Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (СамГУПС)

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

"Электроснабжение железных дорог"

Выполнил: Шамин А.

Самара 2015

Задание

В рамках курсового проекта необходимо выполнить тяговые расчеты и по полученным данным произвести расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения: мощности опорной тяговой подстанции и площади сечения проводов контактной сети. Также необходимо выполнить проверку контактной сети на нагревание, произвести расчет потери напряжения до расчетного поезда, проверить пропускную способность участка и выбрать ток уставки проводов фидеров контактной сети.

Исходные данные

1. Система электрической тяги -3,3 кВ.

2. Тяговые подстанции расчетного участка:

1) Аверкино, 1241 км;

2) Похвистнево, 1255,4 км;

3) Бугуруслан, 1279 км.

3. Тип участка дороги - главный ход.

4. Число путей - 2.

5. Профиль пути расчетного участка - заданы реальные данные в электронном виде применительно к расчетному участку в компьютерном классе кафедры ЭСЖТ.

6. Тип рельсов - Р75.

7. Тип локомотива - ВЛ10У.

8. Система сношений - автоблокировка.

9. Номинальное напряжение на шинах тяговых подстанций - 3,3 кВ.

10. Схема соединения контактных подвесок между собой на перегоне - параллельная.

11. Масса поездов:

- нечетное направление: 4500 т;

- четное направление: 3500 т.

12. Интервал - 8 мин.

13. Грузопоток:

- нечетное направление: 50 млн*т*км/км;

- четное направление: 33 млн*т*км/км.

14. Мощность КЗ - 1195 МВ*А.

15. Трансформаторная мощность районных потребителей - 5 МВ*А.

16. Число суток в весенне-летний период - 237.

17. Температура в период повышенной интенсивности движения - 26 ⁰С.

18. Продолжительность периода повышенной интенсивности движения - 1,2 ч.

Содержание

• Введение
• Реферат
• 1. Расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения
• 1.1 Определение мощности опорной тяговой подстанции
• 1.2 Определение количества понизительных трансформаторов
• 1.3 Расчет площади сечения проводов контактной сети для двух схем питания
• 1.4 Проверка выбранной площади сечения проводов контактной сети на нагревание
• 2. Экономическое сравнение двух схем питания контактной сети
• 3. Расчет потери напряжения в тяговой сети до расчетного поезда
• 4. Определение перегонной пропускной способности участка
• 5. Расчёт наибольших токов нагрузки, токов короткого замыкания, выбор защиты и уставок фидеров контактной сети
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Целью курсового проекта является освоение теоретического материала и получение практических навыков по расчету системы тягового электроснабжения.

Расчет включает определение основных параметров устройств системы тягового электроснабжения, которыми являются:

1. Мощность тяговых подстанций (мощность и количество понизительных трансформаторов);

2. Расстояние между тяговыми подстанциями;

3. Площадь сечения проводов контактной подвески.

Основные параметры устройств системы тягового электроснабжения зависят от величины и характера изменения тяговой нагрузки, применяемых схем питания тяговой сети, а также от наличия средств, повышающих качество электроэнергии и снижающих потери мощности и электроэнергии. При этом основная сложность расчета обусловлена учетом специфики тяговой нагрузки.

Таким образом, расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения и средств повышения качества электроэнергии в общем случае это сложная технико-экономическая задача.

Реферат

Количество трансформаторов, графики поездного тока, мощность тяговой подстанции, контактная подвеска, экономическое сечение, годовые потери электроэнергии, потери напряжения, ток уставки, перегонная пропускная способность

Целью тяговых расчётов является получение кривых поездного тока и скорости для дальнейшего их использования в расчётах системы тягового электроснабжения.

На практике кривые поездного тока и скорости хода поезда по участку могут быть получены двумя способами:

- тяговыми расчётами, которые производятся вручную, либо на базе имитационного моделирования;

- на базе экспериментальных поездок динамометрического вагона-лаборатории.

В курсовом проекте кривые поездного тока и скорость движения поездов чётного и нечётного направлений были получены на основе тяговых расчётов, проведённых с использованием программного комплекса «Кортэс».

Исходными данными для расчета являлись:

- профиль пути;

- масса поезда;

- масса локомотива;

- тип электровоза (ВЛ10^У);

- тип подвижного состава смешанный.

1. Расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения

1.1 Определение мощности опорной тяговой подстанции

Выполнение курсового проекта начинается с расчёта мощности подстанции, мощности её понизительных трансформаторов.

Расчёт ведётся в предположении, что износ изоляции обмоток происходит только в период восстановления нормального движения после «окна». При этом учитываются три режима движения поездов, определяющих температуру обмоток и масла. Режим нормального движения поездов, режим движения поездов после «окна» и режим наибольшего размера движения поездов на участке.

Для каждого из режимов (нормальный режим, режим движения после «окна» и режим наибольшей интенсивности движения) должны быть определены токовые нагрузки подстанций: средний и эффективный ток.

Прежде всего, используя исходные данные, на миллиметровке формата А1, где будут выполнены и все последующие построения, построим кривые поездного тока и времени хода поезда для четного и нечетного направления движения заданного участка дороги.

Далее, указав расположение тяговых подстанций на участке и выбрав расчетные фидерные зоны, необходимо найти средние и эффективные токи поездов, отнесенных к фидерам расчетной подстанции.

Для этого по разложенной кривой поездного тока при двустороннем питании или непосредственно по кривой поездного тока при одностороннем питании находятся средние значения и квадрат эффективного значения тока каждого фидера.

Для этого кривую поездного тока (разложенного и неразложенного) необходимо разбить на отрезки. После чего среднее значение поездного тока и среднее значение его квадрата (квадрат эффективного тока) могут быть определены по формулам:

; (1)

, (2)

где n₀ ? количество отрезков на кривой поездного тока;

? среднее значение тока поезда за рассматриваемый промежуток времени t_i;

t ? время хода поезда по фидерной зоне под током.

Для кривой неразложенного тока:

Для кривой разложенного тока:

Для кривой неразложенного тока:

Для кривой разложенного тока:

Сведем найденные значения токовых нагрузок подстанций (средний и эффективный ток) в таблицу 1.

Таблица 1 - Рассчитанные значения токовых нагрузок подстанций.

Фидерная зона	Средний ток, А	Квадрат эффективного тока, А2
	Неразложенная кривая	Разложенная кривая	Неразложенная кривая	Разложенная кривая
1	1339	697	2,22*106	8,011*105
2	603	224	5,853*105	1,011*105
3	994	471	1,426*106	3,182*105
4	258	144	1,577*105	6,907*104

Зная средние и эффективные значения поездного тока, отнесённого к фидеру, можно найти средние и эффективные токи фидера от всех поездов. Для этого воспользуемся формулами, которые при однотипных поездах имеют вид:

; (3)

для эффективных токов при двустороннем питании:

. (4)

Здесь n_ф ? наибольшее число поездов в фидерной зоне, равное:

; (5)

₀ ? заданный минимальный интервал между поездами (см. исходные данные);

N ? число пар поездов в сутки при нормальном режиме определяется по формуле (7);

N₀ ? пропускная способность участка дороги в сутки.

Среднесуточные размеры движения поездов по четному и нечетному пути, или иначе число пар поездов в сутки при нормальном режиме, определяются следующим образом:

, (6)

где М ? грузопоток, ткм/км (см. исходные данные);

К_T ? коэффициент тары, 0,45;

Q ? масса поезда, т. (см. исходные данные);

К_н ? коэффициент годовой неравномерности движения, 1,1-1,5.

Пропускная способность участка дороги в сутки определяется следующим образом:

. (7)

В данном случае найденное значение n_ф не следует округлять. По формулам (3-4) определяют средние токи всех фидеров расчётной подстанции участка постоянного и переменного тока, а также квадраты эффективных токов для трех возможных режимов:

- режима нормальной работы участка ();

- режима после окна ();

- режима наибольшей пропускной способности ().

Наибольшее число поездов в фидерной зоне:

Пропускная способность участка:

Средние токи фидера от всех поездов:

Режим нормальной работы:

Режим «после окна»:

Режим наибольшей пропускной способности:

Эффективные токи фидера от всех поездов:

Режим нормальной работы:

Режим «после окна»:

Режим наибольшей пропускной способности:

Для участков постоянного тока, где нагрузки фаз понизительного трансформатора одинаковы, определим сначала среднюю нагрузку подстанции по постоянному току для трёх режимов ₀, _сг и _наиб.

Определяем ток тяговой подстанции по формуле:

, (8)

где М - количество фидерных зон, питаемых тяговой подстанцией.

Затем определим квадрат эффективного тока подстанций (по постоянному току) для указанных выше трёх режимов по формуле:

. (9)

Для перехода к эффективным токам силового понизительного трансформатора определим эффективную потребляемую мощность для трёх режимов по формуле:

, кВА, (10)

где I_эп ? эффективный ток нагрузки подстанции по постоянному току,

U_ш ? номинальное напряжение на шинах постоянного тока, 3,6кВ;

? к. п. д. преобразовательного агрегата, примем равным 0,98;

cos ? коэффициент мощности преобразованного агрегата, примем равным 0,96.

Далее определим эффективный ток обмотки понизительного трансформатора для трех рассматриваемых режимов I_эо, I_эсг и I_{э наиб} по формуле:

, (11)

где U ? напряжение на вторичной обмотке силового понизительного трансформатора при схеме соединения обмоток Y/ равно 10,5кВ.

Ток тяговой подстанции:

Режим нормальной работы:

Режим «после окна»:

Режим наибольшей пропускной способности:

Квадрат эффективного тока подстанций:

Режим нормальной работы:

Режим «после окна»:

Режим наибольшей пропускной способности:

Эффективная потребляемая мощность:

Режим нормальной работы:

Режим «после окна»:

Режим наибольшей пропускной способности:

Эффективный ток обмотки понизительного трансформатора:

Режим нормальной работы:

Режим «после окна»:

Режим наибольшей пропускной способности:

1.2 Определение количества понизительных трансформаторов

Для дальнейших расчетов следует выбрать по каталогу трансформатор мощностью S_н, принимаемой в качестве базовой.

Ступени трансформаторной мощности для трансформаторов, выпускаемых отечественной промышленностью, равны: 10, 16, 25, 40 МВ•А.

В большинстве случаев можно принять ее равной 10 МВ•А для подстанций постоянного тока. Тогда мощность понизительного трансформатора, которую допустимо использовать для тяги S_нт, определится из выражения:

, (12)

где K_у ? коэффициент участия районной нагрузки в максимуме.

S_p ? мощность районной нагрузки, МВА (см. исходные данные).

Далее находится часть номинального тока, приходящаяся на тягу поездов по формуле:

, (13)

где U_ш ? напряжение на вторичной обмотке силового понизительного трансформатора, равное 10,5 кВ для подстанций постоянного тока.

Для расчета средней интенсивности износа изоляции обмотки трансформатора определим отношения:

. (14)

В данной формуле значения числителей представляют собой значения для трех режимов, рассчитанных ранее.

Если окажется, что k_max>1,5 то уже на этом этапе следует выбрать следующий из ряда трансформаторов большей мощности.

После определения этих отношений следует найти среднюю интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки предоставления окна:

, (15)

где .

Здесь _0ном ? номинальная температура наиболее нагретой части обмотки, равная 98 С;

_ссг ? температура окружающей среды в период восстановления нормального движения поездов (см. исходные данные);

? коэффициент, равный 0,115 1/^оС.

; (16)

. (17)

В последнем выражении

. (18)

Величины b, a, g и h постоянные, апроксимирующие зависимости разности температур «обмотки-масло» и «масло-окружающая среда»
(а = 20,5; b = 2,5; g = 39,7; h = 15,3С);

t₀ ? среднее время хода по фидерной зоне поездов основного типа в чётном и нечётном направлениях;

_M ? постоянная времени масла; её можно принять равной 2,5ч для трансформаторов мощностью до 32 МВА и 3,5ч ? для трансформаторов большей мощности;

? коэффициенты, расчет которых приведен в выражении 14.

По полученной средней интенсивности износа производится пересчет номинального тока. Находится такой расчетный номинальный ток, при котором относительная интенсивность износа изоляции будет нормальной, по формуле:

, (19)

где n_сг ? число суток с предоставлением окон за год, в курсовом проекте можно принять равным 2/3 числа суток в весенне-летний период (см. исходные данные).

Если полученное значение тока I_oном>I_нт, то следует выбрать следующий из ряда трансформаторов большей мощности, а расчеты выполнить заново. И так до тех пор пока не выполнится условие I_оном ? I_нт.

Выбранные по износу изоляции трансформаторы должны быть проверены по наибольшему допустимому току и наибольшим допустимым температурам обмотки и масла.

Наибольшая температура масла может быть определена по формуле:

, (20)

а обмотки по формуле:

. (21)

Если окажется, что >95 С или >140 С, то надо принять к установке следующие по мощности трансформаторы.

На тяговых подстанциях обычно устанавливают два силовых понизительных трансформатора одинаковой мощности. Учитывая это, необходимо выбрать номинальную мощность трансформаторов, тип трансформаторов и их характеристики.

Принимаем Sн = 10 МВА.

Поскольку , то выбираем трансформатор большей мощности.

Принимаем Sн = 16 МВА.

Поскольку , продолжаем расчет.

Принимаем

Поскольку , продолжаем расчет.

Условия >95 С и >140 С выполнены.

Выбираем трансформатор ТДТН-10000/110-У1.

Характеристики трансформатора представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики трансформатора ТДТН-10000/110-У1.

Тип трансформатора

Номинальная мощность, кВА

Номинальное напряжение, кВ

Схема и группа соединения обмоток

Потери, Вт

Напряжение к.з., %

Ток х.х., %

Длина, мм

Ширина, мм

Высота, мм

Масса, кг

ВН

СН

НН

х.х

к.з

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

масла

полная

ТДТН-16000/110-УХЛ1

16000

115

38,5

6,6

Yн/Yн/D-0-11

15.8

90

10,5

17,5

6,5

0,33

6340

4230

5390

14300

51100

1.3 Расчет площади сечения проводов контактной сети для двух схем питания

Площадь сечения проводов контактной сети определяется экономическим расчетом с последующей проверкой на нагревание.

Для проводов контактной сети можно принять, что с ростом площади сечения уменьшаются потери энергии, но возрастают капитальные затраты. Отсюда следует, что необходимо найти оптимальное сечение, при котором приведенные расходы будут наименьшими. Общеизвестно, что зависимость приведенных затрат от площади сечения в области экономического сечения имеет пологий минимум, а это дает возможность при выборе типа подвески, допустить некоторое отклонение от экономического сечения. Если решается вопрос пропуска поездов с наибольшими скоростями движения, то не следует площадь сечения брать больше экономической, т. к. её увеличение от этого уровня на 30 % даёт приращение скорости всего на 1 %.

Расчет необходимой площади сечения проводов контактной сети производится для узловой и параллельной схем питания путей.

Расчет производится для одной межподстанционной зоны, для этого выбирается наиболее нагруженная зона.

Расчет экономической площади сечения проводов контактной сети в медном эквиваленте для одной фидерной зоны двухстороннего питания, при сроке окупаемости 8 лет, можно провести по формуле, мм²:

, (22)

где В_о ? годовые удельные потери в проводах контактной сети рассматриваемой фидерной зоны, кВтч/Ом в год.

Величина удельных потерь энергии находится по формуле, :

 (23)

где А_год ? годовые потери энергии в проводах фидерной зоны, кВтч;

r_экв ? сопротивление омическое, или активное, параллельно соединенных проводов контактной сети одного пути (при узловой и параллельной схемах ? сопротивление всех проводов всех путей, как параллельно соединенных), Ом/км;

l - длина фидерной зоны, км.

Величина годовых потерь определяется по формуле, :

(24)

где А_сут ? потери энергии в контактной сети фидерной зоны за сутки, кВтч.

Для определения величины А_сут на одном пути при отсутствии рекуперации, двустороннем питании, однотипных поездах можно воспользоваться следующими формулами.

Узловая схема питания путей,

(25)

Параллельная схема питания путей,

(26)

В формулах 25 - 26:

А_чет, А_неч ? расход энергии на движение одного поезда по четному и нечетному пути соответственно, кВч;

t_чет, t_неч ? время хода поездом на четном и нечетном пути соответственно, час;

t_mчет, t_mнеч ? время хода поездом под током на четном и нечетном пути соответственно, час;

N_чет, N_неч ? среднесуточные размеры движения по четному и нечетному пути;

n ? наибольшее число пар поездов, могущих одновременно занимать

фидерную зону;

r_экв - сопротивление всех проводов обеих путей, Ом/км;

l - длина фидерной зоны;

А_T ? расход энергии на движение всех поездов за период Т = 24 часа по обоим путям фидерной зоны, кВч;

U ? напряжение в контактной сети, кВ.

Величина А_T определяется следующим образом:

А_{T =} N_чет • А_чет + N_неч • А_{неч .} (27)

Расход электрической энергии на движение одного поезда определяется по следующим формулам:

Для участков постоянного тока,

, (28)

где U_ср ? среднее расчетное напряжение в контактной сети, 3 кВ.

Произведем расчет площади сечения для узловой и параллельной схем:

Узловая схема

Параллельная схема

Принимаем к установке контактную подвеску типа ПБСМ95+2МФ100(Р75), I_ДОП=1421 А, R_ТС=0,086 Ом/км, S_СЕЧ=246,4 мм².

1.4 Проверка выбранной площади сечения проводов контактной сети на нагревание

Проверка на нагревание проводов производится сравнением наибольших эффективных рабочих нагрузок фидеров с допустимыми для данного типа подвески.

Расчет производится для одной наиболее нагруженной фидерной зоны.

Определение величины эффективного тока фидера выполняется для одного пути наиболее нагруженной фидерной зоны при раздельном питании путей по формуле:

, (29)

где U ? среднее расчетное напряжение в контактной сети (3 кВ);

? суммарное полное время хода всех поездов по фидерной зоне, ч;

? то же под током, ч;

N ? количество поездов, проходящее за сутки по наиболее нагруженному пути фидерной зоны в нормальном режиме.

Выражения и можно найти следующим образом:

; (30)

. (31)

В том случае, если полученное значение эффективного тока больше допустимого тока подвески, то необходимо увеличить экономическую площадь сечения до величины, достаточной по условию нагрева.

Полученное значение тока удовлетворяет условию .

2. Экономическое сравнение двух схем питания контактной сети

В экономическом расчете производится сравнение узловой с параллельной схем.

Экономическое сравнение двух схем питания фидерной зоны производится по приведенным затратам:

, (32)

где С_э - эксплуатационные расходы;

Е_н ? коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, равный 0,15;

К ? капитальные вложения в контактную сеть рассматриваемого варианта.

Эксплуатационные расходы могут быть определены по формуле:

, (33)

где ? амортизационные отчисления, составляющие 4,6 % от капитальных затрат;

С_а ? стоимость 1 кВт·ч активной энергии (принять равной 1-1,5 руб);

A_год ? годовые потери электроэнергии в контактной сети рассматриваемого варианта, кВт·ч.

Капитальные вложения определяются следующим образом:

- при узловой схеме

, (34)

- при параллельной схеме

, (35)

где С_кп ? стоимость 1км контактной подвески;

l ? длина фидерной зоны, км;

n ? число путей;

? стоимость поста секционирования;

? стоимость пункта параллельного соединения.

Величины С_а=1,5 руб., С_кп=900000 руб., =1500000 руб. и =600000 руб.

Проведем расчет:

Узловая схема

Параллельная схема

Таким образом, наиболее экономичной является параллельная схема питания.

3. Расчет потери напряжения в тяговой сети до расчетного поезда

Для дальнейших расчетов необходимо построить фрагмент графика движения поездов для наиболее нагруженной межподстанционной зоны и произвести 7 сечений графика движения поездов, используя метод характерных сечений графика движения поездов.

После получения сечений графика движения поездов необходимо выбрать расчетный поезд, т. е. поезд, до токоприемника которого будут определяться потери напряжения.

Среднее значение напряжения на блок-участке U_бу за время хода поезда под током:

, (36)

где U_о ? напряжение на шинах тяговой подстанции 3,3 кВ для подстанций постоянного тока;

U_бу ? падение напряжения в тяговой сети до расчетного поезда на лимитирующем блок-участке за время ₀/3, определяемое из кривой U_бу = f(t);

U_п ? падение напряжения на внутреннем сопротивлении подстанции (расчет приведен далее).

Коэффициент 1,11 введён для перехода к потере действующего напряжения.

Величина U_бу определяется из кривой U_бу=f(t).

Для построения кривой U_бу = f(t) необходимо определить мгновенные значения потерь напряжения для каждого из построенных сечений.

Потери напряжения в тяговой сети до расчетного поезда определяются по формулам, приведенным ниже.

Для участков постоянного тока потеря напряжения определяется для параллельной схемы по формуле:

, (37)

где ? длина межподстанционной зоны;

? расстояние от расчетной тяговой подстанции до расчетного поезда;

? сопротивление 1 км тяговой сети двухпутного участка т. е. двух путей, соединенных параллельно;

? ток i-го поезда;

? расстояние от расчетной тяговой подстанции до i-го поезда;

? количество поездов на участке.

При этом m ? число поездов на всех путях.

Потеря напряжения на тяговых подстанций (U_П) для тяговых подстанций постоянного тока определяется по формуле:

, (38)

где _п ? приведенное внутреннее сопротивление подстанций и внешней системы электроснабжения, Ом;

t_i ? время хода поезда по условному ограничивающему перегону, ч;

t_im ? время хода поезда по условному ограничивающему перегону под током, ч;

t ? время хода поезда по фидерной зоне, ч;

С ? коэффициент, зависящий от числа путей С = 1 при одном пути и С = 0,5 при двух;

A_wi ? расход энергии на движение поезда по условному ограничивающему перегону i, кВтч;

U ? расчетное напряжение на шинах постоянного тока, 3300-3500 В.

Условным ограничивающим перегоном в курсовом проекте принимается отрезок пути, по которому поезд идет за время (и/3).

, Ом (39)

где U₀ ? напряжение холостого хода на шинах выпрямленного тока, можно принять равным 3800 В;

I_н ? номинальный ток агрегата можно принять равным 3000 А;

U_k% ? напряжение короткого замыкания в % (от 7 до 10 %);

A_Т ? полный расход электроэнергии по обеим путям за сутки, расчет был приведен ранее;

S_Н ? номинальная мощность первичной обмотки тягового трансформатора, (можно принять равной 12 МВ·А);

S_КЗ ? мощность короткого замыкания на шинах, от которых получают питание тяговые трансформаторы, находится в пределах до 100 МВ·А;

n ? число включенных в момент короткого замыкания агрегатов;

n₀ ? число рабочих агрегатов;

A ? коэффициент относительного наклона внешней характеристики агрегата. Для схем звезда-звезда с уравнительным реактором или мостовой А = 0,5.

Проведем расчет:

Уровень падения напряжения соответствует требованиям ПТЭ.

трансформатор сеть фидер подстанция

4. Определение перегонной пропускной способности участка.

Наибольшее количество поездов за сутки необходимо находить по действительному времени хода поезда по ограничивающему перегону. Условный ограничивающий перегон до этого был определен по кривой потери напряжения до расчетного поезда, построенной по данным расчета мгновенных схем. Время хода поезда по условному перегону на этом этапе составляет одну треть наименьшего межпоездного интервала.

Действительное время хода поезда t_g по ограничивающему перегону для системы постоянного тока определяется по выражению:

(40)

где t_m ? время хода поезда по условному ограничивающему перегону под током, мин;

_о ? минимальный межпоездной интервал, заданный выше, мин;

U_p ? напряжение, для которого приведены тяговые расчёты, равное 3 кВ;

U_cp ? действительное среднее напряжение в тяговой сети у поезда за время t_m, кВ (определение приведено далее).

Действительное время хода поезда по условному ограничивающему перегону при системе переменного тока определяется по формуле:

. (41)

Среднее напряжение в тяговой сети определяется следующим образом:

(42)

где U₀ ? напряжение на шинах подстанции в режиме холостого хода, можно принять 3,6 кВ;

? средняя величина напряжения в тяговой сети, кВ;

? средняя величина потери напряжения на внутреннем сопротивлении подстанции, кВ (определение приведено ранее).

Величину U_тср на участках постоянного тока определяют по следующим формулам:

-параллельная схема

(43)

-узловая схема

(44)

В этих формулах:

? сопротивление 1 км тяговой сети всех путей, соединенных параллельно, Ом/км;

? то же одного пути;

? расход энергии на движение поезда по перегону i на рассматриваемом пути f, кВт•ч (в нашем случае это расход энергии поезда за время );

? суммарный расход энергии на движение по фидерной зоне всех поездов пути f за расчетный период T, кВт•ч;

? то же по всем путям;

? время хода рассматриваемого поезда по автоматической характеристике на перегоне i, ч (в нашем случае эта величина равна /3);

? расстояние от тяговой подстанции до середины отрезка пути на перегоне i, проходимого рассматриваемым поездом по автоматической характеристике, км (рис. 11.1);

? расстояние от тяговой подстанции до середины перегона i, км;

? длина перегона i, км;

? расстояние, проходимое поездом за время хода по автоматической характеристике, км;

? напряжение в контактной сети, кВ.

Произведем расчет:

Параллельная схема:

Узловая схема:



5. Расчёт наибольших токов нагрузки, токов короткого замыкания, выбор защиты и уставок фидеров контактной сети

Ток короткого замыкания в контактной сети постоянного тока можно найти по формуле, кА:

, (45)

где U_кс ? напряжение в контактной сети, 3 кВ;

U_ш ? напряжение на шинах подстанции, 3,3 кВ;

S_нтр ? суммарная мощность преобразовательных трансформаторов, МВ·А;

S_кз ? мощность короткого замыкания на шинах, где подключён выпрямительный агрегат, МВ·А;

U_к ? напряжение короткого замыкания, преобразовательного трансформатора, в %;

N ? количество выпрямительных агрегатов;

I_dн ? номинальный выпрямленный ток агрегата, (3000 А);

r ? сопротивление 1км тяговой сети, Ом/км (берется в соответствии с выбранным типом контактной подвески);

l_к ? расстояние по контактной сети до точки короткого замыкания, км (берется исходя из соображений, что наиболее «опасным» считается удаленные короткие замыкания.

Наибольший ток фидера можно определить:

, (46)

Здесь n_ф1 и n_ф2 - наибольшее число поездов, которое может находиться в фидерной зоне соответственно на первом и втором путях;

I₁ и I₂ - среднее значение разложенных поездных токов для нечетного и четного направлений.

Уставки фидеров постоянного тока выбирают по условию

I_фнаиб+200<=Iу<=I_кзнаим-300 , (47)

где I_у ? ток уставки фидера

I_кзнаим ? наименьший ток короткого замыкания в конце зоны защиты.

Проводим проверку:

Таким образом, рассчитав ток короткого замыкания I_к.з. = 7300 A и определив наибольшее значение тока фидера расчётным путём, мы выбрали ток уставки фидера контактной сети

Заключение

Основные параметры устройств системы тягового электроснабжения зависят от величины и характера изменения тяговой нагрузки, применяемых схем питания тяговой сети, а также от наличия средств, повышающих качество электроэнергии и снижающих потери мощности и электроэнергии. При этом основная сложность расчета обусловлена учетом специфики тяговой нагрузки.

В результате расчета было определено, что при заданных параметрах на расчетной тяговой подстанции необходимо установить 2 силовых трансформатора типа ТДТН - 16000/110-У1. Далее по рассчитанным сечениям была выбрана контактная подвеска ПБСМ95+2МФ100, которая удовлетворяет условиям нагрева. Экономическое сравнение двух схем питания контактной сети по приведенным затратам показало, что экономически выгодной является узловая схема питания.

Далее была определена средняя величина потери напряжения в тяговой сети и действительное время хода поезда по условному ограничивающему перегону мин.

Был выбран ток уставки фидера Iу=5000 А.

Список использованной литературы

1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог.- М.:Транспорт, 1982.- 528 с.

2. Тер-Оганов Э.В. Определение трансформаторной мощности тяговых подстанций. - М.: ВЗИИТ, 1980.-42 с.

3. Бесков Б.А. и др. Проектирование систем электроснабжения электрических железных дорог.- М.: Трансжелдориздат, 1963.- 471 с.

4. Григорьев В.Л. Рельсовая сеть в системе электроснабжения электрических железных дорог: Учебное пособие.- М.:ВЗИИТ, 1988.-68 с.

5. Справочник по электроснабжению железных дорог.- т.1./Под ред. К.Г. Марквардта. - М.: Транспорт, 1980.-256 с.

Данные, полученные в КОРТЭСе:

Нечетное направление	Четное направление
L	V	I	L	V	I
1275,00	68	1757	1241	68	809
1274,00	74	1159	1241,56	74	285
1272,85	72	229	1242,78	72	42
1271,68	69	238	1244	69	600
1270,55	66	245	1245,24	66	2194
1269,46	67	2044	1246,39	67	2222
1268,31	71	2147	1247,56	71	340
1267,11	73	2045	1248,83	73	42
1265,85	75	1141	1250	75	42
1264,65	72	229	1251,19	72	566
1263,48	69	239	1252,32	69	809
1262,37	66	753	1253,56	66	42
1261,25	70	1569	1254,81	70	42
1260,00	74	1382	1256	74	42
1258,81	74	467	1257,12	74	102
1257,59	73	475	1258,23	73	1562
1256,39	72	481	1259,44	72	549
1255,2	71	873	1260,67	70	102
1254,00	70	2190	1261,86	71	104
1252,88	69	2201	1263	70	106
1251,71	73	1724	1264,14	69	108
1250,46	76	49	1265,23	73	746
1249,23	72	1681	1266,37	76	269
1248	70	2150	1267,56	72	42
1246,87	72	1129	1268,79	70	42
1245,62	75	42	1270	72	42
1244,38	76	64	1271,29	75	42
1243,17	70	1970	1272,47	76	42
1242,00	70	2193	1273,6	70	42
1240,84	70	1245	1274,69	70	914
			1275	70	969

Размещено на Allbest.ru

...