трусики женские украина

На головну

 Розрахунок системи електропостачання - Фізика

Введення

Метою курсового проекту є ознайомлення з методикою розрахунку систем електропостачання ділянок залізниць, електрифікованих на постійному струмі.

Проектування системи електропостачання електричної залізниці представляє техніко-економічну задачу, в якій вирішується великий комплекс питань. Перелік цих питань представлений в довіднику / 2 /.

У навчальному курсовому проекті немає можливості вирішити всі питання проектування системи електропостачання, тому в ньому:

- Проводиться попередній вибір відстані між тяговими підстанціями і перетину контактної мережі для двох варіантів;

- Розраховуються основні електричні величини;

- Визначається потужність і вибирається тип основного обладнання тягових підстанцій;

- Виконується перевірка варіантів по граничних умовах;

- Проводиться техніко-економічне порівняння варіантів;

- Складається і викреслюється схема зовнішнього електропостачання для найбільш економічного варіанта.

Початкові параметри окремих споруд і пристроїв відповідно до Правил влаштування системи тягового електропостачання слід вибирати виходячи з умов експлуатації без перебудови на наступні розрахункові терміни:

- Обсяг основних службово-технічних будівель, в тому числі тягових підстанцій - 10 років;

- Площа перерізу проводів електричних ліній і контактних мереж, кількість агрегатів основного устаткування тягових і понижуючих підстанцій - 5 років.

1. Розрахунок питомої електроспоживання і вибір варіантів розміщення тягових підстанцій

Всі розрахунки проводяться за вихідними даними, наведеними в завданні на курсовий проект.

1.1 Кількість перевезених вантажів на розрахунковий рік експлуатації

Вимірюється в млн. Тонн і визначається за формулою:

, (1)

де t - рік експлуатації, на який розраховується кількість перевезених вантажів;

Pз- задану кількість перевезених вантажів, млн. Т .;

p - приріст кількості перевезених вантажів на рік,%.

Кількість перевезених вантажів має бути визначено на п'ятий P5і десятий P10годи експлуатації:

1.2 Енергія, споживана поїздом

Вимірюється в Вт ? год і визначається за кривими споживаного поїздом струму:

, (2)

де 1,15 - коефіцієнт, що враховує втрати електроенергії при пуску і гальмуванні електровоза;

Uе- напруга на струмоприймачі електровоза, прийняте рівним 3000 В на постійному струмі;

Ii- середнє значення струму поїзда на ділянці DSiкрівой споживаного струму, А;

к - кількість ділянок, на яке розбита крива струму;

hе- коефіцієнт корисної дії електровоза, який приймається рав-ним 0,87 для електровозів постійного струму;

hес- коефіцієнт корисної дії системи електропостачання, при-приймати рівним 0,91 для системи постійного струму;

vт- задана середня технічна швидкість руху поїзда, км / год;

Wр / W0- ставлення, що показує співвідношення між споживаної енер-гією поїздом заданої маси Qзі поїздом маси Qп, для якого задана крива споживаного струму;

l - коефіцієнт потужності електровоза, вводиться тільки для змін-ного струму, l = 0,8.

Енергія, споживана поїздом, визначається для парного Wчі непарного Wннаправленій.

1.3 Питома витрата енергії

Питома витрата енергії вимірюється ві визначається за формулою:

, (3)

де S - довжина ділянки, на якій задана крива споживаного струму, км;

Q - маса поїзда без урахування маси локомотива, т;

G - маса локомотива, т.

Питома витрата енергії визначається в парному wчі непарному wннаправленіях:

1.4 Питома потужність на десятий рік експлуатації

Питома потужність в кВт / км на десятий рік експлуатації визначається за умови, що кількості перевезених вантажів в парному і непарному напрямках рівні 0,5 ? P10

, (4)

де 1,1 - коефіцієнт, що враховує додаткові втрати енергії на маневри і в зимових умовах роботи;

a1- коефіцієнт тари;

8760 - число годин у році.

1.5 Відстані між тяговими підстанціями і перетину контактної підвіски

Відстань між тяговими підстанціями визначається залежно від Pсрпо номограммам для двох варіантів. Одне з відстаней береться оптимальним, а друга менше або більше оптимального. Результати вибору наведено в табл. 1.

Одночасно вибираються марка і площа перерізу проводів контактної підвіски з урахуванням того, що контактна мережа ділянок постійного струму з системою 3,3 кВ, відповідна навантажень першого розрахункового терміну, повинна мати не більше одного підсилює дроти.

Таблиця 1. Вибрані варіанти

 Варіант Відстань між тяговими підстанціями, км Марка і площа перерізу проводів Тип рейки Питомий опір тягової мережі, Ом / км

 1 32 М-95 + 2МФ-100 Р65 0,08884

 2 35

 М-95 + 2МФ-100 +

 А-185 Р65 0,06290

Марки і площа перерізу проводів підвіски обрані за даними / 1, табл. 2 /.

1.6 Питомий опір тягової мережі

Питомий опір тягової мережі, Ом / км, для постійного струму

, (5)

де rеп- питомий опір контактної підвіски;

rер- питомий опір рейок.

Питомий опір контактної підвіски

Визначається за формулою:

(6)

де rм- питомий опір мідного провідника довжиною 1 км і перетином 1 мм2, рівне 18,8 Ом ? мм2 / км;

Sм- перетин мідних проводів, мм2;

SА- перетин алюмінієвих проводів, мм2;

SПБСМ- перетин біметалічних проводів, мм2.

Питомий опір рейок

Визначається за формулою:

, (7)

де N - число ниток рейок, рівне 4 для двоколійного ділянки;

mp- маса погонного метра рейки, кг.

Значення питомого опору тягової мережі обчислюється для обох варіантів відстаней між тяговими підстанціями:

варіант 1:

варіант 2:

Результати обчислень заносяться в табл. 1.

1.7 Розташування тягових підстанцій для вибраних варіантів

Розташування тягових підстанцій для вибраних варіантів пояснюється схемою, наведеною на рис. 1. На схемі вказані відстані між підстанціями і їх тип (опорна, підключених до цих відгалужень, транзитна).

Тип лінії - подвійна, рівень напруги лінії - 110 кВ.

Схема зовнішнього електропостачання електрифікованої залізниці забезпечує харчування тягових підстанцій на умовах, передбачених для споживачів з електроприймачів першої категорії, тобто вихід з роботи однієї з підстанцій (секції шин) енергосистеми або живильної лінії не приводить до відключення тягової підстанції.

Для цього тягові підстанції повинні отримують двостороннє живлення від двох підстанцій енергосистеми або по двох радіальних лініях від різних систем шин однієї підстанції енергосистеми, що має не менше двох джерел живлення.

При двосторонньому харчуванні підстанцій по одноланцюгової ВЛ число проміжних підстанцій (у тому числі підстанцій, які не живлять тягу), що включаються як транзитні у розтин ПЛ, між опорними підстанціями, як правило не повинно бути більше трьох.

Від Дволанцюговий ПЛ, при якій обидві ланцюга підвішені на загальних опорах, з двостороннім живленням на ділянці між двома опорними підстанціями рекомендується забезпечувати харчування наступного числа проміжних підстанцій (включаючи підстанції, котрі не мають тягу):

- Для ПЛ 220 кВ не більше п'яти при електричній тязі як на постійному, так і на змінному струмі;

- Для ПЛ 110 кВ не більше п'яти при електричній тязі на постійному струмі і трьох - на змінному струмі.

При цьому всі підстанції повинні бути транзитними, що включаються по черзі в обидві лінії.

Від подвійної лінії, коли одноланцюгові ВЛ розміщуються кожна на своїх опорах, з двостороннім живленням на ділянці між опорними підстанціями рекомендується забезпечувати харчування наступного числа проміжних підстанцій (включаючи підстанції, котрі не мають тягу):

- Для ПЛ 220 кВ - не більше п'яти при електричній тязі як на змінному, так і на постійному струмі;

- Для ВЛ110 кВ - не більше п'яти при електричній тязі на постійному і трьох - на змінному струмі.

У цьому випадку можна чергувати транзитні і підключених до цих відгалужень підстанції.

Розміщення тягових підстанцій виконано з урахуванням даних рекомендацій.

Розміщення тягових підстанцій для варіанту 1 і варіанта 2

Рис. 1

2. Побудова графіка руху поїздів і його

статистична обробка

2.1 Кількість перевезених вантажів на добу

Кількість перевезених вантажів на добу з урахуванням коефіцієнтів нерівномірності на п'ятий рік експлуатації визначається за формулою:

, (8)

де Р5- кількість перевезених вантажів на п'ятий рік експлуатації, т;

км, КС-задані коефіцієнти нерівномірності кількості перевезених вантажів відповідно по місяцях і добі;

12 - число місяців в році;

30 - число днів у місяці.

2.2 Кількість пар поїздів на добу на п'ятий рік експлуатації

Визначається за формулою:

, (9)

де величини ???і Q беруться із завдання до курсового проекту.

2.3 Час ходу поїзда по межподстанціонной зоні

Час ходу вимірюється в хв. і визначається за формулою:

, (10)

де L - відстань між тяговими підстанціями.

Час ходу поїзда обчислюється для обох варіантів розміщення тягових підстанцій.

2.4 Графік руху поїздів

Графік руху поїздів будується на період, рівний 12 годинам, для числа пар поїздів N5с / 2 для двох варіантів відстаней між тяговими підстанціями. Потяги розташовуються в графіку довільно, але інтервал попутного прямування не менше заданого мінімального. У графіку передбачено технологічне вікно, створене нерівномірний розподіл поїздів в часі. Початок руху поїздів у парному і непарному напрямках вибрано довільно. Збоку від графіка руху прибудовані криві споживаного струму і номограмма для визначення струмів фідерів, вузлова схема харчування.

Після побудови проводиться рівномірне перетин графіка руху поїздів через 10 хв і в кожному перетині підраховується число поїздів, що одночасно знаходяться на межподстанціонной зоні, для обох варіантів.

Визначається число схем кожного типу:

m0- на зоні харчування немає поїздів;

m1- на зоні харчування один поїзд;

m2- на зоні харчування два потяги;

m3- на зоні харчування три поїзда;

m4- на зоні харчування чотири поїзди;

m5- на зоні харчування п'ять поїздів.

Розраховуються ймовірності появи одночасно 0, 1, 2, 3, 4 і 5 поїздів:

.

За результатами розрахунку будуються гістограми розподілу числа поїздів (див. Рис. 2 і 3).

Рис. 2

Рис. 3

3. Розрахунок необхідних електричних величин

Призначення розрахунків системи електропостачання і величини, що визначаються при цих розрахунках, викладені в / 4 /. У курсовому проекті використовуються два методи розрахунку - метод рівномірного перетину графіка руху поїздів і аналітичний.

3.1 Метод рівномірного перетину графіка руху поїздів

При цьому методі спочатку треба розрахувати отримані при перетині графіка руху поїздів миттєві схеми для різного числа поїздів, що одночасно знаходяться на межподстанціонной зоні (1, 2, 3, ..., nм).

Для розрахунку схем з одним поїздом доцільно перетину провести більш часто, розділивши межподстанціонную зону на 10 однакових відрізків.

При більшому числі поїздів (2, 3, і т.д.) треба з отриманих при перетині графіка руху поїздів миттєвих схем кожного типу вибрати випадковим чином по 3 ... 5 схем, що розрізняються положеннями поїздів і споживаними струмами.

Для кожної миттєвої схеми розраховуються струми фідерів, плечей харчування, тягових підстанцій, втрати напруги до поїздів, втрати потужності в цілому для схеми. Дані розрахунку зручно представлені в табл. 2 і 3 для схем з одним поїздом для обох варіантів відстаней між тяговими підстанціями і табл. 4 для схем з великим числом поїздів для меншого відстані. У таблицях прийняті наступні позначення:

i1, i2, i3- миттєві струми поїздів, отримані за кривими споживаного струму для кожного положення поїздів;

iA11, iA21, iБ31, iБ41- частки струмів першого поїзда, що припадають на фідери підстанцій А і Б, отримані з використанням номограми;

iA12, iA22, iБ32, iБ42- той же для другого поїзда і т.д .;

iA1, iA2, Iб3, iБ4- струми фідерів;

iA, iБ- струми тягових підстанцій.

З урахуванням рівномірного розташування тягових підстанцій і однакових кривих споживаного струму в межподстанціонних зонах можна прийняти:

iБ = iA1 + iA2 + Iб3 + iБ4. (11)

Duч, Duн- втрати напруги, відповідно до парного і непарного поїздів.

Dр - втрати потужності в тяговій мережі, які визначаються для одного поїзда окремо для парного і непарного поїздів, а для схем з великим числом поїздів в цілому для миттєвої схеми.

Розподіл струмів поїздів по фидерам проводиться за допомогою номограми, яка показує відносну частку струму поїзда, що припадає на фідер.

За отриманими миттєвим значенням на зоні харчування для одного поїзда обчислюються для двох варіантів:

середні струми

; (12)

. (13)

квадрати ефективних струмів

; (14)

. (15)

середні втрати напруги до поїзда

; (16)

. (17)

середні втрати потужності

; (18)

, (19)

де k - число миттєвих схем.

Приклад розрахунку:

дані табл. 2, варіант 1, парний поїзд, перетин 1:

i1 = 170 А; (I1) 2 = 1702 = 28900 А2;

iА11 = 0,05 ? i1 = 0,05 ? 170 = 8,5 А; iА21 = 0,85 ? i1 = 0,85 ? 170 = 145 А;

iБ31 = 0,05 ? i1 = 0,05 ? 170 = 8,5 А; iБ41 = 0,05 ? i1 = 0,05 ? 170 = 8,5 А.

струми підстанції А:

iА1 = iА11 = 8,5 А; (IА1) 2 = 8,52 = 72 А2;

iА2 = iА21 = 145 А; (IА2) 2 = 1452 = 20880 А2;

iА = iА11 + iА21 = 8,5 + 145 = 153,5 А; (IА) 2 = 153,52 = 23409 А2.

струми підстанції Б:

Iб3 = iБ31 = 8,5 А; (Iб3) 2 = 8,52 = 72 А2;

iБ4 = iБ41 = 8,5 А; (IБ4) 2 = 8,52 = 72 А2.

iБ = iА11 + iА21 + iБ31 + iБ41 = 8,5 + 145 + 8,5 + 8,5 = 170 А;

(IБ) 2 = 1702 = 28900 А2.

втрати напруги:

втрати потужності:

Для варіанту з меншим відстанню визначаються необхідні величини як математичні очікування:

DUпч, ср = М [Duпчi]; (20)

DUпн, ср = М [Duпнi]; (21)

(22)

(23)

DPтс = М [Dpi]; (24)

Iм- максимальне миттєве значення струму фідера.

Математичні очікування розраховуються за формулою:

М [x] = a (xi ? pi), (25)

де ХI- випадкова величина;

рi- ймовірність появи цієї величини.

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

Максимальна миттєве значення струму фідера Iмвибірается з табл. 4, як найбільше з миттєвих значень: фідер А1 Iм = 1945 А.

Середньоквадратичний ток найбільш завантаженого фідера знаходиться зі співвідношення:

(26)

для максимально завантаженого фідера при максимальному числі поїздів, що одночасно знаходяться на зоні харчування, тобто для фідера А1 при числі поїздів n = 4.

Методом перетину графіка руху поїздів розраховується лише варіант з найменшою відстанню між тяговими підстанціями L1.

3.2 Аналітичний метод розрахунку

Розрахунок аналітичним методом проводиться для обох варіантів розміщення тягових підстанцій, щоб порівняти за першим варіантом збіжність двох методів та отримати необхідні електричні величини для другого варіанту. Відомі різні аналітичні методи розрахунку / 4, 5 /.

Вихідними величинами для розрахунку є:

- Середні та ефективні струми поодиноко наступних поїздів парного і непарного напрямків: iпч, ср, Iпн, ср, iпч, е, Iпн, е;

- Середні числа поїздів одночасно знаходяться на зоні харчування в парному і непарному напрямках.

З урахуванням прийнятого умови, що кількості перевезених вантажів за напрямками однакові, числа поїздів, що одночасно знаходяться на зоні харчування в парному і непарному напрямках, рівні:

(27)

Середні струми поїздів

Середні струми поїздів приймаються рівними значенням, отриманим при методі перетину графіка руху поїздів.

Результуючий середній струм поїзда

(28)

варіант 1:

варіант 2:

3.2.2. Ефективні струми поїздів

Ефективні струми поїздів також беруться з методу перетину. Результуючий середньоквадратичний ток поїзда визначається зі співвідношення:

(29)

варіант 1:

варіант 2:

Середнє число поїздів

Середнє число поїздів, що одночасно знаходяться на межподстанціонной зоні, так само:

(30)

де Т - період графіка, рівний 720 хв.

варіант 1:

варіант 2:

Середній і ефективний струми підстанції Б при проходженні одиночних поїздів у парному і непарному напрямках

Так як в курсовому проекті криві споживання струму на всіх межподстанціонних зонах прийняті однаковими, то для розрахунків струмів підстанції Б можна використовувати рівності:

IБ1 = IА1; IБ2 = IА2. (31)

Струм підстанції Б від поїздів, що прямують по межподстанціонной зоні А-Б, дорівнює сумі струмів двох фідерів:

= Iб3 + IБ4. (32)

Струм підстанції Б від поїздів, що проходять за наступною межподстанціонной зоні

= IБ1 + IБ2 = IА1 + IА2. (33)

У результаті середній струм підстанції Б від одиночного поїзда дорівнює відповідному середньому току поїзда iпч, СРІ Iпн, ср, а середньоквадратичний ток - відповідно середньоквадратичним струмів iпч, ЕІ Iпн, е.

Середній струм підстанції Б при рівних по довжині межподстанціонних зонах для парного і непарного поїздів дорівнює:

. (34)

варіант 1:

варіант 2:

Аналогічно визначаються квадратичні значення струмів підстанції Б при проходженні одиночних поїздів.

Квадрат ефективного струму підстанції Б від парного і непарного поїздів

. (35)

варіант 1:

варіант 2:

Середній і середньоквадратичний струми підстанції Б

Середній струм підстанції Б

IБ, ср = 2 ? nс ? IБ, СР1. (36)

варіант 1:

IБ, ср = 2 ? 2,6 ? 420 = 2184 А.

варіант 2:

IБ, ср = 2 ? 2,8 ? 407 = 2279 А.

Середній квадратичний ток підстанції Б визначається зі співвідношення:

(37)

де Dб = 2 ? nc ? D1- дисперсія струму підстанції Б;

- Дисперсія струму одиночного поїзда.

варіант 1:

варіант 2:

3.2.6. Ефективний струм найбільш завантаженого фідера

Ефективний струм найбільш завантаженого фідера обчислюється для максимального числа поїздів n0, що одночасно знаходяться на зоні харчування, що відповідає мінімальному інтервалу між поїздами, тобто

(38)

де- максимальна пропускна здатність за добу.

Максимальне число поїздів на фідерної зоні одно:

. (39)

варіант 1:

варіант 2:

Шляхом порівняння в табл. 2 струмів фідерів при проходженні одиночних поїздів парного і непарного напрямків визначається фідер з найбільшим середнім струмом Iф, СР1.

Для цього фідера в табл. 2 обчислюється і ефективний струм фідера Iф, Е1.

Квадрат ефективного струму фідера при nфмпоездах дорівнює:

(39)

де Dф1- дисперсія струму фідера при русі одного поїзда

(40)

варіант 1:

варіант 2:

3.2.7. Максимальний струм фідера

Максимальний струм фідера обчислюється з використанням формули нормального закону розподілу для максимального числа поїздів на фідерної зоні nфм:

(41)

Якщо nфм> 2, то максимальний струм фідера слід розраховувати за наведеною формулою. Якщо nфм <2, то максимальне значення слід прийняти рівним 1,5 ? Iп, м. Значення Iп, м- максимальний струм поїзда береться за кривими споживаного струму парного або непарного поїзда.

варіант 1:

варіант 2:

Середня втрата напруги до поїзда

Середні втрати напруги до поїзда обчислюються за формулою:

, (42)

де DUср, 1- середня втрата напруги від одного поїзда, береться за даними табл. 2;

. (43)

варіант 1:

варіант 2:

Середні втрати потужності в контактній мережі

Середні втрати потужності в тяговій мережі рівні:

(44)

варіант 1:

варіант 2:

Результати розрахунків зводяться в табл. 5.

Таблиця 5. Результати розрахунку електричних величин

 Величина Методи і варіанти

 Метод перетину графіка руху поїздів

 (Варіант 1) Аналітичний метод

 Обознач. величини Значення величини Обознач. величини Значення величини

 варіант 1 варіант 2

 Середнє число поїздів, що одночасно знаходяться на зоні харчування - -

 n з 2,6 2,8

 Середній струм поїзда, А

 I пч, ср

 I пн, ср

 752

 928

 I пч, ср

 I пн, ср

 I п, ср 1

 752

 928

 420

 759

 868

 407

 Середньоквадратичний ток поїзди, А

 I пч, е

 I пн, е

 796

 1007

 I пч, е

 I пн, е

 I п, е 1

 796

 1007

 642

 802

 976

 631

 Середньоквадратичний ток найбільш завантаженого фідера, А

 I ф, е 1617

 I ф, е 1565 1630

 Максимальний струм фідера, А

 I ф, м 1945

 I ф, м 2400 2400

 Середній струм тягової підстанції Б, А

 I Б, ср 2244

 I Б, ср 2184 2279

 Середньоквадратичний ток тягової підстанції Б, А

 I Б, е 2402

 I Б, е 2449 2549

 Середня втрата напруги до поїзда, В

 DU пч, ср

 DU пн, ср

 DU п, ср

 358

 348

 353

 DU пч, ср

 DU пн, ср

 DU п, ср

 498

 563

 530

 402

 416

 409

 Середня втрата потужності в тяговій мережі, кВт

 DР тс 734

 DР тс 1166 933

Порівнюючи два методи розрахунку, неважко помітити, що метод розтину графіка дає більш точні значення, ніж аналітичний метод, але і більш трудомісткий, і вимагає знання графіка руху поїздів на даній межподстанціонной зоні. Дуже часто такий графік не відомий, тому доводиться користуватися тільки аналітичним методом розрахунку.

4. Вибір обладнання тягових підстанцій

До основного обладнання тягових підстанцій відносяться випрямні агрегати і знижувальні трансформатори тягових підстанцій постійного струму.

4.1 Число і потужність тягових агрегатів підстанції постійного струму

Число агрегатів визначається по потужності на тягу

Pт = Uтп ? Iтп, е. (45)

варіант 1:

розрахунок ведеться з використанням значень, отриманих при методі перетину графіка руху поїзда

Pт = 3,3 ? 2402 = 7927 кВт.

варіант 2:

Pт = 3,3 ? 2995 = 9884 кВт.

Для обох варіантів вибирається випрямний агрегат типу ТПЕД-3150-3,3кУ1 з двухмостовой (нульовий, мостовий) схемою випрямлення; Idном = 3150 А; Udном = 3300 В; Pвн = 3,3 ? 3150 = 10395 кВт, типи діодів у плечі ДЛ133-500-14, установка охолодження зовнішня, охолодження повітряне примусове.

Число випрямних агрегатів без урахування резерву

(46)

де Pв, н номінальна потужність агрегату.

варіант 1:

варіант 2:

Так як випрямні агрегати поставляються промисловістю комплектно, то необхідно перевірити відповідність потужності тягового трансформатора за умовами при двоступеневої трансформації:

, (47)

де l - коефіцієнт потужності тягової підстанції постійного струму, рівний 0,92 ... 0,93;

варіант 1:

.

варіант 2:

.

Для обох варіантів вибирається преосвітній трансформатор типу ТРДП-12500 / 10ЖУ1 Uк = 8,2%; Рхх = 16 кВт; Ркз = 71,5 кВт.

4.2 Число і потужність знижувальних трансформаторів

Число і потужність знижувальних трансформаторів визначається за сумарною потужністю на тягу та районні споживачі:

Sпт = (Sт + Sp) ? Кp, (48)

де;

Sp- потужність районної навантаження, яка приймається в межах до 0,25 потужності на тягу;

кр коефіцієнт, що враховує разновременность максимумів тяги та районної навантаження, що дорівнює 0,97.

варіант 1:

Sпт = (8524 + 0,25 ? 8524) ? 0,97 = 10335 кВт.

варіант 2:

Sпт = (10628 + 0,25 ? 10628) ? 0,97 = 12886 кВт.

Для обох варіантів вибирається триобмотковий знижувальних трансформатор типу 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-ПН = 6%;

IХХ = 1,05%.

Число знижувальних трансформаторів

, (49)

де Sпт, н номінальна потужність трансформатора;

кпер- коефіцієнт перевантаження трансформатора, що допускається технічними умовами.

варіант 1:

.

варіант 2:

.

Згідно з Правилами влаштування системи тягового електропостачання залізниць РФ безперебійність живлення навантажень тяги (крім слабозагруженних ліній) забезпечується установкою на підстанціях:

- Змінного струму напругою 25 кВ і постійного струму з подвійною трансформацією - не менше двох понижувальних трансформаторів;

- Системи 2х25 кВ з однофазними трансформаторами - резервного трансформатора з можливістю підключення його до кожного плечу харчування;

- Постійного струму - не менше двох випрямних агрегатів.

У разі відключення одного понижувального трансформатора або випрямного агрегату залишилися в роботі повинні забезпечувати задані розміри руху при прийнятих у проекті схемі живлення контактної мережі та організації руху поїздів, а так само харчування навантажень нетягових електроприймачів першої та другої категорій.

Згідно з цими вимогами на кожній тяговій підстанції встановлюються 2 понижуючих трансформатора, 2 перетворювальних трансформатора і 2 випрямних агрегату.

5. Розрахунок струмів короткого замикання і вибір

уставок струмових захистів

У тягових мережах існує небезпека того, що струми короткого замикання можуть бути порівнянні з максимальними робочими струмами, тому необхідно розрахувати мінімальні струми короткого замикання для двох точок - на посту секціонування і на шинах сусідній підстанції (див. Рис. 4, 5, 6).

Розрахункова схема для розрахунків струмів КЗ

Рис. 4

Схема заміщення для розрахунків струмів КЗ в точок К1

Рис. 5

Для тягової мережі постійного струму мінімальний струм короткого замикання в точці К1

, (50)

де Ud0- напруга холостого ходу на шинах тягової підстанції, рівне 3650 В;

Схема заміщення для розрахунків струмів КЗ в точок К2

Рис. 6

р - можливе зниження напруги в первинній мережі, р = 0,05;

uд- падіння напруги в дузі в місці короткого замикання, прийняте рівним 150 ... 200 В;

Iнагр- струм навантаження непошкоджених фідерів;

r - внутрішній опір тягової підстанції;

Rо- опір лінії відсмоктування визначається з умови, що перетин відсмоктування повинно бути не менше трьох перетинів тягової мережі, а довжина відсмоктування в межах від 0,2 до 0,5 км;

Rп- опір живильного фідера, може бути розраховане з умови, що перетин фідера не менше перетину підвіски обох шляхів, а довжина - в межах від 0,2 до 0,5 км;

- Відстань до точки короткого замикання, рівне при розташуванні поста секціонування посередині ?L.

Живлять та відсмоктуючі лінії:

варіант 1: 6'А-185,

.

варіант 2: 9'А-185,

.

Струм навантаження непошкоджених фідерів для обох варіантів

Iнагр = 2113 А.

Внутрішній опір тягової підстанції

, (51)

де Sкз- потужність короткого замикання на шинах вищої напруги тягової підстанції, кВА;

nпт-число паралельно працюючих знижувальних трансформаторів;

Sпт, н- потужність знижувального трансформатора, кВА;

Sвт, н- потужність перетворювального трансформатора, кВА;

uкпт% - напруга короткого замикання знижувального трансформатора;

uквт% - напруга короткого замикання перетворювального трансформатора;

nвт- число паралельно працюючих перетворювальних трансформаторів;

Idн- номінальний струм агрегату, А;

Udн- номінальну напругу на шинах тягової підстанції, рівне 3300 В;

А - коефіцієнт нахилу зовнішньої характеристики агрегату, рівний 0,5 для шестіпульсових схем випрямлення і 0,26 для двенадцатіпульсових;

nв- число паралельно працюючих випрямних агрегатів.

uкпт% = 0,5 ? (uвн-нн% + uсн-нн% - uвн-сн%). (52)

uкпт% = 0,5 ? (10,5 + 6 - 17) = -0,25%;

для обох варіантів:

Uд = 175 В;

варіант 1:

варіант 2:

При короткому замиканні в точці К2 відключиться фідер підстанції Б3 і місце к.з. буде харчуватися за трьома фидерам. У цьому випадку мінімальний струм короткого замикання:

, (53)

де Rк- загальний опір до точки к.з.

; (54)

Тут

(55)

(56)

варіант 1:

варіант 2:

При виконанні умови Iкз, хв> Iф, мвибіраются уставки захистів.

При постійному струмі уставка швидкодіючого вимикача фідера тягової підстанції повинна відповідати умові:

Iф, м + 100 А ? Iу ? Iкз, мін1- 200 А. (57)

варіант 1:

1945 + 100 ? Iу ? 2161 - 200;

2045 ? Iу ? 1961;

Тому установка одного швидкодіючого вимикача зі струмом уставки IУ = 2000 А буде приводити до помилкових спрацьовувань захисту, то рекомендується в даному випадку, окрім МТЗ, застосувати ще один вид додаткового захисту, наприклад, потенційну.

варіант 2:

2400 + 100 ? Iу ? 2774 - 200;

2500 ? Iу ? 2574;

приймається IУ = 2500 А.

Уставка швидкодіючого вимикача поста секціонування повинна відповідати умові:

Iу ? Iкз, мін2- 200 А. (58)

варіант 1:

Iу ? 1710 - 200;

Iу ? 1510;

приймається IУ = 1500 А.

варіант 2:

Iу ? 2203 - 200;

Iу ? 2003;

приймається IУ = 2000 А.

6. Визначення втрат енергії на тягових підстанціях

Втрати енергії на тяговій підстанції складаються з втрат енергії DWптв знижувальних трансформаторах, Wвт- в тягових трансформаторах випрямних агрегатів і DWв- в випрямлячах і обчислюються через втрати потужності в названих пристроях:

DWпт = DРпт ? nпт ? Tпт; (59)

DWвт = DРвт ? nвт ? Tвт; (60)

DWв = DРв ? nв ? Tв, (61)

де DРпт, DРвт, DРв- середні втрати потужності в знижувальних трансформаторі, тяговому трансформаторі і випрямлячі,

nпт, nвт, nв- число паралельно працюючих знижувальних трансформаторів, тягових трансформаторів та випрямлячів,

Tпт = Tвт = Tв- час роботи в році, яке можна прийняти рівним 7200 годин.

6.1. Втрати потужності в двообмоткових тягових трансформаторах випрямних агрегатів

Обчислюються за формулою

DРвт = DРхх + кпп ? DQхх + Кз2 ? ке2 ? (DРкз + кпп ? DQкз), (61)

де DРхх- втрати холостого ходу трансформатора при номінальній напрузі, кВт;

DРкз- втрати короткого замикання при номінальному струмі, кВт;

DQхх- реактивна потужність намагнічування трансформатора, квар, рівна (Sвт ? IХХ%) / 100;

DQкз- реактивна потужність розсіювання трансформатора, квар, рівна (Sвт ? Uк%) / 100;

КПП- коефіцієнт підвищення втрат, що представляє витрату активної потужності на вироблення та передачу одного Квара реактивної потужності, що дорівнює від 0,02 до 0,08 кВт / квар залежно від віддаленості тягових підстанцій від електростанцій;

ке = - коефіцієнт ефективності навантаження трансформатора;

- Коефіцієнт завантаження трансформатора.

Добуток коефіцієнтів одно Sвт, е / Sвт, н;

Sвт, н номінальна потужність трансформатора;

Sвт, е-ефективна потужність навантаження трансформатора розраховується в розділі 4.

Остаточно:

(62)

для обох варіантів:

кпп = 0,05;

варіант 1:

варіант 2:

6.2 Втрати потужності в трёхобмоточних знижувальних трансформаторах

(63)

Для триобмоткових трансформаторів втрати потужності і падіння напруг можна визначити за формулами:

DРкз1 = 0,48 ? DРкз; (64)

DРкз2 = 0,23 ? DРкз; (65)

DРкз3 = 0,29 ? DРкз; (66)

Uк1% = 0,5 ? (uвн-сн% + uвн-нн% - uсн-нн%); (67)

Uк2% = uвн-сн% - Uк1%; (68)

uк3% = uвн-нн% - Uк1%. (69)

DРкз1 = 0,48 ? 105 = 50,4 кВт;

DРкз2 = 0,23 ? 105 = 24,2 кВт;

DРкз3 = 0,29 ? 105 = 30,5 кВт;

Uк1% = 0,5 ? (17 + 10,5 - 6) = 10,75%;

Uк2% = 17 - 10,75 = 6,25%;

uк3% = 10,5 - 10,75 = -0,25%.

варіант 1:

варіант 2:

6.3 Втрати потужності в випрямлячах

Знаходяться за формулою:

DРв = DРд + DРдт + DРш + DРгс, (70)

де DРд- втрати потужності в діодах випрямляча;

DРдт- втрати потужності в делителях струму;

DРш- втрати потужності в шунтуючих резисторах;

DРгс- втрати потужності в контурі RC.

Втрати потужності в делителях струму, шунтуючих резисторах і контурі RC приймаються рівними 5% від втрат потужності в діодах.

У свою чергу:

, (71)

де Uo- порогове напруга діода, може бути прийнято рівним середньому значенню, тобто 0,96 В.

Rд- середнє значення динамічного опору діода, рівне 6,4 ? 10-4Ом;

Iде = - ефективне значення струму за період;

Iд- середній струм діода, рівний

, (72)

де кн = 1,2 - коефіцієнт враховує нерівномірність розподілу струму по паралельних гілках;

m - число фаз випрямляча;

s - число послідовно включених діодів на фазу;

а - число паралельних гілок на фазу;

Id, порівн- середній струм випрямного агрегату, рівний середньому току підстанції Б.

варіант 1:

DРв = 1,05 ? 10,35 = 10,9 кВт.

варіант 2:

DРв = 1,05 ? 10,53 = 11,1 кВт.

Втрати енергії в знижувальних трансформаторах:

варіант 1:

DWпт = 135,4 ? 1 ? 7200 = 974880 кВт.

варіант 2:

DWпт = 191,2 ? 1 ? 7200 = 1376640 кВт.

Втрати енергії в тягових трансформаторах:

варіант 1:

DWвт = 88,4 ? 1 ? 7200 = 636480 кВт.

варіант 2:

DWвт = 125,0 ? 1 ? 7200 = 900000 кВт.

Втрати енергії в випрямлячах:

варіант 1:

DWв = 10,53 ? 1 ? 7200 = 75816 кВт.

варіант 2:

DWв = 11,1 ? 1 ? 7200 = 79920 кВт.

7. Перевірка обраного устаткування по граничних умовах

Після вибору обладнання проводиться перевірка його по граничних умовах.

7.1 Перевірка контактної мережі за рівнем напруги

Перевірка контактної мережі за рівнем напруги проводиться шляхом зіставлення фактичної напруги з допустимими за умовою:

Uдоп ? Uтп- DUп, ср, (73)

де Uдоп- рівень напруги на струмоприймачі електрорухомого складу, встановлений ПТЕ залізниць рівним не менше 2700 В при постійному струмі.

варіант 1:

2700 ? 3300 - 353;

2700 В ? 2947 В; умова виконується.

варіант 2:

2700 ? 3300 - 409;

2700 В ? 2891 В; умова виконується.

7.2 Перевірка перетину контактної підвіски по нагріванню

Виробляється за умовою:

Iф, е ? Iдоп, (74)

де Iдоп- допустимий струм на контактну підвіску;

Iф, е-найбільший з середньоквадратичних струмів фідерів.

варіант 1:

1671 А ? 1740 А; умова виконується.

варіант 2:

1630 А ? 1870 А; умова виконується.

7.3 Перевірка трансформаторів по перегріву

Виконується за умовою:

Iтп, м де Iтп, м- ефективний струм тягової підстанції при максимальному числі поїздів;

I т, доп-допустимий струм трансформатора з урахуванням перевантаження.

У курсовому проекті трансформатор обраний з урахуванням перевантаження, тому така перевірка вже виконана.

8. Техніко-економічне порівняння варіантів і вибір найбільш економічного

По кожному варіанту визначаються наведені річні витрати

Епрi = Сi + Ен ? Ki, (76)

де Сi- річні експлуатаційні витрати по варіанту;

Кi- капітальні вкладення по варіанту;

Ен- нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень, який приймається для пристроїв електропостачання рівним 0,12.

При розрахунку капіталовкладень і експлуатаційних витрат враховуються тільки складові, мінливі за варіантами.

Слід мати на увазі те, що ціни на об'єкти капітальних витрат з роками змінюються, тому при користуванні довідковими даними необхідно привести ціни до року, в якому проводиться розрахунок. Індекси цін по відношенню до базисного 1998 наведено в табл. 5.

Таблиця 5. Індекси до вартісних показовим об'єктів електропостачання

 Базисний рік Індекси до цін року

 1984 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 2000

 2000 24,0 15,0 1,6 0,030 0,004 0,0032 0,0026 0,0022 2,0 1,0

8.1 Розмір капіталовкладень

К = Ктп + Ккс + КВЛ + Квсп + Кпп + ЯЖ, (77)

де КТП- вартість всіх тягових підстанцій, приймається по / 2, табл. 1.5 /;

Ккс- вартість контактної мережі, приймається по / 2, табл. 1.5 /;

Квл- вартість приєднань тягових підстанцій до високовольтних ліній електропередачі, довжина таких приєднань приймається рівною 1,0 км, а вартість одного кілометра по / 2, табл. 1.5 /;

Квсп- вартість допоміжних пристроїв / 2, табл. 1.6 /;

КПП- вартість під'їзних шляхів до всіх тягових підстанцій, довжину під'їзних шляхів до кожної підстанції можна прийняти рівною 1,0 км, а вартість у цінах 1984 г. - 100 тис. Руб. за 1 км;

Кж- вартість житла, при кожній тяговій підстанції має бути передбачено будівництво житла, вартість якого в цінах 1984 слід прийняти рівною 416 тис. Руб. на одну підстанцію.

варіант 1:

Ктп = (690 ? 2 + 600 ? 2 + 510 ? 2) ? 24 = 86400 тис. Руб .;

ККС = 2 ? 32 ? 5 ? 14,0 ? 24 = 107 520 тис. Руб .;

КВЛ = 12,0 ? 4 ? 24 = 1152 тис. Руб .;

Квсп = 16,0 ? 5 ? 24 = 1920 тис. Руб .;

Кпп = 100 ? 6 ? 24 = 14400 тис. Руб .;

ЯЖ = 416 ? 6 ? 24 = 59904 тис. Руб .;

К = 86,4 + 107,52 + 1,152 + 1,92 + 14,4 + 59,904 = 271,2960 млн. Руб.

варіант 2:

ККС = 2 ? 35 ? 5 ? 15,0 ? 24 = 126 000 тис. Руб .;

К = 86,4 + 126 + 1,152 + 1,92 + 14,4 + 59,904 = 289,7760 млн. Руб.

8.2 Експлуатаційні витрати

С = Стп + a (ai ? Кi) + DWтп ? Ц + DWтс ? Ц, (78)

де Стп- сумарні витрати на експлуатацію тягових підстанцій, які приймаються рівними за даними 1998 210 тис. руб. на одну підстанцію;

a (ai ? Кi) - сума амортизаційних відрахувань, наведених в / 2, табл. 1.5 /, для під'їзних шляхів прийняти aпп = 5,5%;

DWтп- втрати енергії на тягових підстанціях, рівні втрат енергії на одній підстанції, помножені на число підстанцій;

DWтс- втрати енергії в тягової мережі;

Ц - вартість 1 кВт ? год електричної енергії.

Втрати енергії в тягової мережі визначаються через втрати потужності на одній межподстанціонной зоні DРтс, число таких зон nзоні час роботи контактної мережі, тобто DWтс = DРтс ? nзон ? 8760.

варіант 1:

Стп = 210 ? 6 = 1260 тис. Руб .;

a (ai ? Кi) = 0,046 107520+ 0,028 ? 1152 + 0,055 ? 1920 + 0,055 ? 14400 + 0,02 ? 59 904 = 7073,82 тис. руб .;

DWтп ? Ц = (974880 + 636480 + 75816) ? 0,00029 = 489,3 тис. Руб .;

DWтс = 734,4 ? 5 ? 8760 = 32166720 тис. Руб .;

DWтс ? Ц = 32166720 ? 0,00029 = 9328,3 тис. Руб .;

С = 1260 + 7073,82 + 489,3 + 9328,3 = 18151,42 тис. Руб .;

ЕПР = 18,151 + 0,12 ? 271,296 = 50706900. Руб.

варіант 2:

a (ai ? Кi) = 0,046 126000+ 0,028 ? 1152 + 0,055 ? 1920 + 0,055 ? 14400 + 0,02 ? 59 904 = 7923,9 тис. руб .;

DWтп ? Ц = (1376640 + 900000 + 79920) ? 0,00029 = 683,4 тис. Руб .;

DWтс = 932,7 ? 5 ? 8760 = 40852260 тис. Руб .;

DWтс ? Ц = 40852260 ? 0,00029 = 11847,2 тис. Руб .;

С = 1260 + 7923,9 + 683,4 + 11847,2 = 21714,5 тис. Руб .;

ЕПР = 21,714 + 0,12 ? 289,776 = 56487600. Руб.

Результати за двома варіантами наведено в табл. 6.

Таблиця 6. Техніко-економічне порівняння варіантів

 Показник

 варіант 1

 = 32 км;

 М-95 + 2МФ-100

 варіант 2

 = 35 км;

 М-95 + 2МФ-100 + А-185

 Розмір капіталовкладень, млн. Руб. 271,2960 289,7760

 Експлуатаційні витрати, млн. Руб. 18,1514 21,7145

 Наведені річні витрати, млн. Руб. 50,7069 56,4876

Варіант з меншими наведеними витратами - варіант 1 вважається економічним.

9. Схема зовнішнього електропостачання

Для найбільш економічного варіанта відповідно до Правил влаштування системи тягового електропостачання залізниць РФ і / 6 / розробляється принципова схема приєднання тягових підстанцій до ліній зовнішнього електропостачання.

Висновок

В даному курсовому проекті зроблено розрахунок системи електропостачання ділянки залізниці електрифікованому на постійному струмі.

Розрахунок виконаний для двох варіантів розташування тягових підстанцій, після техніко-економічного порівняння варіантів зроблено вибір найбільш економічного:

- Довжина ділянки Lуч = 160 км;

- Відстань між підстанціями = 32 км;

- Марка і площа перерізу проводів: М-95 + 2МФ-100;

- Тип рейки Р65.

Розрахунок для даного варіанту проводився за методом перетину графіка руху поїздів. Визначено такі показники:

- Питомий опір тягової мережі r0 = 0,08884 Ом / км;

- Кількість перевезених вантажів на добу Р5с = 166207 т / добу .;

- Кількість пар поїздів на добу на п'ятий рік експлуатації N5с = 58;

- Час ходу поїзда по межподстанціонной зоні tп = 32 хв .;

- Максимальне число поїздів на зоні nм = 4;

- Ймовірності появи одночасно 0, 1, 2, ..., nмпоездов:

р0 = 0; р1 = 0,01389; р2 = 0,26389; р3 = 0,50000; р4 = 0,22222;

- Середній струм поїзда Iп.ср. = 840 А;

- Середньоквадратичний ток поїзда Iп.е. = 908 А;

- Середньоквадратичний ток найбільш завантаженого фідера Iф.е. = 1617 А;

- Максимальний струм фідера Iф.м. = 1945 А;

- Середній струм підстанції Б IБ, пор. = 2244 А;

- Середньоквадратичний ток підстанції Б IБ, е. = 2402 А;

- Середня втрата напруги до поїзда DUп.ср. = 353 В;

- Середня втрата потужності в тяговій мережі DPтс = 734,4 кВт.

Обрано обладнання тягових підстанцій:

- Випрямний агрегат типу ТПЕД-3150-3,3кУ1;

- Преосвітній трансформатор типу ТРДП-12500 / 10ЖУ1;

- Знижувальних трансформатор типу ТДТН-16000 / 110-66.

Згідно з Правилами влаштування системи тягового електропостачання залізниць РФ безперебійність живлення навантажень тяги (крім слабозагруженних ліній) забезпечується установкою на підстанціях:

- Двох понижувальних трансформаторів;

- Двох перетворювальних трансформаторів;

- Двох випрямних агрегатів.

Зроблено розрахунок струмів короткого замикання для найбільш віддалених точок тягової мережі в вибір уставок струмових захистів:

- Уставка швидкодіючого вимикача фідера IУ = 2000 А і рекомендовано застосування ще одного виду додаткового захисту, наприклад, потенційної;

- Уставка швидкодіючого вимикача поста секціонування

IУ = 1500 А.

Для вибраного обладнання виконаний розрахунок втрат енергії на тягових підстанціях за час роботи 7200 годин на рік:

- В знижувальних трансформаторах DWпт = 974880 кВт;

- В перетворювальних трансформаторах DWвт = 636480 кВт;

- В випрямлячах DWв = 75816 кВт.

Обране устаткування успішно пройшло перевірку за граничним умовам.

За результатами техніко-економічних розрахунків:

- Розмір капіталовкладень К = 271,2960 млн. Руб .;

- Експлуатаційні витрати С = 18151400. Руб .;

- Наведені річні витрати склали ЕПР = 50706900. Руб.

Список використаних джерел

1. Електропостачання електричних залізниць / Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни «Електропостачання залізниць», розроб. В.М. Варенцова і Е.П. Селедцова, С-Пб, 1999. - 42 с.

2. Довідник з електропостачання залізниць. Т.1 / За ред. К.Г. Марквардта - М .: Транспорт, 1980. - 392 с.

3. Бєсков Б.А. та ін. Проектування систем електропостачання залізниць. - М .: Трансжелдориздат, 1963. - 472 с.

4. Бурков А.Т. та ін. Методи розрахунку систем тягового електропостачання залізниць. Навчальний посібник. - Л.: ЛІІЖТ, 1985. - 73 с.

5. Марквардт К.Г. Електропостачання електрифікованих залізниць. - М .: Транспорт, 1982. - 528 с.

6. Давидова І.К. та ін. Довідник з експлуатації тягових підстанцій і постів секціонування. - М .: Транспорт, 1978. - 416 с.

7. Довідник з електропостачання залізниць. Т.2 / За ред. К.Г. Марквардта - М .: Транспорт, 1981. - 392 с.

8. Оформлення текстових документів: Методичні вказівки / Упоряд. В.А. Балотін, В.В. Єфімов, В.П. Ігнатьєва, Н.В. Фролова. - СПб .: ПГУПС, 1998. - 46 с.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка