Учебная работа. Курсовая работа: Расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги

Учебная работа. Курсовая работа: Расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги

ВВЕДЕНИЕ

Вся совокупность устройств, начиная от генератора электростанции и кончая тяговой сетью, составляет систему электроснабжения электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются электрической энергией, помимо собственно электрической тяги (электровозы и электропоезда), также все нетяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих районов. Поэтому электрификация железных дорог решает не только транспортную проблему, но и способствует решению важнейшей народнохозяйственной проблемы – электрификации всей страны.

Главные преимущества электрической тяги перед автономной (имеющей генераторы энергии на самом локомотиве) определяются централизованным элекроснабжением и сводятся к следующему:

1. Производство электрической энергии на крупных электростанциях приводит, как всякое массовое производство, к уменьшению её стоимости, увеличению их к.п.д. и снижению расхода топлива.

2. На электростанциях могут использоваться любые виды топлива и, в частности, малокалорийные – нетранспортабельные (затраты на транспортировку которых не оправдываются). Электростанции могут сооружаться непосредственно у места добычи топлива, вследствие чего отпадает необходимость в его транспортировке.

3. Для электрической тяги может использоваться гидроэнергия и энергия атомных электростанций.

4. При электрической тяге возможна рекуперация (возврат) энергии при электрическом торможении.

5. При централизованном элетроснабжении потребная для электрической тяги мощность практически не ограничена. Это даёт возможность в отдельные периоды потреблять такие мощности, которые невозможно обеспечить на автономных локомотивах, что позволяет реализовать, например, значительно большие скорости движения на тяжелых подъёмах при больших весах поездов.

6. электрический локомотив (электровоз или элктровагон) в отличие от автономных локомотивов не имеет собственных генераторов энергии. поэтому он дешевле и надёжнее автономного локомотива.

7. На электрическом локомотиве нет частей, работающих при высоких температурах и с возвратно-поступательным движением (как на паровозе, тепловозе, газотурбовозе), что определяет уменьшение расходов на ремонт локомотива.

преимущества электрической тяги, создаваемые централизованным электроснабжением, для своей реализации требуют сооружения специальной системы электроснабжения, затраты на которую, как правило значительно превышают затраты на электроподвижной состав. Надёжность работы электрифицированных дорог зависит от надёжности работы системы электроснабжения. Поэтому вопросы надёжности и экономичности работы системы электроснабжения существенно влияют на надёжность и экономичность всей железной дороги в целом.

РЕФЕРАТ

В данном курсовом проекте произведён расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги, а именно 2-х путного участка, электрифицированного на однофазном токе промышленной частоты. Определена мощность и количество тяговых трансформаторов одной ТП, определено экономическое сечение проводов контактной сети, рассчитаны годовые потери в контактной сети, для раздельной и узловой схемы, произведен технико-экономический расчет для сравнения схем. произведен расчет среднего уровня напряжения в контактной сети, рассчитаны минимальные токи короткого замыкания и выбрана защита расчетного участка от тока короткого замыкания, а также рассчитано реактивное электpопотpебление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и её параметры.

ЗАДАНИЕ

1. Определить мощность тяговой подстанции, выбрать мощность и количество тяговых трансформаторов

2. Определить экономическое сечение проводов контактной сети межподстанционной зоны для раздельной и узловой схемы питания

3. рассчитать годовые потери электрической энергии в контактной сети для этих схем

4. Провести проверку выбранного сечения проводов контактной сети по нагреву

5. Провести технико-экономический расчет для сравнения раздельной и узловой схем питания

6. Для схемы раздельного питания произвести расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном перегоне и блок участке при максимальном использовании пропускной способности

7. Рассчитать перегонную пропускную способность с учетом уровня напряжения

8. рассчитать минимальный ток к.з. и максимальные рабочие токи двух схем питания, выбрать схемы защит контактной сети от коротких замыканий

9. Составить принципиальную схему питания и секционирования контактной сети расчетного участка

рассчитать реактивное электpопотpебление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Схема участка с упрощенными тяговыми расчетами

Типы тяговых подстанций II и III;

2. расположение тяговых подстанций:

ТП №1 L1
= 18 км;

ТП №2 L2
= 62 км;

Тип дороги – магистральная;

3. Число путей — 2

4. Тип рельсов — P65

5. размеры движения:

Число пар поездов в сутки: 75

6. минимальный межпоездной интервал θo
= 10 мин;

Твх
= 3 ч;

7. Номинальное напряжение тяговых подстанций Uн
= 27.5 кВ;

8. продолжительность периода повышенной интенсивности движения:

Tвос
=1,7 часа;

9. Трансформаторная мощность районных потребителей S =5 МВ×А;

10. Мощность короткого замыкания на вводах подстанции Sкз
= 700 МВ×А;

11.Эквивалентная температура в весенне-летний период и температура в период повышенной интенсивности движения после окна: θc
= 25ºС; θo
= 15ºС;

12.длительность весенне — летнего периода nвл
= 230 суток;

13.Амортизационные отчисления:

а) Контактная сеть ак
= 4,6 %;

б) Посты секционирования ап
= 5,5 %;

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ И КОЛИЧЕСТВА ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1.1 Определение средних и эффективных значений тока поезда, фидеров контактной сети тяговой подстанции

а) строим зависимость тока поезда от времени и расстояния In
(l),In
(t);

б) располагаем тяговые подстанции;

в) строим векторные диаграммы напряжений тяговых подстанций

г) определяем поездные токи на каждом километре в четном и нечетном направлении по зависимости поездного тока от расстояния In
(l)

Методика расчета токов фидеров контактной сети:

Для одностороннего питания ток поезда полностью равен току фидера: Iф
= Iп
. Для двухстороннего питания ток поезда распределяется между фидерами смежных подстанций обратно пропорционально расстояниям:

(1)

Рис.1

Кривые поездного тока раскладываем по фидерам смежных подстанций четного и нечетного пути по формулам (1) для схемы раздельного питания пути и заносим в таблицу 1.

По данным таблицы 1 строим кривые токов фидеров расчетной тяговой подстанции Iф
(l), разложенная кривая поездного тока. По разложенной кривой поездного тока определяем средние и эффективные токи фидеров контактной сети и другие числовые характеристики расчетной тяговой подстанции. Также выбираем самую загруженную межподстанционную зону, и производим расчет средних и эффективных токов четного и нечетного пути.

Таблица 1. Поездной ток по километрам четного и нечетного пути и фидеров тяговых подстанций

Расстояние

от ТП, км

Iнечет

Поезда, А

Iчет

поезда, А

ТП1
ТП2

Iф1
,А
Iф2
,А
Iф5
,А
Iф4
,А
Iф1
,А
Iф2
,А
Iф5
,А
Iф4
,А

0
0
120
0
120

1
0
280
0
280

2
160
320
160
320

3
180
280
180
280

4
180
330
180
330

5
180
330
180
330

6
180
330
180
330

7
180
330
180
330

8
180
330
180
330

9
180
330
180
330

10
180
330
180
330

11
180
320
180
320

12
180
270
180
270

13
180
240
180
240

14
170
190
170
190

15
200
170
200
170

16
220
160
220
160

17
240
160
240
160

18
270
160
270
160

19
300
160
156
300
0
4

20
300
160
153
293
7
7

21
300
160
149
286,5
13,5
11

22
320
0
0
298
21
0

23
240
0
0
218
22
0

24
0
120
104
0
0
16

25
160
320
269
135
25
51

26
160
280
229
131
29
51

27
160
240
191
127
33
49

28
200
220
170
154,5
45,5
50

29
210
210
157,5
157,5
52,5
52,5

30
210
200
145,5
153
57
54,5

31
210
200
141
148
62
59

32
210
190
129,5
143
67
60,5

33
210
180
118,5
138,5
71,5
61,5

34
210
170
108
133,5
76,5
62

35
210
165
101
129
81
64

36
210
160
94,5
124
86
65,5

37
210
160
91
119
91
69

38
230
230
125,5
125,5
104,5
104,5

39
200
260
136
104,5
95,5
124

40
190
270
135
95
95
135

41
170
270
129
81
89
141

42
150
270
123
68
81
147

43
140
270
116,5
60,5
79,5
153,5

44
140
270
110,5
57
83
159,5

45
140
270
104,5
54
86
165,5

46
140
270
98
51
89
172

47
140
270
92
47,5
92,5
178

48
140
270
86
44,5
95,5
184

49
140
270
80
41,5
98,5
190

50
200
240
65,5
54,5
145,5
174,5

51
240
200
50
60
180
150

52
240
190
43
54,5
185,5
147

53
240
190
39
49
191
151

54
240
190
34,5
43,5
196,5
155,5

55
230
190
30
36,5
193,5
160

56
230
190
26
31,5
198,5
164

57
230
190
21,5
26
204
168,5

58
230
180
16,5
21
209
163,5

59
220
180
12
15
205
168

60
220
180
8
10
210
172

61
0
180
4
0
0
176

62
0
200
0
0
0
200

63
0
250
250
0

64
0
280
280
0

65
0
280
280
0

66
0
280
280
0

67
0
280
280
0

68
0
280
280
0

69
0
240
240
0

70
0
200
200
0

71
0
200
200
0

72
0
200
200
0

73
160
200
200
160

74
170
200
200
170

75
170
150
150
170

76
190
150
150
190

77
200
150
150
200

78
200
150
150
200

79
200
150
150
200

80
200
150
150
200

методика расчета:

1. Кривая разложенного и неразложенного тока разделяется на отрезки 40-60 А.

2. Определяются средние токи отрезков и .

3. Определяется время движения на этом участке, ti

4. Определяется произведение [А×мин], [А²×мин].

5. По сумме этих произведений определяется средний ток и значение квадрата тока.

,А (2)

,А (3)

, А (4)

где Iср
i
– среднее

t – время хода поезда по фидерной зоне;

Результаты расчетов по формулам (2), (3) и (4) заносим в таблицы 2 и 3.

Таблица 2.1. исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №2 расчётной тяговой подстанции

Iф2

D I,A
ti

Iср

Iср
²
Iср
*t
Iсp
²*t

0-120
0
0
0
0
0

120-160
1,2
140
19600
168
23520

160-220
7,05
190
36100
1339,5
254505

220-280
3,35
250
62500
837,5
209375

280-330
13,4
305
93025
4087
1246535

S
25
6432
1733935

А;

А2
;

А.

Таблица 2.2. исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №1 расчётной тяговой подстанции

Iф1

D I,A
ti

Iср

Iср
²
Iср
×t
Iсp
²×t

120-160
0,6
140
19600
84
11760

160-200
17,4
180
32400
3132
563760

200-240
3,0
220
48400
660
145200

240-270
1,5
255
65025
382,5
97537

S
22,5
4258,5
818257,5

А;

А2
;

А.

Таблица 2.3. исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №5 расчётной тяговой подстанции

Iф5

D I,A
ti

Iср

Iср
²
Iср
×t
Iсp
²×t

0-60
11,3
30
900
339
10170

60-100
9,7
80
6400
776
62080

90-100
4,6
95
9025
437
41515

100-136
10,8
118
13924
1274,4
150379,2

100-160
12
130
16900
1560
202800

160-220
3,5
190
36100
665
126350

220-270
2
245
60025
490
120050

S
53,9
5541,4
713344,2

А;

А2
;

А.

Таблица 2.4. исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №4 расчётной тяговой подстанции

Iф4

D I,A
ti

Iср

Iср
²
Iср
×t
Iсp
²×t

160-160
15,70
160
25600
2512
401920

S
15,70
2512
401920

А;

А2
;

160 А.

Таблица 3.1. исходная информация и расчет среднего и эффективного поездного тока для наиболее загруженной межподстанционной зоны для четного направления.

четная

D I,A
ti

Iср

Iср
²
Iср
×t
Iсp
²×t

310-260
1,20
285
81225
342
97470

260-300
1,10
280
78400
308
86240

300-300
6,80
300
90000
2040
612000

300-240
3,00
270
72900
810
218700

240-180
2,90
290
84100
841
243890

180-160
0,80
170
28900
136
23120

160-160
3,70
160
25600
592
94720

0-0
1,50
0
0
0
0

160-160
9,50
160
25600
1520
243200

160-200
1,20
180
32400
216
38880

200-260
1,90
230
52900
437
100510

260-260
2,85
260
67600
741
192660

260-200
2,90
230
52900
667
153410

200-200
8,20
200
40000
1640
328000

200-180
1,10
190
36100
209
39710

S
48,65
10499
2E+06

А;

А2
;

225.4 А.

Таблица 3.2. исходная информация и расчет среднего и эффективного поездного тока для наиболее загруженной межподстанционной зоны для нечетного направления.

нечетная

D I,A
ti

Iср

Iср
²
Iср
×t
Iсp
²×t

160-160
7,5
160
25600
1200
192000

160-220
1,90
190
36100
361
68590

220-220
17,20
220
48400
3784
832480

220-160
2,40
190
36100
456
86640

160-160
4,70
160
25600
752
120320

160-200
1,00
180
32400
180
32400

200-240
0,90
220
48400
198
43560

240-240
9,70
240
57600
2328
558720

S
45,3
9259
2E+06

А;

А2
;

206.7 А.

Для токов фидеров рассчитываем следующие числовые характеристики: среднее квадратичное отклонение тока фидера

(5)

коэффициент эффективности

(6)

коэффициент вариации

(7)

Результаты вычислений, полученные по формулам (5), (6) и (7) заносим в таблицы 4 и 5.

Таблица 4. Числовые характеристики поездного тока фидеров расчетной тяговой подстанции и времени хода по межподстанционной зоне.

фидер
Iсp
, А
Iэ
², А²
Iэ
, А
Kэ

I

Kv

t хода

Iф2

96,2
13028,9
114,1
1,19
61,49
0,64
48,40

Iф1

69,9
6094,6
78,1
1,12
34,68
0,50
29,00

Iф5

210,8
45359,5
213,0
1,01
30,40
0,14
16,3

Iф4

160,0
25600,0
160,0
1,00
0,00
0,00
15,70

Таблица 5. Числовые характеристики тока четного и нечетного пути наиболее загруженной межподстанционной зоны, время хода по межподстанционной зоне и электpопотpебления в зоне.

путь
Iсp
, А
Iэ
², А²
Iэ
, А
Kэ

I

Kv

tхода

tпотр.

чет.
215,8
50822,4
225,4
1,04
65,21
0,30
48,65
47,15

нечет.
204,4
42708,8
206,7
1,01
30,49
0,15
45,30
45,30

1.2 Определение средних токов фидеров контактной сети для расчетных режимов расчетной тяговой подстанции

исходными данными для расчёта нагрузок фидеров и подстанций, а также для расчёта потерь мощности и проверки контактной сети по уровню напряжения, являются средние и эффективные значения поездного тока фидеров. Зная средние и эффективные значения поездного тока, отнесенного к фидеру, можно найти средние и эффективные токи фидера от всех нагрузок. Для этого воспользуемся формулами, которые справедливы для однотипных поездов:

для средних токов:

, А; (8)

для эффективных:

при двустороннем питании:

,А (9)

где nф
=t/θo — наибольшее число поездов в межподстанционной зоне;

t — время хода поезда, мин;

N — число поездов в сутки;

No — пропускная способность (пар поездов в сутки).

Расчетные режимы определяются процессами нагревания трансформаторов. Поэтому нагрев масла определяем для режима сгущения, то есть для периода составления нормального графика движения после окна. Постоянная времени и обмоток 6 — 8 мин, поэтому максимальная температура определяется максимальным нагревом трансформатора, который может возникнуть при максимальной пропускной способности. Пропускная способность определяется прохождением числа поездов в сутки. При выборе мощности трансформатора рассмотрим три режима:

1. заданное количество поездов:

Коэффициент использования пропускной способности:

, (10)

где No = 1440 / θo; (11)

No — пpопускная способность, пар поездов в сутки;

θo — минимальный межпоездной интеpвал, мин;

Согласно исходным данным:

Nзад
= 100 паp/сут;

θo
= 8 мин;

Используя выражение (11) получим:

No
= 1440 / θo
= 180 пар поездов;

Согласно выражению (10) получим:

= 0,556;

Средние и эффективные токи фидеров, определённые по формулам (8) и (9) для заданного режима занесём в таблицу 6.

Таблица 6. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции при заданном режиме

фидер
Iф
, А
Iфэ
², А²
Iфэ
, А
Kэ

I

Kv

nф

Iф2

325,9
141863
376,6
1,16
188,82
0,58
6,1

Iф1

139,9
28572
169,0
1,21
94,87
0,68
3,6

Iф5

234,2
85486
292,4
1,25
175,03
0,75
2,0

Iф4

177,8
48461
220,1
1,24
129,80
0,73
2,0

1. Режим сгущения:

0.9; (12)

Nсг
= N0
×0.9= 180×0.9 = 162 пары поездов.

Средние и эффективные токи фидеров, определённые по формулам (8) и (9) для режима сгущения занесём в таблицу 7.

Таблица 7. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции в режиме сгущения

фидер
Iф
, А
Iфэ
², А²
Iфэ
, А
Kэ

I

Kv

nф

Iф2

527,9
313174
559,6
1,06
185,60
0,35
6,1

Iф1

226,6
58662
242,2
1,07
85,50
0,38
3,6

Iф5

379,4
156853
396,0
1,04
113,50
0,30
2,0

Iф4

288,0
89088
298,5
1,04
78,38
0,27
2,0

2. Режим максимальной пропускной способности:

1 (13)

Nmax
= N0
×1= 180×1 = 180 пар поездов.

Средние и эффективные токи фидеров, определённые по формулам (8) и (9) для режима максимальной пропускной способности занесём в таблицу 8.

Таблица 8. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции в режиме максимальной пропускной способности

фидер
Iф
, А
Iфэ
², А²
Iфэ
, А
Kэ

I

Kv

nф

Iф2

586,6
374860
612,3
1,04
175,37
0,30
6,1

Iф1

251,8
69171
263,0
1,04
75,98
0,30
3,6

Iф5

421,6
180206
424,5
1,01
49,64
0,12
2,0

Iф4

320,0
102400
320,0
1,00
0,00
0,00
2,0

1.3 Определение средних и эффективных токов плеч питания расчетной тяговой подстанции

после определения средних нагрузок фидеров тяговой подстанции определим нагрузки плеч питания.

Для двухпутного участка будем иметь средние токи плеч:

(14)

квадраты эффективных токов плеч:

(15)

Результаты расчётов для трех режимов, полученные по формулам (14) и (15) сведем в таблицу 9.

Таблица 9. Числовые характеристики токов плеч питания расчётной тяговой подстанции

Режим
Плечи
Iсp
, А
Iэ
² ,А²
Iэ
, А
Kэ

sI

Kv

заданный

g = 0,556

I
412,0
214396
463
1,12
211,3
0,51

II
465,8
264454
514
1,10
217,9
0,47

Сгущения

gсг
= 0,9

I
667,4
487228
698
1,05
204,3
0,31

II
754,6
588447
767
1,02
137,9
0,18

макс.

gmax
=1

I
741,6
586498
766
1,03
191,1
0,26

II
838,4
705378
840
1,00
49,6
0,06

1.4 Определение расчетных токов трансформатора. Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла

Нагрев масла в трёхфазном трансформаторе будет определяться потерями в обмотках трех фаз, которые при несимметричной нагрузке будут неодинаковы. Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла определяем при заданных размерах движения, режима сгущения и для режима максимальной пропускной способности по формуле:

, А2
; (16)

Для проверки температуры обмотки должен быть найден эффективный ток обмотки при максимальных и заданных размерах движения:

, А2
; (17)

, А2
; (18)

, А2
; (19)

Из трех токов выбираем максимальный.

1. Заданный режим

Используя выражение (16) получим:

А2
;

А;

Согласно формулам (17), (18) и (19) получим:

А2
;

А2
; А2
;

За расчётный ток принимаем ток второй обмотки, так как он имеет наибольшее А.

2. Режим сгущения:

Используя выражение (16) получим:

А2
;

А;

Согласно формулам (17), (18) и (19) получим:

А2
;

А2
; А2
;

За расчётный ток принимаем ток второй обмотки, так как он имеет наибольшее А.

3. Максимальный режим

Используя выражение (16) получим:

А2
;

А;

Согласно формулам (17), (18) и (19) получим:

А2

А2
; А2
;

За расчётный ток принимаем ток второй обмотки, так как он имеет наибольшее А.

1.5 Расчет мощности трансформатора

1.5.1 Основной расчет

Для расчета трансформаторной мощности выбираем по каталогу мощность трансформаторов Sн
по каталогу в качестве базовой Sн
= 2 x 40 =80 МВА;

Мощность трансформаторов, необходимую для питания тяги определим по формуле:

, МВ×А (20)

где Kу
= 0.97 – коэффициент участия в максимуме районной нагрузки.

Sp.pасч
– мощность районных потребителей; согласно исходным данным:

Sp.pасч
= 10 МВА;

Мощность тяги

Используя выражение (20) получим:

МВ×А.

По мощности Sнт
определим соответствующий ей номинальный ток для двух трансформаторов:

, А (21)

где Uш
– напряжение на шинах тяговой подстанции Uш
= 27.5 кВ;

Согласно выражению (21) будем иметь:

А.

Кратность нагрузки по обмоткам трансформатора

1. Для заданного количества поездов

; (22)

где Iэо
— эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для заданного режима, А; Используя выражение (22) получим:

;

2. Для режима сгущения

; (23)

где Iэсг
— эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для режима сгущения, А;

Используя выражение (23) получим:

;

3. Для максимального режима

, А (24)

Если Kmax
³ 1,5 , то надо выбирать следующий по шкале более мощный трансформатор.

Используя выражение (24) получим:

;

Мощность трансформатора выбираем по средней интенсивности относительного износа витковой изоляции и проверяем по максимальной температуре наиболее нагретой точки обмотки и верхних слоев масла.

Средняя интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки предоставления окна:

, (25)

где

. (26)

где Qинтб
— температура наиболее нагретой точки, при которой срок службы трансформатора условно принят за единицу,

Qинтб
=980
С;

Qохлс
— температура окружающей среды в период восстановления нормального движения, задается в зависимости от района; согласно исходным данным Qохлс
= =300
С

α = 0.115 — коэффициент, определяющий скорость старения изоляции;

итак,

; (27)

; (28)

В выражении (28)

. (29)

В выражениях (27), (28) и (29):

a, b, g, h — постоянные в выражениях, аппроксимирующие зависимости разности температур обмотка-масло и масло — окружающая среда(они равны: a = 17,7; b = 5,3; g = 39,7; h = 15,3ºC);

to
— среднее время хода поезда основного типа по фидерной зоне; to
= (48.65+45.3)/120 = 0.78 часа;

τ = 3ч — тепловая постоянная времени масла.

Используя выражение (29) получим:

;

Согласно выражениям (27) и (28) получим:

;

Используя выражение (25) получим:

Так как F1
<1 , то по полученной интенсивности износа F1
пересчёт номинального тока производить не надо.

Если F1
>1, то полученной интенсивности износа F1
производится пересчёт номинального тока, то есть находится такой ток, при котором относительная интенсивность износа будет номинальной по формуле:

, (30)

где nсг
– число суток с предоставлением окон за год;

nсг
=суток.

Выбор мощности трансформатора по току Ioном
(в предположении, что Износ изоляции обмотки происходит только в период восстановления нормального движения после окна) занижает мощность не более чем на 8%, поэтому необходимая расчетная мощность лежит в пределах [Smin
и Smax
], которые определяются по формулам:

Smin
= Kу
×( 3× I0
ном
×Uш
+ Sp.p
асч
); (31)

Smax
= Kу
×( 3×K×I0
ном
×Uш
+ Sp.p
асч
); (32)

где Kу
= 0,97 ; K = 1,08.

Используя выражения (31) и (32) получим:

Smin
= Kу
×( 3× I0ном
×Uш
+ Sp.pасч
) = 0.97×(3×878.8×27.5 + 10×103
) = 80025.97 кВА;

Smax
= Kу
×( 3×K×I0ном
×Uш
+ Sp.pасч
) = 0.97×(3×878.8×1.08×27.5 + 10×103
) = 85652.05 кВА;

1.5.2 Уточнённый расчета мощности трансформатора

Коэффициент, учитывающий Износ изоляции обмотки за счет нагрева масла в период нормального графика:

;

Более точное значение среднегодового износа находят по формуле:

, ( 33)

где nвл
– число суток в весенне-летний период;

nсг
– число суток с предоставлением окон;

= 21-2.5 –0.78 = 17.72 часа;

, (34)

где Qохл0
– эквивалентная температура в весенне-летний период; согласно исходным данным Qохл0
= 200
С;

Согласно выражению (34) получим:

;

Используя выражение (33) будем иметь:

=0.00314;

Используя выражение (30) произведём пересчёт номинального тока:

= 286.8 А.

Расчётная мощность

Sрасч
= Kу
×( 3× Ioном
×Uш
+ Sp.pасч
) = 0.97×(3×286.8×27.5 + 10×103
) = 32649.9 кВА :

или

Sрасч
= 3× Ioном
×Uш
= 3×286.8×27.5 = 23659.7 кВА

Вывод: выбранные трансформаторы по мощности проходят.

1.5.3 Проверка трансформаторов по максимальному току, максимально допустимому току и максимально допустимым температурам обмотки и масла

ток, соответствующий располагаемой мощности для тяги определим по формуле:

, А (35)

Используя выражение (35) получим:

А.

Коэффициент сгущения:

<1.5;

максимальную температуру масла определим по формуле:

<950 С; (36)

Используя выражение (36) получим:

0
С <95 0 С;

максимальная температура обмотки:

<1400 C; (37)

Согласно выражению (37) будем иметь:

<1400 C;

В нормальных условиях заданные размеры движения должны быть обеспечены при работе одного трансформатора

95 0
С; (38)

140 0
С; (39)

где I1нт
– ток, соответствующий мощности, которая может быть использована для тяги при работе одного трансформатора, который определяется по формуле (21),

где Sнт
40 МВА.

А.

Согласно выражению (38) получим:

0
С £ 950
С ;

Используя выражение (39) получим:

0
С £ 1400
С;

Вывод:

Трансформаторы по максимальному току, максимально допустимому току и максимально допустимым температурам обмотки и масла проходят.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ одной МЕЖПОДСТАНЦИОННОЙ ЗОНЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ И УЗЛОВОЙ СХЕМ ПИТАНИЯ

Для раздельной схемы питания:

Общее сечение проводов контактной сети в медном эквиваленте:

мм2
, (40)

где В0
– годовые удельные потери в проводах контактной сети рассматриваемой фидерной зоны, кВт×ч/Ом×год

Энергию потерь по четному и нечетному пути определим по формуле:

Wт
= Iср
× Uш
× t × Np
; (41)

где Np
= N / kнд
= 100 / 1,15 = 87 пар/сутки;

Uш
= 25 кВ;

t – время хода поезда в режиме тяги; tт.чет
= 47.15/60 = 0.79 часа;

tт.нечет
= 45.3/60 = 0.76 часа;

Iср
– средний ток поезда, А.

Согласно выражению (41) получим:

для чётного пути:

Wт.ч
= Iср
× Uш
× t × Np
=215.8×25×0.79×87=370798.35 кВт×ч;

для нечётного пути:

Wт.неч
= Iср
× Uш
× t × Np
= 204.4×25×0.76×87=337873.2 кВт×ч.

годовые удельные потери в проводах контактной сети определим по формуле:

, кВт×ч/Ом×год. (42)

где — напряжение контактной сети, кВ (=25 кВ);

Tпер
= 8 мин = 8/60 = 0.13 часа.

t – полное время хода поезда по фидерной зоне, час. tт.чет
= 48.65/60 = 0.811 часа; tт.нечет
= 45.3/60 = 0.76 часа;

Используя выражение (42) получим:

для чётного пути:

451664.59 кВт×ч/Ом×год.

Используя выражение (40) получим:

мм2
.

для нечётного пути:

382042.92 кВт×ч/Ом×год.

Используя выражение (40) получим:

284.32 мм2
.

Для узловой схемы питания:

Общее сечение проводов контактной сети в медном эквиваленте:

мм2
, (43)

Общий расход энергии определим по формуле:

Wт
= Wтч
+ Wтнч
; (44)

Согласно выражению (44) получим:

Wт
= Wтч
+ Wтнч
=370798.35 + 337873.2 = 708671.55 кВт×ч.

годовые удельные потери в проводах контактной сети определим по формуле:

(45)

Используя выражение (45) получим:

Экономическое сечение проводов контактной сети по (43):

мм2
.

По результатам расчетов выбираем подвеску М120 + МФ100 + А185; для этой подвески сечение:

F = 120+100+=328.82 мм²;

3. ПРОВЕРКА КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПО НАГРЕВУ

Для подвески М120 + МФ100 + А185 допустимый ток 1230 А, его нужно сравнить с эффективными токами фидеров контактной сети при режиме максимальной пропускной способности

Iфэ1
= 263,0 А< 1230 А; Iфэ2 = 612,3 А< 1230 A;

Iфэ5
= 424,5 А< 1230 А; Iфэ4 = 320,0 А < 1230 A;

Вывод: подвеска М120 + МФ100 + А185 по нагреву проходит.

4. годовые ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ И УЗЛОВОЙ СХЕМЫ ПИТАНИЯ

DWгод
= Вo
× l × ra
; (45)

где l — длина зоны,км; l =40км;

ra
— активное сопротивление подвески; для подвески М120 + МФ100 + А185;

ra
=0,055 Ом/км;

Согласно выражению (45) получим:

DWг.ч
= 451664.59 × 40 × 0,055 = 993662.1 кВт×ч/год;

DWг.неч
= 382042.92 × 40 × 0,055 = 840494.42 кВт×ч/год;

DWг.узл
= 1443932.86 × 40 × 0,094 / 2 = 1588326.15 кВт×ч/год;

DWг.разд
= 993662.1 +840494.42 = 1834156.52 кВт×ч/год;

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПО сравнению С РАЗДЕЛЬНОЙ И УЗЛОВОЙ СХЕМ ПИТАНИЯ

Приведённые ежегодные расходы определим по формуле:

Спр
= Е × K + DА; (46)

Е = Ен
+ Еa
+ Еo
;

где Ен
= 0,12 — нормативный коэффициент эффективности;

Еак.с.
= 0,046 — амортизационные отчисления на контактную сеть;

Еo
= 0,03 — затраты на обслуживание;

Еап.с.
= 0,055 — амортизационные отчисления на пост секционирования;

DА — стоимость потерь электроэнергии в год;

DА = DWгод
× Kэ
, руб; (47)

где Кэ
= 0,09 руб/кВт×ч — стоимость электроэнергии;

для раздельной схемы питания:

Спр.разд
= ( Ен
+ Еак.с.
+ Еo
) × Kкс
+ DА, руб;

Kкс
= 13000 × 40 = 520000 руб;

ΔAразд
= 1834156.52 × 0,09 = 165074,09 руб;

Cпр.разд
= (0,12 + 0,046 + 0,03) × 520000 + 165074.09 = 266994.09 руб;

для узловой схемы питания

Спр.узл
= ( Ен
+ Еак.с.
+ Еo
) × Kк.с.
+ ( Ен
+ Еап.с.
+ Е0
) × Kп.с.
+ DА, руб;

Kп.с.
= 22000 руб;

ΔAузл
= 1588326.15 × 0,09 =142949.35 руб;

Cпр.узл
=(0,12+0,046+0,03)×520000+(0,12+0,055+0,03)×22000+142949.35 =249379.35 руб; Спр.узл
= 249379.35 руб < Спр.разд = 266994.09 руб;

Кузл
=22000 руб > Кразд
=0 руб;

Срок окупаемости:

8 лет; (48)

Используя выражение (48) получим:

8 лет;

Вывод: вариант с узловой схемой наиболее выгоден, так как капиталовложения больше чем у раздельной, но ежегодные приведённые затраты меньше.

Срок окупаемости 1.25 < 8 лет;

6. РАСЧЕТ СРЕДНЕГО УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДО РАСЧЕТНОГО ПОЕЗДА НА УСЛОВНОМ ЛИМИТИРУЮЩЕМ ПЕРЕГОНЕ И БЛОК — УЧАСТКЕ ПРИ ПОЛНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРОПУСКНОЙ способности
6.1 Расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном лимитирующем перегоне

Условный перегон находится в середине межподстанционной зоны, если в середине токи маленькие, то условный перегон перемещают в зону с большими токами. В пределах условного перегона выделяется блок участок, равный 1/3 длинны условного перегона. Скорость поезда зависит от выпрямленного напряжения, которое пропорционально среднему за полупериод напряжению переменного тока. Поэтому в первую очередь интересуют именно эти значения напряжения и потерь напряжения.

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 Wg
I
и Wg
II
-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
, Ib
max
— 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;

Wg
I
= 204.4 × 0,76 × 25 = 3883.6 кВт×ч;

Wg
II
= 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;

Wg
I
= 204.4 × 0,76 × 25 = 3883.6 кВт×ч;

Wg
II
= 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
+ (nф
1
— 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;

Iк
min
=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;

Iк
min
=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 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;

Ом; (69)

где кв
= 0,9; кн
= 1,2; Upmin
= 25 кВ;

При понижении напряжения на шинах тяговой подстанции ненаправленная дистанционная защита переводится в режим токовой отсечки.

Напряжение перевода:

, В; (70)

где Ukmin
— минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии;

, В ; (71)

Umin
= 0,9 × 27500 = 24750 В;

где Z2
— сопротивление двухпутного участка при соединении контактных подвесок, Ом;

ток срабатывания отсечки:

Iсзуто
= кн
× Iкзmax
; (72)

где Iкзmax
— максимальный ток короткого замыкания, протекающий через фидер;

, А; (73)

Umax
= 1,05 × 27500 = 28875 В;

Выбранное

; (74)

Сопротивление срабатывания направленной дистанционной защиты(вторая ступень)

Zсз||
= kч
× Zкзmax
; (75)

где Zкзmax
— максимальное сопротивление при коротком замыкании на шинах смежной подстанции;

Zкзmax
= 2 × (Z2
× lca
+ Z1
× lсв
), Ом; (76)

Расчет:

Определяем сопротивление тяговой подстанции и внешней сети по формуле (65) :

5.07 Ом;

Z1
=Z2
== 0.302 Ом;

Согласно выражению (67):

Zвх
= 0,302 × 20 = 6,04 Ом;

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты определим по формуле (66)

Zсзi
= 0,8 × 6,04 = 4,832 Ом;

Выбранное сопротивление проверяем на селективность по отношению к токам нагрузки фидера, используя выражение (68)

Минимальное сопротивление определим по формуле (69):

Zнmin
= 25000 / 1497.2 = 16,7 Ом;

5,1012,525 Ом;

минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии по формуле(71):

В;

Напряжение перевода в токовую отсечку по формуле (70):

Uсзто
= 6727.72 / 1,2 = 5606.43 В;

максимальный ток короткого замыкания в конце линии по формуле (73):

А;

ток срабатывания токовой отсечки по формуле (72):

Iсзуто
= кн
× Iкзmax
= 1.2 × 2599 = 3118.8 А ;

Проверяем ток срабатывания защиты на селективность по отношению к токам нагрузки по формуле (74):

Условие выполняется

Сопротивление срабатывания второй ступени защиты. Максимальное сопротивление короткого замыкания на шинах смежной подстанции определим по формуле (76):

Zкзmax
= 2 × (0,302 × 20 + 0,302 × 20) = 24.16 Ом;

Сопротивление срабатывания второй ступени защиты по формуле (75):

Zсз||
= 24,16 × 1,5 = 36,24 Ом;

Вывод: электронная защита фидера контактной сети полностью удовлетворяет условиям нормальной работы, так как она надёжно отстроена от минимального сопротивления нагрузки и максимальных токов нагрузки фидеров для узловой схемы.

9. РАСЧЕТ РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ, МОЩНОСТЬ УСТАНОВКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ

КОМПЕНСАЦИИ И ЕЁ параметры

Рис.2. Схема включения компенсирующей установки на тяговой подстанции.

Q = U×I×sin(37º)

P = U×I× cos(37º)

9.1 Определение реактивной мощности плеч питания:

Q|
= 27,5 × 412 × sin(37º) = 6818.56 кВ×Ар;

Q||
= 27,5 × 465.8 ×sin (37º) = 7708.95 кВ×Ар;

9.2 Определение активной мощности плеч питания

P|
= 27,5 × 412 × cos(37º) = 9048.54 кВт;

P||
= 27,5 × 465.8 × cos(37º) = 10230.12 кВт;

9.3. Определение экономического значения реактивной мощности

tg(φэ
) = 0,25

Qэ
= tg(φэ
)×PкВ×Ар

Qэ|
= 0,25 × 9048.54 = 2262.135 кВ×Ар;

Qэ||
= 0,25 × 10230.12 = 2557.53 кВ×Ар;

9.4 Мощность, подлежащая компенсации

Qку
= Q — Qэ

Qку|
= 6818.56 – 2262.135 = 4556.425 кВ×Ар

Qку||
= 7708.95 – 2557.53 = 5151.42 кВ×Ар;

9.5 ориентировочное значение установленной мощности КБ

Qуст
= Qку
/ kg
;

kg
= 0,5;

Qуст|
= 2 × 4556.425 = 9112.85 кВ×Ар;

Qуст||
= 2 × 5151.42 = 10302.84 кВ×Ар;

9.6 количество последовательно включенных конденсаторов:

M = [ Uтс
/ Uкн
] × 1,1 × 1,05 × 1,15 × 1,15

где 1,1 — коэффициент, учитывающий номинальный разброс;

Uкн
— номинальное напряжение 1-го конденсатора = 1,05 кВ;

1,15 – коэффициент, учитывающий увеличение напряжения на КБ от индуктивности защитного реактора;

1,15 — коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев конденсаторов токами внешних гармоник и солнечной радиации;

М = 27500 / 1050 × 1,53 = 40 шт;

9.7 Мощность одной последовательной цепи

Q1уст
= 40 × (50 , 60 , 75 , 125) = 2000 , 2400 , 3000 , 5000 кВ×Ар;

количество параллельных ветвей в КБ:

N = Qуст
/ ( Qкн
× M )

I плечо
II плечо

50

60

75

125

N = 9112.85 / 2000 = 4,556 = 5 шт;

N = 9112.85 / 2400 =3.797 = 4 шт;

N = 9112.85 / 3000 =3.038 = 3 шт;

N = 9112.85 / 5000 = 1.823 = 2 шт;

N = 10302,84 / 2000 = 5.151 = 6 шт;

N = 10302,84 / 2400 = 4.293 = 5 шт;

N = 10302,84 / 3000 = 3.434 = 4 шт;

N = 10302,84 / 5000 = 2.061 = 3 шт;

125 N = 2 шт.
50 N = 5 шт.

Для 1-ого плеча питания: КЭК — 1,05 -125

Для 2-ого плеча питания: КЭК — 1,05 -125

9.8 параметры КБ:

Iкн
= Qкн
/ Uкн
;

Xкн
= Uкн
² / Qкн
;

;

Хкб
= Хкн
× М / N;

Cкб
= Скн × N / M;

I плечо
II плечо

Iкн
= 125000 / 1050 = 119,0 A;

Xкн
=1050² / 125000 = 8,82 Oм;

мкФ;

Xкб
= 8,82 × 40 / 2 = 176,40 Ом;

Cкб
= 360,9 × 2 / 40 = 18,0 мкФ;

Ik
н
= 75000 / 1050 = 71.43 A;

Xкн
=1050² / 75000 = 14.7 Oм;

мкФ;

Xкб
= 14.7 × 40 / 4 = 147 Ом;

Скб
= 147 × 4 / 40 = 14.7 мкФ;

9.9 Индуктивность реактора:

I плечо
II плечо

;

LP
ср
= (LP1
+ LP2
) / 2 ;

;

мГн;

LРср
= (83,3+ 77.2) / 2 = 80,25 мГн;

;

;

LРср
= (101.962+ 94.549) / 2 = 98.255 мГн;

Lзр
— 1 — 107 2 — 99 3 — 91 4 — 83 5 — 75

выбираем один реактор с L = 83мГн и положением ПБВ в 4 ступени:

Гц;

выбираем один реактор c L =99 мГн и

положением ПБВ в 2 ступени:

Гц;

9.10 параметры КУ:

Xзр
= 2×p×f × Lзр

Хку
= Хкб
— Хзр
;

;

;

Qуст
= Qкб
× М × N;

I плечо
II плечо

Хзр
= 2×π × 50 × 83 / 1000 = 26.08 Ом;

Хку
= 176,40 — 26,08 = 150,32 Ом;

Iку
= 27500 / 150,32 = 182.94 А;

Qп
= 27,5² / 150,32 = 5.03 МВ×Ар;

Qуст
= 125 × 40 × 2 / 1000=10 МВ×Ар;

Хзр
= 2×π × 50 × 99 / 1000 = 31.1 Ом;

Хку
= 147 – 31.1 = 115.9 Ом;

Iку
= 27500 / 115.9 = 237.27 А;

Qп
= 27,5² / 115,9 = 6.53 МВ×Ар;

Qуст
= 50 × 40 × 5 / 1000 =10 МВ×Ар;

9.11 коэффициент использования КБ

kq
= Qп
/ Qуст

Iикб
= Iкб
× N

kи
= Iикб
/ Iку

Uакб
= M × Uкн

Uкб
= Iикб
× Хкб

I плечо
II плечо

kq
= 5.03 / 10 = 0.503;

Iикб
= 119.0 × 2 = 238 А;

kи
= 238 / 182.94 = 1.3;

Uакб
= 40 × 1050 = 42000 В;

Uкб
= 238 × 176.40 = 41983.2 В;

kq
= 6.53 / 10 = 0.653;

Iикб
= 71,43 × 5 = 357.15 А;

kи
= 357.15 / 237.27 = 1.5;

Uакб
= 40 × 1050 = 42000 В;

Uкб
= 357.15 × 147 = 52501.05 В;

9.12 увеличение напряжения в точках включения

, Ом;

Ом;

DU = Iикб
×Хсум

ΔU|
= 238 × 1.15 = 273.7 В;

ΔU||
= 357.15 × 1.15 = 410.72 В;

Определение стоимости активной и реактивной энергии за год

Wp
=(9048.5 + 10230.12) × 8760 = 168 880 711.2 кВт×ч;

cp
= 0.09 руб/кВт×ч;

Cp
= 168 880 711.2 × 0.95 × 0.09 = 14 439 300.81 руб;

Wq
= (6818.56 + 7708.95) × 8760 = 127 260 900.0 кВАр;

cq
= 0.09 × 0.1 = 0.009 руб/кВт×ч

Cq
= 127 260 900.0 × 0.95 × 0.009 = 1 571 382.5 руб

Стоимость реактивной энергии скомпенсированной с помощью установок компенсации:

Сqк
= (4556.425 + 5151.42 ) × 0,95 × 8760 × 0,009 = 727 098.17 руб

список ЛИТЕРАТУРЫ

1. Марквардт К.Г. «Электроснабжение электрифицированных ж.д.» М.: «Транспорт»

2. Справочник по электроснабжению железных дорог. М.: » Транспорт» 1980 г.

3. Справочник по электроснабжению железных дорог под редакцией Марквардта К.Г.

4. Задание на курсовой проект с методическими указаниями «Электроснабжение электрических железных дорог», Москва – 1990.