Дипломная (вкр): Контактная сеть электрифицируемого участка железной дороги переменного тока

Контактная сеть электрифицируемого участка железной дороги переменного тока

ВВЕДЕНИЕ

Электрическая энергия имеет колоссальное значение для народного хозяйства, так как ни один другой вид энергии так легко не может передаваться на дальние расстояния и преобразовываться в другие виды энергии.

Огромные выгоды народному хозяйству даёт использование электрической энергии и для электрической тяги поездов:

электрификация железнодорожных работ позволяет увеличить пропускную и провозную способность;

служит для улучшения топливно-энергетического баланса страны;

развивает энергосистемы тех регионов, где электрифицируются участки железных дорог;

обеспечивает электроэнергией прилегающие к железной дороге районы;

повышает производительность труда и общую культуру работы железнодорожников.

На Дальний Восток электроэнергия пришла в 1963 году - пущен первый участок Уссурийск - Владивосток, 1966 год Угловая - Находка, 1979 год - Хабаровск - Бира, 1981 год - Бира - Архара. В начале января 2000 года ввелся участок Сибирцево - Уссурийск, в 2001 году исполнилось 100 лет Транссибу, на участке Москва - Владивосток электрифицировали последний участок протяженностью 175 км. 25 декабря 2002 года, который положил конец электрификации Транссиба.

Перспективный полигон электрической тяги составит 49,12 тыс. км. или 56.5% протяженности сети.

Поскольку электрическая тяга переменного тока имеет более высокую эффективность по сравнению с тягой постоянного тока, признано целесообразным решение по переводу отдельных участков и направлений.

При сохранении существующего подхода к обновлению основных фондов электроснабжения с 2003 - 2005 гг. начнётся лавинообразный отказ в работе с постоянного на переменный ток технических средств, поэтому Департамент электрификации и электроснабжения МПС совместно с научными и другими организациями разработал концепцию модернизации устройств электроснабжения железных дорог, которая одобрена Президиумом научно-технического совета МПС. На ее основе была разработана «Программа обновления и развития хозяйства электроснабжения на 2000 - 2005 годы», которая предусматривает:

обновление контактной сети на базе подвесок КС - 160;

основные узлы, детали будут заменены на современные;

повысится коэффициент эластичности в пролете, который составит для КС-160 не менее 0,7 , за счет оптимизации параметров рессорного троса, облегченного дополнительно стержня фиксатора из аллюминевых сплавов;

роговые разрядники заменят на ОПН;

в линии ДПР вместо АС-35 будут применять АС-50;

в воздушных линиях электропередач автоблокировки вместо трансформаторов ОМ будут использовать трансформаторы ОЛ;

разъединители РЛНД будут замены на разъединители ТГФ.

Наряду с контактной сетью, тяговыми подстанциями и линиями продольного электроснабжения в программу обновления входят приборы учёта электроэнергии, системы телеуправления, средства механизации работ на контактной сети и линиях электропередач, средства диагностики элементов устройств электроснабжения.

Экономический эффект от обновления устройств электроснабжения в основном связан со снижением эксплутационных расходов за счет сокращения затрат на обслуживание, текущий и капитальный ремонт, уменьшение повреждаемости и затрат на восстановление, экономии фонда оплаты труда. Кроме того, увеличивается стоимость основных фондов и соответственно амортизационные отчисления, возрастает доля прибыли хозяйства от освоения прогнозируемого объема перевозок.

Чтобы данную Программу реализовать необходимо ее решать в комплексном подходе подготовки высококвалифицированных специалистов. Для этой цели на дорогах страны необходимо иметь целевое обучение в вузах и техникумах и периодически повышать своё мастерство.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Определение суточного расхода энергии на движение всех поездов по фидерной зоне, Асут , кВт.

 (1)

 (2)

 (3)

где - длина фидерной зоны;

- заданный вес локомотива, пассажирского и грузового;

- заданный вес поезда, пассажирского и грузового;

- заданное число пассажиров в сутки, пассажирских и грузовых;

- удельный расход энергии на тягу для пассажирского и грузового поездов, Вт.ч/т.км.брутто;

 (4)

где 3,8- коэффициент, учитывающий средние потери электроэнергии в контактной сети;

iэ- величина эквивалентного подъема, которая зависит от величины руководящего подъема iэ= 0.5%0, так как iр=7%0;

- среднее удельное сопротивление движения поезда;

Определяем значение среднего удельного сопротивления поезда  соответствующее заданным типам поездов и техническим скоростям движения:

для пассажирского поезда с весом состава т;

при км/ч; =4.3 кГ/т;

для грузового поезда с весом состава =6000т;

при =70км/ч;=кГ/т

тогда:

Определяем суточные потери энергии  в проводах фидерной зоны от движения всех поездов, кВт.ч

 (5)

где - длина фидерной зоны;

rэк- сопротивление 1 км проводов контактной сети фидерной зоны Ом/км;

U- расчетное значение выпрямленного напряжения, присоединенного к стороне высшего напряжения трансформатора электровоза;

- суммарное время занятия фидерной зоны всем расчетным числом поездов за расчетный период (за 24 часа) с учетом графиковых стоянок внутри фидерной зоны;

- заданные средние участковые скорости поездов пассажирских и грузовых, км/ч;

- суммарное время потребления энергии всем расчетным числом поездов за расчетный период (за 24 часа) при проходе фидерной зоны

 (6)

 (7)

 кВт.ч

Определяем годовые потери энергии , кВт.ч

 (8)

где кд- коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии на собственные нужды подвижного состава, кд - 1,02;

кз- коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии в зимних условиях на увеличение сопротивления движению, кз= 1.08;

,кВт.ч

Определяем удельные потери энергии за год в проводах данной фидерной зоне,

 (9)

где - длина фидерной зоны;

rэк- сопротивление 1 км проводов контактной сети фидерной зоны Ом/км;

Определяем минимальное экономическое сечение проводов контактной сети всех путей рассматриваемой фидерной зоны, мм2.

 (10)

мм2

где - минимальное экономическое сечение проводов всех путей фидерной зоны в мм2;

.35 коэффициент. учитывающий влияние ряда факторов стоимости 1 кВт.ч электроэнергии, нормативного срока окупаемости, удельного сопротивления медных проводов подвески, степени использования пропусной способности участка, амортизационных отчислений на размер приведенных годовых затрат по контактной сети.

В0 - определяем потери энергии за год в проводах данной фидерной зоны, кВт.ч/год-Ом

Определяем минимальное экономическое сечение проводов контактной сети в медном эквиваленте по каждому из главных путей перегона, мм2

 (11)

мм2

Выбор типа контактной подвески.

По рассчитанному сечению мм2 принимаем в соответствии справочной литературы стандартное сечение цепной контактной подвески переменного тока М-95+МФ-100, Sп=195мм2.

Сопоставляем полученную величину Iэмакс= 616А с допускаемой по нагреванию для принятого типа подвески. Находим, что для подвески

М-95+МФ-100, Iдоп=1160А.

Так как Iэмакс= 616 А< Iдоп=1160А., то выбранный тип подвески проходит понагреванию.

ВЫБОР (ПРОВЕРКА) ПРОВОДОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ НА НАГРЕВАНИЕ И ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Перегрев проводов недопустим, следовательно, сечение проводов контактной сети должно быть выбрано таким, чтобы наибольший эффективный ток в контактной сети не превышал допустимого по нагреванию длительного тока для этого сечения контактной подвески.

Наибольший допустимый ток в контактной сети Iэмакс, А

 (12)

где - расчетная максимальная нагрузка от грузовых поездов на 1 км, на 1 путь кВт/км;

U- среднее расчетное напряжение, В;

кн- коэффициент неравномерности потребления по путям;

кт-коэффициент запаса, учитывающий неравномерность электро

потребления в течении 1 часа;

с- коэффициент, учитывающий схему питания;

кэ- коэффициент эффективности;

Определение расчетной максимальной нагрузки от грузовых поездов на 1 км, на 1 путь, кВт/км.

 (13)

кВт/км

где- суточный расход энергии на движение грузовых поездов по фидерной зоне кВт.ч., остальные величины в формуле являются исходными данными.

Определение среднего числа поездов, одновременно находящихся на фидерной зоне при полном использовании пропускной способности линии.

 (14)

где n- среднее число поездов, одновременно находящихся на фидерной зоне при полном использовании пропускной способности линии.

поезда

Находим коэффициент эффективности

 (15)

где кэ- коэффициент эффективности для двухпутной линии при двустороннем питании.

Определяем максимальный эффективный ток фидера.

где С-2, так как питание двустороннее; U=22500В

Допустимая наибольшая потеря напряжения в тяговой сети

 (16)

где Uш- напряжение, поддерживаемое на тяговых шинах подстанции за счет стабилизирующих устройств.

Можно принять, что: Uш=27200 В- при переменном токе;

Uдоп- допустимое минимальное напряжение на пантографе электровоза;

Uдоп= 21000 В- при переменном токе.

Расчетная величина потери напряжения в тяговой сети.

 (17)

где с=8, с=1- при схеме двустороннего питания;

кд - при наличии только магистрального движения поездов на электротяге,

кд= 1.02;

кз - коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии в зимних условиях на увеличение сопротивления движению, кз= 1.08;

Zтс - кажущееся сопротивление двухпутного участка тяговой сети переменного тока при контактной подвеске М-95+МФ-100 и рельсах Р65 находим: Zтс= 0,51 Ом/км; U= 22500B

Cуммарное время занятие фидерной зоны максимальным расчетным числом поездов N0 за сутки.

 (18)

ч

Определяем :

Так как <, то сечение (мин.) контактной подвески М-95+МФ-100 можно считать выбранным окончательно, так как оно проходит и по допустимой потере напряжения.

Выбор сечения питающих и отсасывающих линий.

Исходя из требования, что сечение питающих и отсасывающих линий должно выбираться по нагреву, находим:

 (19)

провода

где Iдоп(А-185)=600А- допустимый по нагреву длительный ток для провода А-185;

 (20)

где Iэмаксп/ст- наибольший эффективный ток подстанции, который приближенно может быть найден по формуле для переменного тока:

 (21)

где к- коэффициент, учитывающий сдвиг по фазе нагрузок плеч питания; если принять, что величина нагрузок плеч питания (фаз тяговой подстции)одинакова, к= 1.73.