Курсовая работа (т): Электроснабжение городского электрического транспорта

Электроснабжение городского электрического транспорта

1. Общая характеристика объекта

Тяговые подстанции городского электротранспорта служат для преобразования трехфазного переменного тока напряжением 6 или 10 кВ в постоянный ток. Напряжение постоянного тока для городского электротранспорта принято: на токоприемнике трамвая и троллейбуса 550 В, на шинах тяговых подстанций 600В, на токоприемнике подвижного состава метрополитена 750 В, на шинах его тяговых подстанций 825 В.

Питание тяговых подстанций электроэнергией производится по воздушным или кабельным линиям напряжением 6 или 10 кВ От энергосистемы ток поступает в распределительное устройство высшего напряжения подстанции. Распределительное устройство служит для приёма и распределения электроэнергии. Оно состоит из сборных шин, оперативных и защитных аппаратов, измерительных приборов и вспомогательных аппаратов. К распределительному устройству присоединены преобразовательные агрегаты и трансформаторы собственных нужд (ТСН). Преобразовательные агрегаты состоят из преобразовательных трансформаторов и выпрямителей.

Электроэнергия выпрямленного тока через распределительное устройство постоянного тока, положительные и отрицательные линии поступает в тяговую сеть для питания электрического подвижного состава.

Нагрузка на сборных шинах тяговой подстанции не остается постоянной, так как непрерывно изменяется число поездок, курсирующих в районе подстанции, а также ток, потребляемый каждым из поездов. Ток поезда меняется в зависимости от сопротивления его движению, профиля и состояния пути, наполнения вагона пассажирами, от вида соединения тяговых двигателей и от напряжения сети.

Данная подстанция по назначению относится к питающим контактную сеть троллейбуса и состоит из трех агрегатов, два из которых являются рабочими, а одни агрегат является резервным. Резервным агрегатом осуществляется резервирование подстанции по мощности.

. Выбор схемы электроснабжения

Системы первичного питания служат для передачи электроэнергии с трансформаторных подстанций или распределительных пунктов энергосистем на тяговую подстанцию.

Схемы первичного питания могут быть тупиковыми, радиальными или кольцевыми. Кроме того, бывают схемы питания на отпайках. Выбор той или иной схемы первичного питания тяговой подстанции связан с необходимостью обеспечения определенной надежности электроснабжения при оптимальных начальных затратах.

Применительно к тяговым подстанциям городского электротранспорта это разделение означает, что подстанции метрополитена относятся к потребителям первой категории, трамвайно-троллейбусные же подстанции централизованного электроснабжения - ко второй категории, так как перерыв в электроснабжении трамвайной или троллейбусной линии не сопровождается таким серьезными последствиями, как перерыв в электроснабжении линий метрополитена.

Внутреннее электроснабжение осуществляется по схеме с радиальным питанием, которая не имеют резерва, поэтому повреждение питающей линии приводит к полному прекращению электроснабжения тяговой подстанции со стороны ввода 6 или 10 кВ. Такой принцип питания, как правило, приемлем лишь в том случае, если район питания тяговой сети может быть присоединен к шинам смежных тяговых подстанций.

Резервирование по высокому напряжению 6 или 10 кВ при радиальном питании может быть осуществлено за счет прокладки второй линии. В таком случаи схема имеет две раздельно работающие линии с автоматическим включением резерва на стороне тяговой подстанции.

. Расчёт электрических нагрузок тяговой сети

Расчёт параметров тяговых нагрузок производят по следующим данным:

Ø интервал движения троллейбусов в период максимальных тяговых нагрузок;

Ø  количество маршрутов на линии;

Ø  средний ток, потребляемый из сети;

Ø  длина участков контактной сети;

Ø  длина питающих кабелей.

Таблица 1 - исходные данные:

Для расчёта необходимо, также задаться интервалом движения троллейбусов на участках. Всего на пересечении улиц В. Хоружей и М. Богдановича и Сурганова курсирует 15 маршрутов следующих по маршрутам: 12, 22, 28, 29, 33, 34, 37, 38, 40, 43, 46, 52, 53, 54, 55. Интервал движения которых задаётся в минутах: 12-6, 22-10, 28-14, 29-8, 33-16, 34-8, 37-4, 38-20, 40-6, 43-13, 46-10, 52-15, 53-9, 54-6, 55-14.

Исходя из этих данных определяется количество машин n, шт для каждого из маршрутов курсирующих по заданным участкам

 (1)

где t - интервал движения между попутными машинами одного направления, мин

N ₁ =  = 10 (шт)

N₂ =  = 6 (шт)

N₃ =  = 4 (шт)

N₄ =  = 8 (шт)

N₅ =  = 4 (шт)

N₆ =  = 8 (шт)

N₇ =  = 15 (шт)

N₈ =  = 3 (шт)

N₉ =  = 10 (шт)

N₁₀ =  = 5 (шт)

N₁₁ =  = 6 (шт)

N₁₂ =  = 4 (шт)

N₁₃ =  =7 (шт)

N₁₄ =  = 10 (шт)

N₁₅ =  = 4 (шт)

Находим суммарное количество машин ∑, шт на каждом участке по формуле

 ∑N _1-11 , (2)

где ∑n, шт - сумма машин всех маршрутов на участке

N₃+N₆+N₁₁+N₁₃+N₅+N₇+N₈+N₁₂+N₁₄+N₁₅+N₉+N₁₀

4+8+6+4+15+3+4+10+4+10+5+7= 80 (шт)

N₇+N₉+N₁₀+N₁₁+N₁₃

15+10+5+6+7=43 (шт)

N₁+N₂+N₁₀+N₅

10+6+10+5=31 (шт)

N₁+N₂+N₄+N₉+N₁₀

10+6+8+10+5=39 (шт)

N₇+N₁₁+N₁₃

15+6+7=28 (шт)

N₁+N₂+N₇+N₉+N₁₀+N₁₁+N₁₃

10+6+15+10+5+6+7=59 (шт)

N₁+N₂

10+6=16 (шт)

N₁+N₂+N₃+N₅+N₈+N₁₄+N₁₅+N₁₂+N₉+N₁₀

+6+4+4+3+10+4+4+10+5= 60 (шт)

Движение на участках 1-11 выполняется троллейбусами марки АКСМ 321 средняя эксплуатационная скорость движения которого υ_е= 17 км/ч, средний потребляемый ток І_е = 127 А. Движение на каждом из участков двухстороннее, поэтому частоту движения машин n, пар машин в час (пм\ч) определяем по формуле для двухстороннего движения

n =  , (3)

n₁= = 6,5 (пм/ч)

n₂= = 1,8 (пм/ч)

n₃= = 1,9 (пм/ч)

n₄= = 1,5 (пм/ч)

n₅= = 2,7 (пм/ч)

n₆= = 1,5 (пм/ч)

n₇= = 1,2 (пм/ч)

n₈= = 4,9 (пм/ч)

n₉= = 1,1 (пм/ч)

n₁₀= = 1,2 (пм/ч)

n₁₁= = 3,6 (пм/ч)

Нагрузку участков тяговой сети І_у, А рассчитываем по формуле

І_у = І_ср ^. n,                                                                      (4)

І_у1 = 127*6,5 = 825,5 (А)

І_у2 = 127*1,8 = 228,6 (А)

І_у3 = 127*1,9 = 241,3 (А)

І_у4 = 127* 1,5 = 190,5 (А)

І_у5 = 127* 2,7 = 342,9 (А)

І_у6 = 127* 1,5 = 190,5 (А)

І_у7 = 127* 1,2 = 152,4 (А)

І_у8 = 127* 4,9 = 622,3 (А)

І_у9 = 127* 1,1 = 139,7 (А)

І_у10 = 127*1,2 = 152,4 (А)

І_у11 = 127* 3,6 = 457,2 (А)

Находим общий ток І_общ, А по формуле

І_общ = І_у1 + І_у2 + І_у3 + І_у4 + І_у5 + І_у6 + І_у7 + І_у8+І_у9 + І_у10 + І_у11, (5)

І_общ =3543,3 ( А)

Данные расчётов заносим в таблицу 2.

Таблица 2- Расчетные данные

. Выбор места расположения тяговой подстанции

При выборе места расположения тяговой подстанции необходимо учитывать экономические показатели. Система электроснабжения должна обеспечивать минимум затрат. Таким образом, возникает задача поиска экономически целесообразного варианта. Для выбора варианта системы с наименьшими затратами по экономическим критериям сравниваются возможные варианты электроснабжения, отвечающие техническим нормативам.

Число и расположение тяговых подстанций зависит главным образом от протяженности сети и ее конфигурации, а мощность подстанций - от величины нагрузки сети и принятой системы питания. При выявлении нагрузки сети, местоположения и числа подстанций следует исходить из полного развития сети и перспективного объема перевозок не менее чем на ближайшие 5-10 лет. Тяговые подстанции размещают обычно вблизи наиболее нагруженных узлов сети, что приводит к сокращению кабельной линии, питающей участки сосредоточенных нагрузок. Радиус действия подстанции ручного управления 3,5 км, при малой плотности сети он может достигать 5 км и более.

При размещении тяговой подстанции в зоне жилой застройки необходимо учитывать уровни шумов, генерируемых тяговой подстанцией. Основным источником шума на тяговой подстанции, при размещении современных агрегатов и естественном охлаждении, является силовой трансформатор. Из-за этого тяговую подстанцию необходимо размещать на удаленном расстоянии от жилых застроек. На определённых электрическими расчетами местах не всегда возможно расположить тяговую подстанцию из-за отсутствия достаточных свободных площадей для её строительства. В этом случае тяговая подстанция располагается на ближайших к расчетной точке свободных площадях, а кабельные линии прокладываются в расчетные точки контактной сети.

. Расчёт мощности ТП и преобразовательных агрегатов

Мощность тяговой подстанции на стороне 600В рассчитывают по выпрямленному току. Ток подстанции для нормального и вынужденного режимов определяют как сумму токов положительных кабелей подстанции.

_общ = I_n

_n = 3543,3 (А)

Для нормального режима работы суммируют токи кабелей в нормальном режиме. Для вынужденного режима (при централизованной системе) складывают токи для одного кабеля - в вынужденном режиме, для всех других - в нормальном режиме. Из всех возможных вариантов вынужденного режима выбирают наиболее тяжёлый с точки зрения загрузки оборудования.

Число агрегатов тяговой подстанции централизованного снабжения определяется по формуле

 = + 1,                                (6)

где I_на- номинальный ток агрегата, равный 2000 А[5];

K_зд - допустимый коэффициент загрузки агрегата, равный 1,14[5].

n = + 1≈3

Коэффициент загрузки преобразовательных агрегатов КЗ тяговой подстанции централизованной системы

К_з =  , (7)

где n - число агрегатов подстанции;

I_на - номинальный ток агрегата подстанции, А.

К_з =  = 0,89

В данном проекте используется выпрямительный агрегат типа ВАКЛЕ 2000/600 в комплекте с трансформатором ТМПУ-2000. Технические данные приводим в таблицу:

Таблица 3 - Технические данные