Большая База Рефератов - Расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги - бесплатно рефераты, скачать рефераты, рефераты на тему

Расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги

Расчет потерь напряжения тяговой сети и выпрямленных токов, приведённых к напряжению контактной сети:

Потери напряжения в тяговой сети:

DUc = DUk + DUp; (49)

где D Uk - потери напряжения в контактной сети до расчетного поезда;

D Uр - то же в рельсах;

Расчет ведется аналогично как и при постоянном токе, поэтому надо привести сопротивление контактной сети и рельсов к постоянному току.

Zкс=0,136 Ом/км - приведённое сопротивление контактной сети для подвески М120 + МФ100 + А185.

, В (50)

где U = 25000 В;

Wkgд = I × t × U - расход энергии на движение расчетного поезда типа g, на к-ом перегоне в двигательном режиме;

tkgд - время потребления тока поезда типа g, на к-ом перегоне в двигательном режиме;

Wg = I × t × U - расход энергии поездами по всей зоне;

m = t / qo - количество поездов в зоне;

(51)

где WgI и WgII -расход энергии на движение поездов типа g по фидерной зоне, по путям I и II;

WgI(II) = II(II) × tI(II) × U кВт×ч;

Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле:

DUn = 0,9 × kэф × хвт × ,В (52)

где кэф = 0,97 - коэффициент эффективности, вводимый для перехода от вы прямленных токов к действующим.

хвт -сопротивление трансформатора и внешней сети, равное:

, Ом. (53)

где Sн – номинальная мощность подстанции, кВ×А;

uк =10.5 % -напряжение короткого замыкания трансформатора;

Sкз – мощность короткого замыкания на вводах тяговой подстанции, кВ×А;

j - угол сдвига первой гармоники тока относительно напряжения, равен 370.

Iпмax - средний выпрямленный ток подстанции при максимальных размерах движения, равный:

, А (54)

где Iamax, Ibmax - нагрузки плеч определяемые при N = No.

Средний уровень напряжения у ЭПС определим, используя выражение:

U = 0,9×27500 - DUc - DUni , кВ; (55)

1. Средний уровень напряжения у поезда на условном перегоне:

Определим по формуле (49):

tI = 0,76 часа ; tkg = 0,13 часа ;

tII = 0,79 часа ; m = 6 поездов ;

WkgД = 230 × 0,13 × 25 = 747.5 кВт×ч;

WgI = 204.4 × 0,76 × 25 = 3883.6 кВт×ч;

WgII = 215.8 × 0,79 × 25 = 4262.05 кВт×ч;

l1= 25.5 км; l2 = 7.5 км; l0к = 29 км; lк = 2.33 км.

Используя выражение (50) получим:

=737.72 В.

Согласно выражению (51) получим:

Потери напряжения в тяговой сети согласно (49):

DUc = DUk + DUp = 737.72 + 1546.88= 2284.6 В;

Сопротивление трансформатора и внешней сети определим из выражения (53)

, Ом.

Средний выпрямленный ток подстанции при максимальных размерах движения определим по формуле (54):

, А;

Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле (52):

DUn = 0,9 × 0.97 × 1.18 × =971.12, В

Средний уровень напряжения у поезда на условном перегоне определим, используя выражение (55):

U = 0,9×27500 - DUc - DUni , кВ = 0,9×27500 – 2284.6 – 971.12 = 21494.28 В.

Кроме того, необходимо найти среднее значение напряжения за время хода поезда по блок-участку, что при разграничении поездов блок - участками Тпер/3

Потери напряжения на блок-участке определим по формуле:

DUбу = DUk + DUp; (56)

Средний уровень напряжения на блок-участке определим по формуле:

Uбу = 27500 - 1,11 × (DUбу + DUni); (57)

где 1,11 - коэффициент для перехода к потери действующего напряжения;

Напряжение на блок - участке должно быть не менее 21 кВ; Uбу ³21 кВ;

2. Средний уровень напряжения на блок-участке:

tI = 0,76 часа ; tkg = 0,043 часа ;

tII = 0,79 часа ; m = 6 поездов ;

WkgД = 230 × 0,04 × 25 = 230 кВт×ч;

WgI = 204.4 × 0,76 × 25 = 3883.6 кВт×ч;

WgII = 215.8 × 0,79 × 25 = 4262.05 кВт×ч;

Используя выражение (50) получим:

=800.91 В.

Согласно выражению (51) получим:

Потери напряжения в тяговой сети согласно (56):

DUбу = DUk + DUp = 800.91+1762 = 2562.91 В;

Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле (52):

DUn = 0,9 × 0.97 × 1.18 × =971.12, В

Средний уровень напряжения на блок-участке согласно (57):

Uбу = 27500 - 1,11 × (DUбу + DUni) = 27500 – 1.11×(2562.91+971.12) = 23577.23 В;

Вывод: напряжение на блок-участке удовлетворяет условию по минимальному уровню напряжения в тяговой сети, то есть Uбу > 21кВ

7. РАСЧЁТ ПЕРЕГОННОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ С УЧЕТОМ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ

По найденному значению напряжения можно откорректировать минимальный межпоездной интервал и перегонную пропускную способность:

, мин (58)

где Zэ=12 Ом - приведённое сопротивление ЭПС;

I - средний ток электровоза за tэ, приведённый к выпрямленному напряжению

Пропускная способность определится как

, (59)

Пересчитаем межпоездной интервал и пропускную способность участка по формуле (58):

Iср = 230 A; tэ = 8 мин;

Тпер = 8 мин; Zэ = 12 мин;

мин.

Пропускную способность определим по формуле (59):

пара поездов; пар поездов.

8. РАСЧЁТ МИНИМАЛЬНЫХ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ И МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ ДВУХ СХЕМ ПИТАНИЯ, ВЫБОР СХЕМЫ ЗАЩИТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

8.1 Ток короткого замыкания может быть определён:

, А (60)

где Uнк = 25 кВ – номинальное напряжение контактной сети;

lкз - расстояние от тяговой подстанции до места короткого замыкания, км; x и ra - индуктивное и активное сопротивления одного километра тяговой сети, Ом/км;

Максимальный ток фидера определим в предположении что ток фидера составляет сумму тока трогания одного ЭПС и отнесённого к этому фидеру средних токов других ЭПС.

При раздельном питании

Iф max = Iтр + (nф1 - 1) × I1 , А; (61)

где Iтр - ток трогания по тяговым расчётам, А;

При узловой схеме питания:

Iфmax = Iтр + (nф1 - 1)× + nф2 ×, А; (62)

где nф1, nф2 - максимальное число ЭПС, которое может находится в фидерной зоне четного и нечетного путей.

I1, I2 - средние значения разложенных поездных токов.

Установки защиты должны удовлетворять условиям для ВЛ 80н;

Iтр= 340 А; кз =1,2;

кв = 0,85; кч =1,5;

(63)

1. Расчет для раздельной схемы питания:

Zтс = 0,094 + j×0,287 Oм/км;

Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания:

1473.29 А;

Максимальный ток фидера определим по формуле (61)

Iф max ч = 340 + (6 - 1) × 215.8 = 1419 А;

Iф max неч = 340 + (6 - 1) × 204.4 = 1362 А;

Ток уставки защиты определим по формуле:

, А (64)

Согласно выражению (64) получим:

А;

Iкmin =1473.29 А< кч × Iуст = 3004.94 А условие не выполняется

Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.

2. Расчет для узловой схемы питания

Zтс=(0,094+j×0,287) Ом/км;

Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания:

2279.1 А;

Максимальный ток фидера определим по формуле (62):

Iф max ч = 340 + (6 - 1) × + 6 ×= 1491.7 А;

Iф max неч = 340 + (6 - 1) × + 6 × = 1497.2 А;

Ток установки защиты определим по формуле (64):

А;

Iкmin =2279.1 А< кч × Iуст = 3170.54 А; условие не выполняется

Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.

8.2 Расчет уставок электронной защиты фидера ТП

Первая ступень защиты - ненаправленная дистанционная защита является основной и отключает без выдержек времени в пределах 80-85% зоны. При коротком замыкании рядом с шинами подстанции предусмотрен автоматический перевод первой ступени защиты в режим токовой отсечки. Этот перевод обусловлен понижением напряжения на шинах тяговой подстанции до определённого уровня. Вторая ступень защиты - направленная защита с выдержкой времени 0,5 сек. Она резервирует первую ступень защиты. Во второй ступени используется фазовый орган, который ограничивает характеристику срабатывания реле в заданном диапазоне.

Расчет установок электронной защиты

Определение сопротивления тяговой подстанции

, Ом (65)

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты

Zcpi = kотс × Zвхi , Ом; (66)

где kотс = 0,8 - коэффициент отстройки

Zвхi - входные сопротивления в конце защищаемой зоны, Ом;

Zвх = Z1 × l ,Ом; (67)

Z1 - сопротивление одного пути двухпутного участка.

Выбранное сопротивление Zсрi проверяется на селективность по отношению к токам нагрузки:

(68)

где Zнmin - минимальное сопротивление нагрузки, Ом;