامل بهینه سازی فاصله و آرایش TSSها، استفاده از تغذیه دوطرفه، بهبود سطح مقطع و مشخصات هادی ها، تنظیم مناسب ولتاژ تغذیه، استفاده از سیستم های ذخیره ساز انرژی در کنار شبکه کشش و مدیریت توان قطارها مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج نشان می دهد که فاصله قطار از TSS به تنهایی یک پارامتر هندسی ساده نیست، بلکه مستقیما بر توزیع جریان، تلفات و پروفیل ولتاژ شبکه اثر می گذارد. بنابراین در طراحی شبکه کشش مترو باید فاصله TSSها، الگوی حرکت قطارها، توان مورد نیاز قطار، مشخصات کابل و ریل و شرایط همزمانی قطارها به صورت یکپارچه در نظر گرفته شوند.

کلیدواژه ها:

مترو ، TSS ، شبکه کشش ، افت ولتاژ.