Курсовая работа: Электроснабжение электрифицируемого участка железной дороги

3.2.1 Средние токи поездов

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

Результирующий средний ток поезда:

; (12)

А;

3.2.2 Эффективные токи поездов

Эффективные токи поездов взяты из метода сечения графика движения поездов.

Квадрат среднеквадратичного тока поезда:

; (13)

А²;

3.2.3 Среднее число поездов

Среднее число поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне:

, (14)

где Т - период графика, равный 720 мин.

поездов;

3.2.4 Средний и эффективный токи подстанции Б при следовании одиночных поездов в четном и нечетном направлениях

Токи определены по данным табл.4.

Средний ток подстанции Б при равных по длине межподстанционных зонах для четного и нечетного поездов:

; (15)

А;

Квадрат эффективного тока подстанции Б от четного и нечетного поездов:

. (16)

А²;

3.2.5 Средний и среднеквадратичный токи подстанции Б

Средний ток подстанции Б:

. (17)

А;

Квадрат квадратичного тока подстанции Б:

, (18)

где - дисперсия тока подстанции Б;

- дисперсия тока одиночного поезда.

А²;

А²;

А²;

3.2.6 Эффективный ток наиболее загруженного фидера

Эффективный ток определен для максимального числа поездов, одновременно находящихся на зоне питания.

Максимальное число поездов:

, (19)

где N₀ - максимальная пропускная способность за сутки.

,

где и₀ - минимальный интервал попутного следования, мин.

.

поездов;

Максимальное число поездов на фидерной зоне:

. (20)

поездов;

Путем сравнения в табл.4,5 токов фидеров при следовании одиночных поездов четного и нечетного направлений определен фидер с наибольшим средним током I_ф,ср1.

Для этого фидера определен и эффективный ток фидера I_ф,э1.

Квадрат эффективного тока фидера при n_фм поездах:

, (21)

где D_ф1 - дисперсия тока фидера при движении одного поезда.

.

А²;

А²;

3.2.7 Максимальный ток фидера

Максимальный ток фидера вычислен с использованием формулы нормального закона распределения для максимального числа поездов на фидерной зоне.

. (22)

При n_фм›2, то максимальный ток фидера определен по формуле (22), а при n_фм‹2, то максимальное значение принято равным 1,5I_п,м.

I_п,м - максимальный ток поезда определен по кривым потребляемого тока четного или нечетного поезда.

А;

3.2.8 Средняя потеря напряжения до поезда

, (23)

где - средняя потеря напряжения от одного поезда.

.

поездов;

В;

В;

3.2.9 Средние потери мощности в контактной сети

. (24)

Вт;

Результаты расчетов электрических величин представлены в табл.

электроснабжение железная дорога подстанция

Результаты расчета электрических величин

Сравнивая два метода расчета, можно сделать выводы о том, что наиболее трудоемким является метод равномерного сечения графика движения поездов.

4. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

К основному оборудованию тяговых подстанций переменного тока относятся тяговые трансформаторы.

4.1 Число и мощность понизительных трансформаторов

Определено по суммарной мощности на тягу и районные потребители.

, (25)

где S_Т - мощность на тягу, кВА;

S_Р - мощность районной нагрузки, кВА;

к_Р - коэффициент, учитывающий разновременность максимумов тяги

и районной нагрузки, принят равным 0,97.

. (26)

кВА;

Мощность на районную нагрузку принята в пределах 0,25 мощности на тягу.

S_P1=0.25·21024=5256 кВА;

кВА;

Приняты трёхобмоточные понизительные трансформаторы в обоих случаях:

Трансформатор: ТДНЭ-40000/220-70У1

Номинальное напряжение обмоток кВ: ВН - 230, СН - 27,5, НН - 11.0

Потери холостого хода, кВт 66

Потери короткого замыкания, кВт 240

Ток холостого хода, % 1,10

Напряжение короткого замыкания, % ВН-СН. ВН-НН. СН-НН.

12,5 22 9,5

Число понизительных трансформаторов:

, (27)

где S_ПТ,Н - номинальная мощность трансформатора;

к_пре - коэффициент перегрузки трансформатора, принят 1,3 при

длительности перегрузки 2 часа.

, принято = 1

Так же на тяговой подстанции устанавливается один резервный трансформатор

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ВЫБОР УСТАВОК ТОКОВЫХ ЗАЩИТ

Минимальные токи короткого замыкания рассчитаны для двух точек - на посту секционирования и на шинах соседней подстанции. Расчетная схема и схемы замещения для расчетов токов короткого замыкания представлены на рис.6.

а) Расчетная схема

б) Схемы замещения

Рис.6.

Минимальный ток короткого замыкания в точке К1:

, (28)

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

U_Н - номинальное напряжение на тяговой подстанции, равное 27,5 кВ;

сечения подвески, длина фидера принята равной 0,3 км.

l_k - расстояние до точки короткого замыкания при расположении поста секционирования посередине L/2;

S_кз - мощность короткого замыкания на шинах высшего напряжения тяговой подстанции;

u_кпт% - напряжение короткого замыкания понизительного трансформатора;

Для первого варианта:

А;

Для точки К₂ полное сопротивление тяговой сети принято следующее:

;

.

Ом;

Ом.

Первичный ток уставки максимальных токовых защит должен удовлетворять условиям:

Для подстанции ;

Для поста секционирования ,

Где К_Н - Коэффициент надёжности, равный 1,3;

К_Ч - Коэффициент чувствительности, равный 1,5.

,

;

.

Уставка выключателя фидера тяговой подстанции принята 900 А, а поста секционирования 1000 А.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ НА ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЯХ

Потери энергии на тяговой подстанции складываются из потерь энергии в понизительных трансформаторах ?W_пт. Потери энергии вычислены через потери мощности.

; (29)

где ?Р_пт - средние потери мощности в понизительном трансформаторе;

n_пт - число параллельно работающих понизительных трансформаторов;

Т_пт - время работы в году, принято 7200 часов.

6.1 Потери мощности в трёхобмоточных понизительных трансформаторах

, (30)

где ?Р_хх - потери холостого хода трансформатора при номинальном

режиме, кВт;

?Р_к - потери короткого замыкания при номинальном режиме, кВт;

?Q_хх - реактивная мощность намагничивания трансформатора, квар;

;

?Q_к - реактивная мощность рассеивания трансформатора, квар;

;

Для трёхобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов, а так же трансформаторов с расщепленными обмотками в паспортных данных приведены значения потерь мощности, измеренные между парами обмоток ?Р_к12, ?Р_к13, ?Р_к23 и падения напряжений между обмотками ?U_к12%, ?U_к13%, ?U_к23%. Значения указанных величин для отдельных обмоток определены из выражений:

;

; (31)

.

;

; (32)

.

кВт;

кВт;

кВт.

%;

%;

%.

квар;

квар;

квар.

квар.

кВт·ч

7. ПРОВЕРКА ВЫБРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ГРАНИЧНЫМ УСЛОВИЯМ

После выбора оборудования проведена проверка его по граничным условиям.

7.1 Проверка контактной сети по уровню напряжения

Проверка произведена путем сопоставления фактического напряжения с допустимым.

, (33)

где U_ДОП - уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного

состава. При переменном токе не менее 21000 В.

В;

В.

уровень напряжения удовлетворяет условию.

7.2 Проверка сечения контактной подвески по нагреву

Проверка произведена по условию:

, (34)

где I_ДОП - допустимый ток на контактную подвеску;

I_Ф,Э - наибольший из среднеквадратичных токов фидеров.

для подвески ПБСМ-95+МФ-100 I_ДОП =1420 А. ;

8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ И ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ЭКОНОМИЧНОГО

По каждому варианту определяются приведенные годовые затраты

Э_прi = С_i + Е_н К_i,

где С_i годовые эксплуатационные расходы по варианту;

К_i капитальные вложения по варианту;

Е_н нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, принимаемый для устройств электроснабжения равным 0,25

При расчете капиталовложений и эксплуатационных расходов учитываются только составляющие, меняющиеся по вариантам.

Учитывается, что цены на объекты капитальных затрат с годами меняются, поэтому при пользовании справочными данными необходимо привести цены к году, в котором проводится расчет.

8.1 Размер капиталовложений

К = К_тп + К_кс + К_вл + К_всп + К_пп + К_ж,

где К_тп стоимость всех тяговых подстанций, принимается по /1, табл. 1.5/;

К_вл стоимость присоединений тяговых подстанций к высоковольтным линиям электропередачи, длина таких присоединений принимается равной 0,2 - 2,0 км,а стоимость одного километра по /1, табл. 1.5/;

К_всп стоимость вспомогательных устройств /1, табл. 1.6/;

К_пп стоимость подъездных путей ко всем тяговым подстанциям, длину подъездных путей к каждой подстанции можно принять равной 0.6 - 1.8 км, а стоимость в ценах 1984 г. 100-120 тыс. руб. за 1 км;

К_ж стоимость жилья, при каждой тяговой подстанции должно быть предусмотрено строительство жилья, стоимость которого в ценах 1984 г. следует принять равной 5.0 млн. руб. на одну подстанцию.

К_кс = 2•45•3•14•45=170100 тыс.руб.

К_тп = (690•2+600•2)• 45 = 116100 тыс.руб.

К_вл = 12•6•45= 2880 тыс.руб.

К_всп = 16•3•45=2160 тыс.руб.

К_пп =100•5•45 = 22500 тыс.руб.

К_ж = 416•5•40 = 83200 тыс.руб.

К₂ = 170100 + 116100 + 2880 + 2160 + 22500 + 83200 = 396960 тыс.руб.

8.2 Эксплуатационные расходы

С = С_тп + (_i К_i) + W_тп Ц + W_тс Ц,

где С_тп суммарные расходы на эксплуатацию тяговых подстанций, принимаемые равными по данным 1998 г. 210 тыс. руб. на одну подстанцию;

(_i К_i) сумма амортизационных отчислений, приведенных в /1, табл. 1.5/, для подъездных путей принять _пп = 5.5 %;

W_тп потери энергии на тяговых подстанциях, равные потерям энергии на одной подстанции, умноженные на число подстанций;

W_тс потери энергии в тяговой сети;

Ц стоимость 1 кВтч электрической энергии, 0,7 руб.