(iБ)2 = 1702 = 28900 А2.

потери напряжения:

потери мощности:

Для варианта с меньшим расстоянием определяются необходимые величины как математические ожидания:

DUпч,ср = М[Duпчi];(20)

DUпн,ср = М[Duпнi];(21)

(22)

(23)

DPтс = М[Dpi];(24)

Iм – максимальное мгновенное значение тока фидера.

Математические ожидания рассчитываются по формуле:

М[x] = å(xi×pi),(25)

где     хi - случайная величина;

рi – вероятность появления этой величины.

DUпч,ср = 201×0,264 + 394×0,5 + 485×0,222 = 358 В;

DUпн,ср = 361×0,264 + 358×0,5 + 333×0,222 = 348 В;

DPтс = 601277×0,264 + 746610×0,5 + 911518×0,222 = 734399 Вт.

Максимальное мгновенное значение тока фидера Iм выбирается из табл. 4, как наибольшее из мгновенных значений: фидер А1 Iм = 1945 А.

Среднеквадратический ток наиболее загруженного фидера находится из соотношения:

(26)

для максимально загруженного фидера при максимальном числе поездов, одновременно находящихся на зоне питания, т.е. для фидера А1 при числе поездов n = 4.

Методом сечения графика движения поездов рассчитывается только вариант с наименьшим расстоянием между тяговыми подстанциями L1.

3.2 Аналитический метод расчета

Расчет аналитическим методом производится для обоих вариантов размещения тяговых подстанций, чтобы сравнить по первому варианту сходимость двух методов и получить необходимые электрические величины для второго варианта. Известны различные аналитические методы расчета /4, 5/.

Исходными величинами для расчета являются:

- средние и эффективные токи одиночно следующих поездов четного и нечетного направлений: Iпч,ср, Iпн,ср, Iпч,э, Iпн,э;

- средние числа поездов одновременно находящихся на зоне питания в четном и нечетном направлениях.

С учетом принятого условия, что количества перевозимых грузов по направлениям одинаковы, числа поездов, одновременно находящихся на зоне питания в четном и нечетном направлениях, равны:

(27)

Средние токи поездов

Средние токи поездов принимаются равными значениям, полученным при методе сечения графика движения поездов.

Результирующий средний ток поезда

(28)

вариант 1:

вариант 2:

3.2.2. Эффективные токи поездов

Эффективные токи поездов также берутся из метода сечения. Результирующий среднеквадратичный ток поезда определяется из соотношения:

(29)

вариант 1:

вариант 2:

Среднее число поездов

Среднее число поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне, равно:

(30)

где     Т - период графика, равный 720 мин.

вариант 1:

вариант 2:

Средний и эффективный токи подстанции Б при следовании одиночных поездов в чётном и нечётном направлениях

Так как в курсовом проекте кривые потребления тока на всех межподстанционных зонах приняты одинаковыми, то для расчётов токов подстанции Б можно использовать равенства:

IБ1 = IА1; IБ2 = IА2.(31)

Ток подстанции Б от поездов, следующих по межподстанционной зоне А–Б, равен сумме токов двух фидеров:

 = IБ3 + IБ4.(32)

Ток подстанции Б от поездов, проходящих по следующей межподстанционной зоне

 = IБ1 + IБ2 = IА1 + IА2.(33)

В результате средний ток подстанции Б от одиночного поезда равен соответствующему среднему току поезда Iпч,ср и Iпн,ср, а среднеквадратичный ток - соответственно среднеквадратичным токам Iпч,э и Iпн,э.

Средний ток подстанции Б при равных по длине межподстанционных зонах для чётного и нечётного поездов равен:

.(34)

вариант 1:

вариант 2:

Аналогично определяются квадратичные значения токов подстанции Б при следовании одиночных поездов.

Квадрат эффективного тока подстанции Б от чётного и нечётного поездов

.   (35)

вариант 1:

вариант 2:

Средний и среднеквадратичный токи подстанции Б

Средний ток подстанции Б

IБ,ср = 2×nс×IБ,ср1.(36)

вариант 1:

IБ,ср = 2×2,6×420 = 2184 А.

вариант 2:

IБ,ср = 2×2,8×407 = 2279 А.

Средний квадратичный ток подстанции Б определяется из соотношения:

(37)

где     DБ= 2×nc×D1 – дисперсия тока подстанции Б;

 - 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

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).

Расчетная схема для расчетов токов КЗ

Рис. 4

Схема замещения для расчетов токов КЗ в точек К1

Рис. 5

Для тяговой сети постоянного тока минимальный ток короткого замыкания в точке К1

,(50)

где     Ud0 - напряжение холостого хода на шинах тяговой подстанции, равное 3650 В;

Схема замещения для расчетов токов КЗ в точек К2

Рис. 6

р - возможное снижение напряжения в первичной сети, р = 0,05;

uд - падение напряжения в дуге в месте короткого замыкания, принимаемое равным 150…200 В;

Iнагр - ток нагрузки неповрежденных фидеров;

r - внутреннее сопротивление тяговой подстанции;

Rо - сопротивление линии отсоса определяется из условия, что сечение отсоса должно быть не менее трех сечений тяговой сети, а длина отсоса в пределах от 0,2 до 0,5 км;

Страницы: 1, 2, 3