- дисперсия тока одиночного поезда.
вариант 1:
вариант 2:
3.2.6. Эффективный ток наиболее загруженного фидера
Эффективный ток наиболее загруженного фидера вычисляется для максимального числа поездов n0, одновременно находящихся на зоне питания, что соответствует минимальному интервалу между поездами, т.е.
(38)
где – максимальная пропускная способность за сутки.
Максимальное число поездов на фидерной зоне равно:
.(39)
вариант 1:
вариант 2:
Путём сравнения в табл. 2 токов фидеров при следовании одиночных поездов чётного и нечётного направлений определяется фидер с наибольшим средним током Iф,ср1.
Для этого фидера в табл. 2 вычисляется и эффективный ток фидера Iф,э1.
Квадрат эффективного тока фидера при nфм поездах равен:
(39)
где Dф1 – дисперсия тока фидера при движении одного поезда
(40)
вариант 1:
вариант 2:
3.2.7. Максимальный ток фидера
Максимальный ток фидера вычисляется с использованием формулы нормального закона распределения для максимального числа поездов на фидерной зоне nфм:
(41)
Если nфм>2, то максимальный ток фидера следует рассчитывать по приведенной формуле. Если nфм<2, то максимальное значение следует принять равным 1,5×Iп,м. Значение Iп,м - максимальный ток поезда берется по кривым потребляемого тока четного или нечетного поезда.
вариант 1:
вариант 2:
Средняя потеря напряжения до поезда
Средние потери напряжения до поезда вычисляются по формуле:
,(42)
где DUср,1 - средняя потеря напряжения от одного поезда, берется по данным табл. 2;
.(43)
вариант 1:
вариант 2:
Средние потери мощности в контактной сети
Средние потери мощности в тяговой сети равны:
(44)
вариант 1:
вариант 2:
Результаты расчетов сводятся в табл. 5.
Таблица 5. Результаты расчета электрических величин
|
Величина |
Методы и варианты |
||||
|
Метод сечения графика
движения поездов |
Аналитический метод |
||||
|
Обознач. величины |
Значение величины |
Обознач. величины |
Значение величины |
||
|
вариант 1 |
вариант 2 |
||||
|
Среднее число поездов, одновременно находящихся на зоне питания |
- |
- |
nс |
2,6 |
2,8 |
|
Средний ток поезда, А |
Iпч,ср Iпн,ср |
752 928 |
Iпч,ср Iпн,ср Iп,ср1 |
752 928 420 |
759 868 407 |
|
Среднеквадратичный ток поезда, А |
Iпч,э Iпн,э |
796 1007 |
Iпч,э Iпн,э Iп,э1 |
796 1007 642 |
802 976 631 |
|
Среднеквадратичный ток наиболее загруженного фидера, А |
Iф,э |
1617 |
Iф,э |
1565 |
1630 |
|
Максимальный ток фидера, А |
Iф,м |
1945 |
Iф,м |
2400 |
2400 |
|
Средний ток тяговой подстанции Б, А |
IБ,ср |
2244 |
IБ,ср |
2184 |
2279 |
|
Среднеквадратичный ток тяговой подстанции Б, А |
IБ,э |
2402 |
IБ,э |
2449 |
2549 |
|
Средняя потеря напряжения до поезда, В |
DUпч,ср DUпн,ср DUп,ср |
358 348 353 |
DUпч,ср DUпн,ср DUп,ср |
498 563 530 |
402 416 409 |
|
Средняя потеря мощности в тяговой сети, кВт |
DРтс |
734 |
DРтс |
1166 |
933 |
Сравнивая два метода расчета, нетрудно заметить, что метод сечения графика дает более точные значения, чем аналитический метод, но и более трудоемок, и требует знание графика движения поездов на рассматриваемой межподстанционной зоне. Очень часто такой график не известен, поэтому приходится пользоваться только аналитическим методом расчета.
4. Выбор оборудования тяговых подстанций
К основному оборудованию тяговых подстанций относятся выпрямительные агрегаты и понизительные трансформаторы тяговых подстанций постоянного тока.
4.1 Число и мощность тяговых агрегатов подстанции постоянного тока
Число агрегатов определяется по мощности на тягу
Pт = Uтп×Iтп,э.(45)
вариант 1:
расчет ведется с использованием значений, полученных при методе сечения графика движения поезда
Pт = 3,3×2402 = 7927 кВт.
вариант 2:
Pт = 3,3×2995 = 9884 кВт.
Для обоих вариантов выбирается выпрямительный агрегат типа ТПЕД-3150–3,3кУ1 с двухмостовой (нулевой, мостовой) схемой выпрямления; Idном = 3150 А; Udном = 3300 В; Pвн = 3,3×3150 = 10395 кВт, типы диодов в плече ДЛ133–500–14, установка охлаждения наружная, охлаждение воздушное принудительное.
Число выпрямительных агрегатов без учета резерва
(46)
где Pв,н - номинальная мощность агрегата.
вариант 1:
вариант 2:
Так как выпрямительные агрегаты поставляются промышленностью комплектно, то необходимо проверить соответствие мощности тягового трансформатора по условиям при двухступенчатой трансформации:
,(47)
где l - коэффициент мощности тяговой подстанции постоянного тока, равный 0,92…0,93;
вариант 1:
.
вариант 2:
.
Для обоих вариантов выбирается преобразовательный трансформатор типа ТРДП-12500/10ЖУ1 uк = 8,2%; Рхх = 16 кВт; Ркз = 71,5 кВт.
4.2 Число и мощность понизительных трансформаторов
Число и мощность понизительных трансформаторов определяется по суммарной мощности на тягу и районные потребители:
Sпт = (Sт + Sp)×кp,(48)
где ;
Sp - мощность районной нагрузки, принимаемая в пределах до 0,25 мощности на тягу;
кр - коэффициент, учитывающий разновременность максимумов тяги и районной нагрузки, принимаемый равным 0,97.
вариант 1:
Sпт = (8524 + 0,25×8524)×0,97 = 10335 кВт.
вариант 2:
Sпт = (10628 + 0,25×10628)×0,97 = 12886 кВт.
Для обоих вариантов выбирается трехобмоточный понизительный трансформатор типа ТДТН-16000/110–66 UВН = 115 кВ; UСН = 38,5 кВ; UНН = 11 кВ;
Pхх = 26 кВт; Pкз = 105 кВт; uк: ВН-СН = 17%, ВН-НН = 10,5%, СН-НН = 6%;
iхх = 1,05%.
Число понизительных трансформаторов
,(49)
где Sпт,н - номинальная мощность трансформатора;
кпер - коэффициент перегрузки трансформатора, допускаемый техническими условиями.
вариант 1:
.
вариант 2:
.
Согласно Правилам устройства системы тягового электроснабжения железных дорог РФ бесперебойность питания нагрузок тяги (кроме слабозагруженных линий) обеспечивается установкой на подстанциях:
– переменного тока напряжением 25 кВ и постоянного тока с двойной трансформацией – не менее двух понижающих трансформаторов;
– системы 2х25 кВ с однофазными трансформаторами – резервного трансформатора с возможностью подключения его к каждому плечу питания;
– постоянного тока - не менее двух выпрямительных агрегатов.
В случае отключения одного понижающего трансформатора или выпрямительного агрегата оставшиеся в работе должны обеспечивать заданные размеры движения при принятых в проекте схеме питания контактной сети и организации движения поездов, а так же питание нагрузок нетяговых электроприемников первой и второй категорий.
Согласно этим требованиям на каждой тяговой подстанции устанавливаются 2 понижающих трансформатора, 2 преобразовательных трансформатора и 2 выпрямительных агрегата.
5. Расчёт
токов короткого замыкания и выбор
уставок токовых защит
В тяговых сетях существует опасность того, что токи короткого замыкания могут быть соизмеримы с максимальными рабочими токами, поэтому необходимо рассчитать минимальные токи короткого замыкания для двух точек – на посту секционирования и на шинах соседней подстанции (см. рис. 4, 5, 6).
