[ Розрахунок системи тягового електропостачання залізничного транспорту ] | ТП 2 | |||||||||
км | Iч, А | Iнч, А | Iф1 | Iф2 | Iф4 | Iф5 | Iф1 | Iф2 | Iф4 | Iф5 |
0 | 160 | 0 | 0 | 160 | ||||||
1 | 240 | 0 | 0 | 240 | ||||||
2 | 350 | 0 | 0 | 350 | ||||||
3 | 320 | 300 | 300 | 320 | ||||||
4 | 240 | 300 | 300 | 240 | ||||||
5 | 230 | 300 | 300 | 230 | ||||||
6 | 220 | 300 | 300 | 220 | ||||||
7 | 210 | 300 | 300 | 210 | ||||||
8 | 200 | 300 | 300 | 200 | ||||||
9 | 190 | 300 | 300 | 190 | ||||||
10 | 185 | 300 | 300 | 185 | ||||||
11 | 180 | 300 | 300 | 180 | ||||||
12 | 175 | 300 | 300 | 175 | ||||||
13 | 170 | 300 | 300 | 170 | ||||||
14 | 0 | 300 | 300 | 0 | ||||||
15 | 0 | 240 | 240 | 0 | ||||||
16 | 0 | 240 | 240 | 0 | ||||||
17 | 0 | 240 | 0 | 235 | 5 | 0 | ||||
18 | 180 | 240 | 172 | 230 | 10 | 8 | ||||
19 | 180 | 240 | 168 | 224 | 16 | 12 | ||||
20 | 180 | 240 | 164 | 219 | 21 | 16 | ||||
21 | 180 | 240 | 160 | 214 | 26 | 20 | ||||
22 | 180 | 240 | 157 | 209 | 31 | 23 | ||||
23 | 180 | 240 | 153 | 203 | 37 | 27 | ||||
24 | 180 | 240 | 149 | 198 | 42 | 31 | ||||
25 | 180 | 240 | 145 | 193 | 47 | 35 | ||||
26 | 180 | 240 | 141 | 188 | 52 | 39 | ||||
27 | 180 | 240 | 137 | 183 | 57 | 43 | ||||
28 | 180 | 240 | 133 | 177 | 63 | 47 | ||||
29 | 180 | 240 | 129 | 172 | 68 | 51 | ||||
30 | 180 | 240 | 125 | 167 | 73 | 55 | ||||
31 | 180 | 240 | 121 | 162 | 78 | 59 | ||||
32 | 180 | 180 | 117 | 117 | 63 | 63 | ||||
33 | 200 | 180 | 126 | 113 | 67 | 74 | ||||
34 | 210 | 180 | 128 | 110 | 70 | 82 | ||||
35 | 220 | 180 | 129 | 106 | 74 | 91 | ||||
36 | 230 | 180 | 130 | 102 | 78 | 100 | ||||
37 | 240 | 180 | 130 | 98 | 82 | 110 | ||||
38 | 250 | 180 | 130 | 94 | 86 | 120 | ||||
39 | 260 | 180 | 130 | 90 | 90 | 130 | ||||
40 | 270 | 180 | 129 | 86 | 94 | 141 | ||||
41 | 270 | 180 | 123 | 82 | 98 | 147 | ||||
42 | 270 | 180 | 117 | 78 | 102 | 153 | ||||
43 | 270 | 180 | 112 | 74 | 106 | 158 | ||||
44 | 260 | 180 | 102 | 70 | 110 | 158 | ||||
45 | 250 | 180 | 92 | 67 | 113 | 158 | ||||
46 | 240 | 200 | 83 | 70 | 130 | 157 | ||||
47 | 230 | 220 | 75 | 72 | 148 | 155 | ||||
48 | 220 | 240 | 67 | 73 | 167 | 153 | ||||
49 | 205 | 270 | 58 | 76 | 194 | 147 | ||||
50 | 190 | 270 | 50 | 70 | 200 | 140 | ||||
51 | 180 | 270 | 43 | 65 | 205 | 137 | ||||
52 | 230 | 270 | 50 | 59 | 211 | 180 | ||||
53 | 230 | 270 | 45 | 53 | 217 | 185 | ||||
54 | 230 | 270 | 40 | 47 | 223 | 190 | ||||
55 | 230 | 270 | 35 | 41 | 229 | 195 | ||||
56 | 230 | 245 | 30 | 32 | 213 | 200 | ||||
57 | 230 | 230 | 25 | 25 | 205 | 205 | ||||
58 | 230 | 215 | 20 | 19 | 196 | 210 | ||||
59 | 250 | 200 | 16 | 13 | 187 | 234 | ||||
60 | 270 | 185 | 12 | 8 | 177 | 258 | ||||
61 | 290 | 180 | 6 | 4 | 176 | 284 | ||||
62 | 310 | 0 | 0 | 0 | 0 | 310 | ||||
63 | 330 | 0 | 330 | 0 | ||||||
64 | 330 | 0 | 330 | 0 | ||||||
65 | 330 | 0 | 330 | 0 | ||||||
66 | 330 | 0 | 330 | 0 | ||||||
67 | 320 | 0 | 320 | 0 | ||||||
68 | 310 | 0 | 310 | 0 | ||||||
69 | 300 | 0 | 300 | 0 | ||||||
70 | 290 | 0 | 290 | 0 | ||||||
71 | 280 | 0 | 280 | 0 | ||||||
72 | 270 | 250 | 270 | 250 | ||||||
73 | 260 | 300 | 260 | 300 | ||||||
74 | 250 | 350 | 250 | 350 | ||||||
75 | 240 | 350 | 240 | 350 | ||||||
76 | 240 | 350 | 240 | 350 | ||||||
77 | 240 | 350 | 240 | 350 | ||||||
78 | 0 | 330 | 0 | 330 | ||||||
79 | 0 | 400 | 0 | 400 | ||||||
80 | 0 | 40 | 0 | 40 |
За даними таблиці 1 будуються криві струмів фідерів розрахункової тягової підстанції Iф (l), розкладена крива поїзного струму. За розкладеної кривої поїзного струму визначаються середні та ефективні струми ФКС та інші числові характеристики розрахункової ТП. Також вибирається найзавантаженіша МПЗ, і проводиться розрахунок середніх і ефективних струмів парного і непарного шляху.
Методика розрахунку
Крива розкладеного і не розкладеного струму поділяється на відрізки 40-60 А.
Визначаються середні струми відрізків Iсрi, Iсрi?. Визначається час руху на цій ділянці ti. Визначається добуток Iср * ti (А * хв).
За сумою цих творів визначається середній струм і значення квадрата
(2)
(3)
(4)
Вихідна інформація, і розрахунок середнього та ефективного поїзного струму для струмів фідерів розрахункової підстанції № 2 (розкладений струм поїзда)
Таблиця 2.1
Ф4 | |||||
dI | ti | Icp | Icp2 | Icp * ti | Icp2 * ti |
20 | 2 | 320 | 102400 | 640 | 204800 |
0 | 3,75 | 330 | 108900 | 1237,5 | 408375 |
45 | 5,6 | 307,5 | 94556,25 | 1722 | 529515 |
45 | 5,6 | 262,5 | 68906,25 | 1470 | 385875 |
0 | 4,25 | 240 | 57600 | 1020 | 244800 |
0 | 2,5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Σ | 23,7 | 6089,5 | 1773365 |
Таблиця 2.2
Ф5 | |||||
dI | ti | Icp | Icp2 | Icp * ti | Icp2 * ti |
0 | 11,5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
60 | 1,75 | 230 | 52900 | 402,5 | 92575 |
60 | 1,75 | 280 | 78400 | 490 | 137200 |
30 | 0,75 | 335 | 112225 | 251,25 | 84168,75 |
0 | 4 | 350 | 122500 | 1400 | 490000 |
20 | 1 | 340 | 115600 | 340 | 115600 |
35 | 0,85 | 347 | 120409 | 294,95 | 102347,65 |
35 | 0,85 | 383 | 146689 | 325,55 | 124685,65 |
60 | 0,21 | 370 | 136900 | 77,7 | 28749 |
60 | 0,21 | 310 | 96100 | 65,1 | 20181 |
60 | 0,21 | 250 | 62500 | 52,5 | 13125 |
60 | 0,21 | 190 | 36100 | 39,9 | 7581 |
60 | 0,21 | 130 | 16900 | 27,3 | 3549 |
60 | 0,21 | 70 | 4900 | 14,7 | 1029 |
Σ | 23,71 | 3781,45 | 1220791,05 |
Таблиця 2.3
Ф2 | |||||
dI | ti | Icp | Icp2 | Icp * ti | Icp2 * ti |
60 | 17 | 30 | 900 | 510 | 15300 |
60 | 10,5 | 90 | 8100 | 945 | 85050 |
40 | 6 | 140 | 19600 | 840 | 117600 |
0 | 3 | 158 | 24964 | 474 | 74892 |
20 | 5,25 | 148 | 21904 | 777 | 114996 |
45 | 1,25 | 160 | 25600 | 200 | 32000 |
30 | 7,5 | 195 | 38025 | 1462,5 | 285187,5 |
50 | 2,62 | 235 | 55225 | 615,7 | 144689,5 |
50 | 2,62 | 285 | 81225 | 746,7 | 212809,5 |
Σ | 56 | 6570,9 | 1082524,5 |
Таблиця 2.4
Ф1 | |||||
dI | ti | Icp | Icp2 | Icp * ti | Icp2 * ti |
60 | 14,75 | 30 | 900 | 442,5 | 13275 |
20 | 5 | 70 | 4900 | 350 | 24500 |
10 | 0,75 | 65 | 4225 | 48,75 | 3168,75 |
50 | 15,25 | 85 | 7225 | 1296,25 | 110181,25 |
40 | 2,12 | 130 | 16900 | 275,6 | 35828 |
40 | 2,12 | 170 | 28900 | 360,4 | 61268 |
40 | 7 | 210 | 44100 | 1470 | 308700 |
20 | 1,25 | 220 | 48400 | 275 | 60500 |
35 | 6 | 193 | 37249 | 1158 | 223494 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Σ | 55,75 | 5676,5 | 840915 |
Вихідна інформація, і розрахунок середнього та ефективного поїзного струму для найбільш завантаженої МПЗ (не розкладений струм поїзда)
Таблиця 3.1
Парне напрямок | |||||
dI | ti | Icp | (Icp) 2 | Icp * ti | (Icp) 2 * ti |
0 | 4 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 16,5 | 180 | 32400 | 2970 | 534600 |
60 | 6,5 | 210 | 44100 | 1365 | 286650 |
30 | 4 | 255 | 65025 | 1020 | 260100 |
0 | 3,25 | 270 | 72900 | 877,5 | 236925 |
60 | 4,75 | 240 | 57600 | 1140 | 273600 |
30 | 3,5 | 195 | 38025 | 682,5 | 133087,5 |
50 | 1,5 | 205 | 42025 | 307,5 | 63037,5 |
0 | 7 | 230 | 52900 | 1610 | 370300 |
60 | 4,25 | 260 | 67600 | 1105 | 287300 |
10 | 0,75 | 305 | 93025 | 228,75 | 69768,75 |
Σ | 56 | 11306,25 | 2515368,75 |
Таблиця 3.2
Непарна напрямок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dI | ti | Icp | Icp2 | Icp * ti | Icp2 * ti | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 19,5 | 240 | 57600 | 4680 | 1123200 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
60 | 1,25 | 210 | 44100 | 262,5 | 55125 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 15 | 180 | 32400 | 2700 | 486000 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
60 | 2,75 | 210 | 44100 | 577,5 | 121275 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
30 | 1,75 | 255 | 65025 | 446,25 | 113793,75 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 7,5 | 270 | 72900
Також для струмів фідерів розраховують такі числові характеристики: Середнє квадратичне відхилення струму фідера (5) Коефіцієнт ефективності (6) Коефіцієнт варіації (7) Результати заносяться в таблиці 4 і 5 Таблиця 4 Числові характеристики поїзного струму фідерів розрахункової ТП та часу ходу по МПЗ
Таблиця 5 Числові характеристики струму парного і непарного шляхи найбільш завантаженої МПЗ, час ходи з МПЗ і електроспоживання в зоні
1.2 Визначення середніх струмів фідерів контактної мережі для розрахункових режимів розрахункової ТП Середня і ефективне значення поїзного струму фідерів є вихідним для розрахунку навантажень фідерів та підстанцій, для розрахунку втрат потужності та перевірки контактної мережі за рівнем напруги. Розрахункові режими визначаються процесами нагрівання трансформаторів. Тому нагрівання масла визначається для режиму згущення, тобто для періоду складання нормального графіка руху після вікна. Постійна часу і обмоток 6 - 8 хв, тому максимальна температура визначається максимальним нагрівом трансформатора, який може виникнути при максимальній пропускній здатності. Пропускна здатність визначається проходженням числа поїздів на добу. При виборі потужності трансформатора розглядаємо три режими: 1. Заданий кількість поїздів Jзад = Nзад / Nо (8) No = 1440 / Q o (9) де No - пропускна здатність, Q o - мінімальний межпоездной інтервал. 2. Режим згущення Jсг = Nсг / Nо = 0,9 (10) 3. Режим максимальної пропускної здатності Jmax = N / Nо = 1 (11) За середнім і ефективним струмам фідерів розраховують середні та ефективні струми фідерів для Nзад, Nсг і No за наступними формулами які дійсні для однотипних поїздів. I ф = I ср * n ф * N / No (12) I фе = (4 * n ф * N * I ге? / 3 * No) + ((n ф - 4 / 3) * n ф * N? * I ср? / No?) (13) Де nф = t / Q o - найбільше число поїздів в МПЗ t - час ходу поїзда N - кількість поїздів добу Результати розрахунків числових характеристик для трьох режимів заносяться в таблиці 6.7.8. 1. Заданий кількість поїздів Nзад = 105 пар на добу; Q о = 8 хв; No = 1440 / Q о = 1440 / 8 = 180 пар поїздів / добу Jзад = 105/180 = 0,583 2. Режим згущення Jсг = Nсг / No = 0,9 Þ Nсг = 0,9 * 180 = 162 пар поїздів. 3. Режим максимальної пропускної здатності Jmax = Nmax / No = 1 Þ Nmax = 1 * 180 = 180 пар поїздів. Розрахунок струмів фідерів: 1. Заданий режим Таблиця 6 Числові характеристики струмів ФКС розрахункової ТП при заданому режимі
2.Режим згущення Таблиця 7 Числові характеристики струмів ФКС розрахункової ТП в режимі згущення
3. Максимальний режим Таблиця 8 Числові характеристики струмів ФКС розрахункової ТП при максимальному режимі
| 187,69 | 0,24 |
1.3 Визначення середніх і ефективних струмів плечей харчування розрахункової ТП
I | = Ib = I ф 1 + I ф 2 (14)
I | | = Ia = I ф 5 + I ф 4 (15)
Квадрати ефективних струмів плечей харчування
I | ге? = Ib ге? = I |? + (I ф1е? - I ф1?) + (I ф2е? - I ф2?) (16)
I | | ге? = Ia ге? = I | | + (I ф 4 ге? - I ф 4?) + (I ф 5 ге? - I ф 5?) (17)
Таблиця 9
Середні та ефективні значення струмів плечей харчування
Режим | Плечі харчування | Iср, А | I ² фе, А ² | Iфе, А | Ке | δ I | K v |
Поставлене 0,583 | I | 728,7 | 641719 | 801 | 1,10 | 332,7 | 0,46 |
II | 894,9 | 971142 | 985 | 1,10 | 412,7 | 0,46 | |
Згущення 0,9 | I | 1124,4 | 1370795 | 1171 | 1,04 | 326,5 | 0,29 |
II | 1380,7 | 2064749 | 1437 | 1,04 | 398,0 | 0,29 | |
макс. 1 | I | 1249,3 | 1656687 | 1287 | 1,03 | 309,7 | 0,25 |
II | 1534,1 | 2492899 | 1579 | 1,03 | 373,4 | 0,24 |
1.4 Визначення розрахункових струмів трансформатора. Еквівалентний ефективний струм по нагріванню олії
Нагрівання масла в трифазному трансформаторі визначається втратами в обмотках трьох фаз. Еквівалентний ефективний струм по нагріванню масла визначається для умови нормального графіка руху і для режиму згущення
I екв е. 2 = (1 / 9) * (2 * (I2 | е. + I2 | | е.) + I | * I | |) (18)
Для перевірки температури обмотки повинен бути знайдений ефективний струм обмотки при максимальних і заданих розмірах руху:
I про 2 | е = (1 / 9) * (4 * I2 | е. + I2 | | е. + 2 * I | е * I | | е.) (19)
I про 2 | | е = (1 / 9) * (4 * I2 | | е. + I2 | е. + 2 * I | е * I | | е.) (20)
I про 2 | | | е = (1 / 9) * (I2 | е. + I2 | | е. - I | е * I | | е.) (21)
З трьох струмів вибирають максимальний.
Таблиця 10
Режим | Заданий | Згущення | Максимальний | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Еквівалентний ефективний струм по нагріванню масла (Iекв Е2) | 430870,6 | 935943,1 | 1135080,34 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Iекв е. | 656,4 | 967,4 | 1065,40 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ефективний струм обмотки (Iоб12) | 568541,9 | 1212598,11 | 1464900,7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ефективний струм обмотки (Iоб22) | 678349,7 | 1443916,11 | 1743637,9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ефективний струм обмотки (Iоб32) | 91492,3 | 194757,44 | 235261,9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Iоб1 | 754
1.5 Розрахунок трансформаторної потужності 1.5.1 Основний розрахунок Для розрахунку трансформаторної потужності вибирається базовий Sн = 2 x 40 = 80 МВА; Sр.расч = 10 МВА. Потужність тяги Sнт = Sн / Ку - Sр.расч, (22) де Ку = 0.97 - участь районної навантаження Номінальний тяговий струм обмотки трансформатора: I1нт = Sнт / (3 * Uш) (23) де Uш = 27.5 кВ Кратність навантаження по обмотках трансформатора 1. Для заданої кількості поїздів Ко = Кз = Iео / I1нт (24) де Iео - еквівалентний струм обмотки по нагріванню масла для заданого режиму. 2. Для режиму згущення КСГ = Iесг / I1нт (25) де Iесг - еквівалентний струм обмотки по нагріванню масла для режиму згущення. 3. Для максимального режиму Кmax = Iеmax / I1нт (26) Якщо Кmax ³ 1.5, то треба вибирати наступний за шкалою більш потужний трансформатор. Потужність трансформатора вибирають за середньої інтенсивності відносного зносу виткової ізоляції і перевіряють за максимальній температурі найбільш нагрітої точки обмотки і верхніх шарів масла. Середня інтенсивність зносу ізоляції обмотки трансформатора на добу з наданням вікна F1 = Aсг * Lобmax * Lмсг * Твос / 24 (27) АСГ = е-a (q інтб - q охлс) (28) де q інтб - температура найбільш нагрітої точки, при якій термін служби трансформатора умовно прийнятий рівним 1, q інтб = 98 ° С; q охлс - температура навколишнього середовища в період відновлення нормального руху, задається в залежності від району; a = 0.115 - коефіцієнт, що визначає швидкість старіння ізоляції Lобmax = Jсг * е a (а * Кmax? + B) (29) Lмсг = Jсг * е a (q ((1 - h) * КСГ? + Ко?) + H) (30) h = е - (Твос - to) / t (31) a, b, q, h - постійні у виразах, апроксимуючі залежності різниці температур обмотка - масло і олію - навколишнє середовище (вони рівні: a = 17.7; b = 5.3; q = 39.7; h = 15.3 ° C); to - середній час ходу поїзда основного типу по фідерної зоні; t = 3ч - теплова постійна часу масла. За отриманою інтенсивності зносу виробляють перерахунок номінального струму, тобто знаходиться такий струм, при якому відносна інтенсивність зносу буде номінальною. (32) де: - Тривалість весняне річного періоду Вибір потужності трансформатора по струму Iном занижує потужність не більш ніж на 8%, тому необхідна розрахункова потужність лежить у межах [Smin; Smax] Smin = Ку * (3 * Iном * Uш + Sр.расч) (33) Smax = Ку * (3 * К * Iном * Uш + Sр.расч) (34) де Ку = 0.97; К = 1.08 Sн = 2 χ 40 МВА Потужність тяги Sнт = 80 / 0,97 - 10 = 72,5 МВА Номінальний тяговий струм обмотки трансформатора: I1нт = 72,5 * 1000 / (3 * 27,5) = 878,8 А 1. Для заданої кількості поїздів Ко = Кз = 656,4 / 878,8 = 0,747 2. Для режиму згущення КСГ = 967,4 / 878,8 = 1,101 3. Для максимального режиму Кmax = 1065,4 / 878,8 = 1,212 АСГ = е - 0,115 (98 - 30) = 0,000402 Lобmax = 0,9 * е 0,115 (17,7 * 1,212? + 5,3) = 164,41 h = е - (3 - (56 +55,75) / 2 * 60) / 3 = 0,774 Lмсг = 0.9 * е 0.115 (39,7 ((1 - 0,774) * 1,101? + 0,747?) + 15.3 = 259,26 F1 = 0,000402 * 164,41 * 259,26 * 3 / 24 = 2,1419 За отриманою інтенсивності зносу зробимо перерахування номінального струму, тобто знаходимо такий струм, при якому відносна інтенсивність зносу буде номінальною. nвл = 230 днів nсг = (2 / 3) * 230 = 153,33 Smin = 0,97 * (3 * 929 * 27,5 + 10 * 1000) = 84043,2 кВА Smax = 0,97 * (3 * 929 * 1,08 * 27,5 +10 * 1000) = 89990,7 кВА => Sн = 80 МВА Висновок: Так як Sн = 80 МВА не потрапляє в інтервал Smin <Sн <Smax то робимо уточнений розрахунок. 1.5.2 Уточнення розрахунку потужності трансформатора Коефіцієнт, враховує знос ізоляції обмотки за рахунок нагріву масла в період нормального графіка Lмо = е a (q * Ко? + H) (35) Значення середньорічного зносу знаходять за формулою: (36) де nвл - число діб в весняно-літній період; nсг - число діб з наданням вікна, можна прийняти = 2 / 3 * nвл; Тн = 21 - Твос - to; Ао = е-a (q Інтс - q охло). За новим значенням F за формулою (32) знову проводиться розрахунок номінального струму і знаходиться нове значення Iоном. За каталогом вибирається потужність найближча - більша, ніж: Sрасч1 = Ку * (3 * Iоном * Uш + Sр.расч) (37) або Sрасч2 = 3 * Iоном * Uш (38) Тн = 21 - 3 - (56 +55,75) / (2 * 60) = 17,1 години Ао = е - 0,115 * (98 - 15) = 0,00007 Lмо = е 0,115 * (39,7 * 0,747? + 15,3) = 74,2 Sрасч 1 = 0,97 * (3 * 864 * 27,5 +10 * 1000) = 78841,6 кВА Sрасч 2 = 3 * 864 * 27,5 = 71280 кВА Вибираємо потужність трансформаторатора згідно з умовою Sн> max (Sрасч1; Sрасч2) отримуємо Sн = 80 МВА Висновок: потужність тягової підстанції 2 * 40 МВА 1.5.3 Перевірка трансформаторів по максимальному току, максимально допустимому току і максимально допустимим температур обмотки й масла а) Максимальний струм для режим а згущення I2нт = (SНОМ / Ку-Sр.расч) / (3 * Uш) (39) коефіцієнт згущення КСГ = Iесг / Iнт <1.5 б) Перевірка по температурі масла q МСГ = q охлс + (q / I2нт?) * (Iое? * h + (1 - h) * Iсг?) + h <95 ° С (40) в) Перевірка за максимальною допустимій температурі обмотки q Інтс = q МСГ + а * (Iеmax? / I2нт?) + b <140 ° С (41) де Iеmax - ефективний струм обмотки для максимального режиму I2нт - для двох трансформаторів г) У нормальних умовах задані розміри руху повинні бути забезпечені при роботі одного трансформатора q мо = q охлс + (q / I1нт?) * Iео? + h <95 ° С (42) q ІНТО = q мо + а * (Iеmax? / I1нт?) + b <140 ° С (43) де Iеmax - ефективний максимальний струм обмотки для заданого режиму; I1нт - струм, відповідної потужності, яка може бути використана для тяги при роботі одного трансформатора. а) Максимальний струм для режиму згущення Iнт = (80000 / 0,97 -10000) / (3 * 27,5) = 878,5 А коефіцієнт згущення КСГ = 967,4 / 878,5 = 1,1 <1.5 умова виконується б) Перевірка по температурі масла q МСГ = 30 + (39,7 / 878,5?) * (430870,6 * 0,774 + (1 - 0,774) * 935943,1) + 15,3 = 73,3 ° С 73,3 ° С <95 ° С в) Перевірка за максимальною допустимій температурі обмотки q Інтс = 73,3 + 17,7 * (1320,5? / 878,5?) + 5,3 = 118,6 ° С 118,6 ° С <140 ° С г) У нормальних умовах задані розміри руху повинні бути забезпечені при роботі одного трансформатора Iнт = (40000 / 0,97 -10000) / (3 * 27,5) = 484,8 А q мо = 30 + 39,7 * 430870,6 / 484,8? + 15,3 = 92,3 ° С 92,3 ° С <95 ° С q ІНТО = 92,3 + 17,7 * (823,6? / 484,8?) + 5,3 = 133,6 ° С 133,6 ° С <140 ° С Висновок: Трансформатори по максимальному току, максимально допустимому току і максимально допустимим температур обмотки й масла проходять. 2. Визначення економічного перетину контактної мережі однієї МПЗ для роздільної та вузловий схем живлення Загальний витрата енергії за парними і непарними шляхи: Wт = Iср * Uш * t * Nр (44) де Nр = N / КНД = 105 / 1,15 = 92пар/суткі; tч = 56,00 хв = 0,933 години tтч = 52,00 хв = 0,867 години; tнч = 55,75 хв = 0,929 години; tтнч = 54,75 хв 0,913 години tт - сумарний час споживання енергії всіма поїздами Nр, що проходять за період Т фідерні зону. Тпер = 8 хв = 0,133 години. Питомі втрати: Для роздільного схеми живлення: (45) Для вузловий схеми живлення: Загальний витрата енергії: Wт = Wтч + Wтнч Економічне перетин проводів у мідному еквіваленті: (47) де: ке = 0,018 руб / кВт * год - вартість електроенергії. Для роздільного схеми живлення: Wтч = 201,9 · 27,5 · 0,867 · 92 = 402608,8 кВт * год Wтнч = 220,1 · 27,5 · 0,913 · 92 = 462 188 кВт * год Для вузловий схеми живлення: No = 1440 / 8 = 180 пар поїздів Wт = 402608,8 +462188 = 864796,8 кВт * год За результатами розрахунків вибираємо підвіску M-120 + МФ-100 + А-185 F = 120 +100 +185 / 1,7 = 328,8 мм2 2.1 Перевірка контактної мережі по нагріванню Для підвіски M-120 + МФ-100 + А-185 допустимий струм 1270 А, його потрібно порівняти з ефективними струмами фідерів контактної мережі при режимі максимальної пропускної здатності. Iф1 = 743 А Iф4 = 793,2 А Iф2 = 852,4 А Iф5 = 577,2 А Висновок: підвіска M-120 + МФ-100 + А-185 по нагріванню проходить. 2.2 Річні втрати електроенергії в контактній мережі для роздільної та вузловий схеми живлення Значення втрат енергії за: D Wгод = Во * I * Rа (51) де l - довжина зони, км l = 46 км Rа - активний опір підвіски М-120 + МФ-100 + А-185 = 0,055 Ом / км D Wгч = 504491,7 · 46.0, 055 = 1276364 кВт * год / рік D Wгнеч = 650123,7 · 46 0,055 = 1644813 кВт * год / рік D Wгразд = 1276364 +1644813 = 2921177 кВт * год / рік D Wгузл = 2034271,4 · 46.0, 055 / 2 = 2573353,3 кВт * год / рік 3. Техніко-економічний розрахунок в порівнянні з роздільним і вузловий схем живлення Наведені щорічні витрати: Спр = Е * К + D А (52) де Е = Ен + Еа + Ео Ен = 0,12 - нормативний коефіцієнт ефективності; Еакс = 0,046 - амортизаційні відрахування на к / с; Ео = 0,03 - витрати на обслуговування; Еапс = 0,055 - амортизаційні відрахування на ПС; D А - вартість втрат електроенергії в рік; D А = D Wгод * Ке (53) де Ке = 0,018 руб / кВт * год - вартість електроенергії; Спрразд = (Ен + Еакс + Ео) * ККС + D А; (54) Спрузл = (Ен + Еакс + Ео) * ККС + (Ен + Еапс + Ео) * Кпс + D А; (55) Кпс = 22000 руб. ККС = 13000 · 46 = 598 тис руб Спрузл <Спрразд Кузл> Кразд Термін окупності: Т = (Кузл - Кразд) / (Спрразд - Спрузл) <8 років; (56) D Аразд = 2921177 · 0,018 = 52581,2 крб. D Аузл = 2573353,3 · 0,018 = 46320,4 крб. Спрразд = (0,12 + 0,046 + 0,03) · 598000 + 52581,2 = 169789,2 руб Спрузл = (0,12 +0,046 +0,03) · 598000 + (0,12 +0,055 +0,03) · 22000 +46320,4 = 168038,4 руб Т = 22000 / (2 * 169789,2-2 * 168038,4) = 6,3 року <8 років. Висновок: варіант з вузловою схемою живлення більш вигідний, хоча капіталовкладення більше ніж у роздільної, але щорічні наведені витрати менші. Значить, приймаємо вузлову схему живлення. Термін окупності 6,3 року <8 років. 4. Розрахунок середнього рівня напруги в контактній мережі до розрахункового поїзда на умовному лімітуючим перегоні Умовний перегін знаходиться в середині МПЗ, якщо в середині струми маленькі, то умовний перегін переміщують у зону з великими струмами. У межах умовного перегону виділяється блок-ділянку, рівний 1 / 3 довжини умовного перегону. Швидкість поїзда залежить від випрямленої напруги, яка пропорційна середньому за напівперіод напрузі змінного струму. Тому в першу чергу цікавлять саме ці значення напруги і втрат напруги.
Рис. 2. Схема умовного лімітує перегону і блок ділянки. L1-відстань від ТП1 до лімітує перегону; L1 *- відстань від ТП1 до блок ділянки; L2-відстань від ТП2 до лімітує перегону; L2 *- відстань від ТП2 до блок ділянки; Lk-довжина лімітує перегону; Lбу-довжина блок ділянки; Lок-відстань від ТП1 до розрахункового поїзда; L-довжина МПЗ. Розрахунок втрат напруги тягової мережі і випрямлених струмів, наведених до напруги контактної мережі. Втрати напруги в тягової мережі: D Uс = D Uк + D Uр (57) де D Uк - втрати напруги в контактній мережі до розрахункового поїзда; D Uр - втрата напруги в рейках до розрахункового поїзда. Розрахунок ведеться як і при постійному струмі, тому треба привести опір контактної мережі і рейок до постійного струму. Zкс = 0,136 Ом / км - приведений опір контактної мережі для підвіски M-120 + МФ-100 + А-185 (58) де U = 25000 В; Wkqд - витрата енергії на рух розрахункового поїзди типу q, на к-ом перегоні в руховому режимі; tkqд - час споживання струму поїзди типу q, на к-ом перегоні в руховому редіме; Wq = I * t * U - витрата енергії поїздами по всій зоні; m = t / qo - кількість поїздів у зоні; (59) де - Витрата енергії на рух поїздів типу q з фідерної зоні, по шляхах ç і çç; ; (60) Знаходимо втрати напруги на ТП: (61) де kеф 0,97 - коефіцієнт ефективності, що вводиться для переходу від випрямлених струмів до діючих. Опір трансформатора і зовнішній мережі: Хвт = Uk * Uш? * 10 / Sн + U? * 1000 / Sкз (62) j - кут зсуву між струмом і напругою, дорівнює 370. Iпmax = (Iаmax + Iвmax) / 2 (63) де Iаmax, Iвmax - навантаження плечей визначаються при N = No Iпmax - середній випрямлений струм підстанції при максимальних розмірах руху. Середній рівень напруги у ЕПС: U = 0.9 * 27 500 - D Uc - D Uni (64) По знайденому значенню напруги можна відкоригувати мінімальний межпоездной інтервал і перегінну пропускну здатність: (65) де Zе = 12 Ом - опір ЕПС I - середній випрямлений струм електровоза за tе, наведений до напруги. Пропускна здатність: No '= 1440 / Т'пер (66) Крім того, необхідно знайти середнє значення напруги за час ходу поїзда по блок-ділянці, що при розмежуванні поїздів блок-ділянками одно Тпер / 3 D Uбу = D Uk + D Uр (67) Uбу = 27500 - 1,11 * (D Uбу + D Uni) (68) де 1,11 - коефіцієнт для переходу до втрати діючої напруги Uбу ³ 21кВ; L1 *= 21,9 км. L2 *= 21,6 км. Lк = 7,5 км. Lок = 23 км. L1 = 20,7 км. L2 = 17,8 км. LБ = 2,5 км. L = 46 км. Розрахунок: Середній рівень напруги в поїзда на умовному перегоні: tч = 56 хв = 0,933 години tтч = 52 хв = 0,867 години; tнч = 55,75 хв = 0,929 години; tтнч = 54,75 хв 0,913 години; T0 = 0,13 години; m2 = tч / То = 0,913 / 0,13 = 6 поїздів Wkgd = 0,13 * 200 * 25 = 650 кВт * год Wg | = 0.867 * 201,9 * 25 = 4376,2 кВт * год Wg1I = 220,1 * 0,913 * 25 = 5023,8 кВт * год
D Uбу = 1011,5 +2365,7 = 3377,2 У Xвт = 10,5 * 10 * 27,52 / (1000 * 80) +27,52 / 700 = 1,711 Ом Uср = 0,9 * 27500 - 3377,2 - 2911,9 = 21401,1 У Перерахуємо межпоездной інтервал Iср = 220 А tе = 8 хв No '= 1440 / 10,1 = 143 пари поїздів на добу. N = 1440 / 8 = 180 пар поїздів на добу. Середній рівень напруги в поїзда на блок-ділянці: tч = 7,25 хв = 0,13 години tтч = 7,25 хв = 0,13 години; tнч = 7,4 хв = 0,133 години; tтнч = 7,2 хв 0,13 години; T0 = 0,13 години; m2 = tч / То = 0,13 / 0,13 = 1 поїзд Wkgd = 0,03 * 200 * 25 = 150 кВт * год Wg1 = 220 * 0,13 * 25 = 715 кВт * год WgI1 = 180 * 0,13 * 25 = 585 кВт * год D Uбу = 196,942 +221,472 = 418,413 У Uср = 27500 - 1,11 * (418,13 +2368,4) = 24516,49 В> 21кВ Висновок: напруга на блок-ділянці задовольняє умові за мінімальним рівнем напруги в тяговій мережі, так як більше 21кВ. Пропускна здатність не зміниться і становить 180 пар поїздів на добу. 5. Розрахунок мінімальних струмів короткого замикання і максимальних робочих струмів для двох схем живлення. Вибір схеми захисту контактної мережі розрахункового ділянки від короткого замикання 5.1 Струм короткого замикання може бути визначений: Iкз = Uнк Ö (2 * Uнк2 * (100000/Sкз + Uk * 103/Sн) * 10-2 + X * lкз) 2 + (ra * lкз) 2 де Uнк = 25 кВ; lкз - відстань від ТП до короткого замикання X і ra - індуктивний і активну опору одного кілометра тягової мережі, Ом / км. Максимальний струм фідера визначається в припущенні, що струм фідера складає суму струму рушання одного ЕРС і віднесеного до цього фідера середніх струмів інших ЕПС. При роздільному харчуванні: Iфmax = Iтр + (nф1 - 1) * I1 (70) При вузловій схемі живлення: Iфmax = Iтр + (nф1 - 1) * I1 / 2 + nф2 * I2 / 2 (71) де nф1, nф2 - максимальне число ЕПС, яке може знаходиться в фідерної зоні парного і непарного шляхів. I1, I2 - середні значення розкладених поїзних струмів. Уставки захисту повинні відповідати умовам для ПЛ 80; Iтр = 446 кз = 1,2 кв = 0,9 кч = 1,5 Iу> кз * Iфmax / кв, кч * Iу <Ikmin (72) 1. Розрахунок для роздільного схеми живлення: Zтс = 0,094 + j0, 287 Ом / км Iкз = 25000 Ö (2 * 252 * (1 / 700 +10,5 / (80 * 1000)) * 10-2 +0,287 * 46) 2 + (0,094 * 46) 2 = 1419,6 А Iфmaxч = 446 + (8-1) * 201,9 = 1859,3 А Iфmaxнеч = 446 + (8 - 1) · 220,1 = 1986,7 А Iуст = 1986,7 · 1,2 / 0,9 = 2804,8 А Iуст = 2804,8 · 1,5 = 4207,2 А 4207,2> 1419,6 Умова не виконується, максимального струмового захисту не достатньо. Необхідно забезпечити схему електронної захистом фідера. 2. Розрахунок для вузловий схеми живлення: Iкз = 25000 Ö (2 * 252 * (1 / 700 +10,5 / 80000) * 10-2 +0,287 * 46 / 2) 2 + (0,094 * 46 / 2) 2 = 2338,4 А Iфmaxч = 446 + (8-1) * 201,9 / 2 +8 * 220,1 / 2 = 2033,1 А Iфmaxнеч = 446 + (8 - 1) * 220,1 / 2 +8 * 201,9 / 2 = 2024 А Iуст = 2033,1 * 1,2 / 0,9 = 2870,3 А кч * Iуст = 2870,3 * 1,5 = 4305,5 А <2338,4 А умова не виконується максимального струмового захисту не достатньо. Необхідно забезпечити схему електронної захистом фідера. 5.2 Розрахунок уставок електронного захисту фідера ТП 1-й ступінь захисту - ненаправленная дистанційна захист є основною і відключає без витягів часу в межах 80-85% зони. При к.з. поруч з шинами підстанції передбачено автоматичний переклад 1-го ступеня захисту в режим ТО. Цей переклад обумовлений зниженням напруги на шинах ТП до певного рівня. 2-й ступінь захисту - спрямована захист з витримкою часу 0,5 сек. Вона резервує 1-у сходинку захисту. У 2-го ступеня використовується фазовий орган, який обмежує характеристику спрацьовування реле в заданому діапазоні. Розрахунок утавок електронного захисту: Визначення опору ТП: Zп = 2 * (Uн2 / Sкз + Uk * Uн2 / (100 * Sн)) Опір спрацьовування 1-го ступеня захисту: Zсрi = Котс * Zвхi де Котс = 0,8 - коефіцієнт відбудови; Zвхi - вхідні опори в кінці зони, що захищається; Zвх = Z1 * l Z1 - опір одного шляху 2-х путнього ділянки. Вибране опір Zсрi перевіряється на селективність по відношенню до струмів навантаження: Zсз £ кв * Zнmin / к де Zнmin - мінімальний опір навантаження; Zнmin = Uрmin / Iнmax де кв = 0,9; кн = 1,2; Uрmin = 25 кВ При зниженні напруги на шинах ТП ненаправленная дистанційна захист переводиться в режим ТО. Напруга перекладу: Uсзуто = Ukmin / кн де Ukmin - мінімальна напруга при к.з. в кінці лінії; Ukmin = Umin * Z е * I / (Z п + Z2 * I) Umin = 0.9 * 27 500 = 24 750 В; де Z2 - опір двоколійної ділянки при з'єднанні контактних підвісок. Струм спрацьовування відсічення: Iсзуто = кн * Iкзmax де Iкзmax - максимальний струм к.з. протікає через фідер; I кз max = Umax / (Z п + Z1 * I) Umax = 1.05 * 27 500 = 28 875 В; Вибране значення Iсзуто перевіряється: Iсзуто ³ кн * Iнmax / кв Опір спрацьовування спрямованої дистанційної захисту (2-а) Zсз | | = кч * Zкзmax де Zкзmax - максимальний опір при к.з. на шинах суміжної підстанції; Zкзmax = 2 * (Z2 * Ica + Z1 * Iсв) Розрахунок виконуємо тільки для роздільного схеми живлення: Визначимо опір ТП і нвешней мережі: Zп = 2 * (252/700 + 10,5 * 252 / (100 * 80) = 3,43 Ом Z1 = Z2 = Ö 0.0942 + 0.2872 = 0.302 Ом Zвх = 0,302 * 46 = 13,89 Ом Опір спрацьовування 1-го ступеня захисту: Zcp1 = 0.8 * 13,89 = 11,11 Ом Zнmin = 25000 / 1986,7 = 12,58 Ом 11,11 <0,9 * 12,58 / 1.2 = 9,44 Ом Напруга перекладу в ТО: Мінімальна напруга при короткому замиканні в кінці лінії: Uнmin = 0.9 (27500 * 0.302 * 46) / 2 * (3,43 + 0.302 * 46) = 8284,2 У Uсзуто = 8284,2 / 1,2 = 6903,5 У Струм спрацьовування струмового відсічення: Мінімальний струм короткого замикання в кінці лінії: Iкзmax = 1,05 * 27500 / 3,43 + 0.302 * 46 = 2782,9 А Iсзуто = 1,2 * 2782,9 = 3339,5 А Перевіряємо струм спрацьовування захисту на селективність 3339,5 А> 1,2 * 2033,1 / 0,9 = 2710,8 А умова виконується. Опір спрацьовування 2-го ступеня захисту. Максимальний опір к.з. на шинах суміжної підстанції: Zкзmax = 2 * (0.302 * 46 + 0.302 * 46) = 55,72 Ом Zсз = 55,72 * 1,5 = 83,59 Ом Висновок: електронний захист ФКС повністю задовольняє умовам нормальної роботи, тому що вона надійно відбудована від мінімального опору навантаження і максимальних струмів навантаження фідерів для вузловий схеми. 6. Розрахунок реактивного електроспоживання розрахункової ТП, потужність установки паралельної компенсації і її параметри Рис. 3. Схема включення КУ на ТП Q = U * I * sin (37 °) P = U * I * cos (37 °) Q | = 27.5 * 728,7 * sin (37 °) = 12059,9 кВАр Q | | = 27.5 * 894.9 * sin (37 °) = 14810,5 кВАр P | = 27.5 * 728,7 * cos (37 °) = 16004,1 кВт P | | = 27.5 * 894.9 * cos (37 °) = 19654,2 кВт Визначення економічного значення реактивної потужності: tg (j е) = 0,25 Qе = tg (j е) * Q Qе | = 0,25 * 12059,9 = 3015 кВАр Qе | | = 0,25 * 14810,5 = 3702,6 кВАр Потужність, що підлягає компенсації: Qку = Q - Qе Qку | = 12059,9-3015 = 9044,9 кВАр Qку | | = 14810,5-3702,6 = 11107,9 кВАр Орієнтовне значення встановленої потужності КБ: Qуст = Qку / kg kg = 0.5 коефіцієнт корисного використання Qуст | = 9044,9 / 0,5 = 18089,8 кВАр Qуст | | = 11107,9 / 0,5 = 22215,8 кВАр Кількість послідовних: М = (Uтс / Uкн) * 1,1 * 1,05 * 1,15 * 1,15 1,1 - коефіцієнт, що враховує номінальний розкид; Uкн - номінальна напруга 1-го конденсатора = 1,05 кВ; 1,15 - коефіцієнт, що враховує збільшення напруги на КБ від індуктивності захисного реактора; 1,15 - коефіцієнт, що враховує додатковий нагрів конденсаторів струмами зовнішніх гармонік і сонячної радіації М = 27500 / 1050 * 1,1 * 1,05 * 1,15 * 1,15 = 40 шт Потужність однієї послідовної ланцюга: Q1уст = 40 * (50, 60, 75, 125) = 2000, 2400, 3000, 5000 кВАр Кількість паралельних гілок в КБ: N = Qуст / (Qкн * М)
Для 1-го плеча харчування: КС - 1,05 - 125 Для 2-го плеча харчування: КС - 1,05 - 125 Параметри КБ
Індуктивність реактора:
Параметри КУ:
Збільшення напруги в точках включення Хсум = Uтс2 / Sкз + Uтс / (100 * Sн) Хсум = 27,52 / 700 + 10,5 * 27,5 / (100 * 80) = 1,15 Ом D U = Iікб * Хсум D U1 = 476 * 1,15 = 547,4 В D U2 = 595 * 1,15 = 684,3 В Визначення вартості активної та реактивної енергії за рік: Wр = (16004,1 +19654,2) * 8760 = 312366708 кВт * год ср = 0,08 руб / кВт * год Ср = 312366708 * 0,08 = 23739869,8 руб. Wq = (12059,9 +14810,5) * 8760 = 235384704 кВАр * год cq = 0,08 * 0,1 = 0,008 руб / кВт * год Cq = 235384704 * 0,008 = 1788923,8 руб Cqк = (9044,9 +11107,9) * 0,95 * 8760 * 0,008 = 1341692,8 руб Висновок У даному курсовому проекті був зроблений розрахунок системи електропостачання електрифікованих залізниць. У результаті розрахунку системи тягового електропостачання отримано таке: - Потужність тягової підстанції склала 80 МВА; - Кількість трансформаторів на тягових підстанціях - 2; - Визначено економічний опір проводів контактної мережі для роздільної та вузловий схем живлення, де запропоновано варіант вузловий схеми живлення тому термін окупності вузловий схеми менше 8 років; - Зроблений розрахунок середнього рівня напруги контактної мережі, де не виконується умова мінімальної напруги. Пропускна здатність зменшується до 143 пар поїздів на добу; - Обрана релейний і електронний захист ФКС; - Розраховано реактивне електроспоживання тягової підстанції; - Вибрана установка паралельної компенсації та її параметри. Список літератури
|