88196

Электроснабжение участка электрифицируемой железной дороги

Курсовая

Логистика и транспорт

Целью курсового проекта является ознакомление с методикой расчета систем электроснабжения участков железных дорог, электрифицируемых на переменном токе. Проектирование системы электроснабжения электрической железной дороги представляет технико-экономическую задачу, в которой решается большой комплекс вопросов.

Русский

2015-04-27

7.31 MB

1 чел.

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

(ДВГУПС)

Электроэнергетический Институт

кафедра: «Электроснабжение транспорта»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электроснабжение железных дорог»

на тему: «Электроснабжение участка электрифицируемой железной дороги »

(Расчетно-пояснительная записка)

КП 190401.65 642    010

Выполнил: «____»________________2013г.                       Комаров П.С.

            Проверил:  «____»________________2013г.                       Воприков А.В.     

Хабаровск

2013 г.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Определение расчетных размеров движения поездов 6

2 Расчет удельного энергопотребления и выбор вариантов размещения тяговой подстанции 9

3 Определение расходов электроэнергии по заданным тяговым расчетам 11

4 Расчет средней мощности тяговой подстанции, выбор количества и типа тяговых трансформаторов 14

5 Определение сечения проводов контактной сети и выбор типа контактной подвески 19

6 Проверка выбранной контактной подвески по температуре нагрева проводов при длительном протекании тока 21

7 Проверка режима напряжения в тяговой сети и определение перегонной пропускной способности участка 23

8 Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети и максимально рабочих токов подстанции, выбор типа релейной защиты 26

9 экономический расчет и выбор оптимальной схемы соединения проводов контактной сети 28

10 Индивидуальное задание 31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42

Список литературы 43

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является ознакомление с методикой расчета систем электроснабжения участков железных дорог, электрифицируемых на переменном токе.

Проектирование системы электроснабжения электрической железной дороги представляет технико-экономическую задачу, в которой решается большой комплекс вопросов.

Основными задачами курсового проектирования являются:

- Закрепление знаний режимов работы и методов расчета системы электроснабжения электрифицированных железных дорог и выработка умения использовать эти методы для решения практических вопросов;

- Освоение и развитие навыков самостоятельной работы с нормативной справочной и учебной литературой при выборе, обосновании и принятии проектных решений для системы электроснабжения железных дорог [1].


Исходные данные.

В задании на курсовой проект предлагается двухпутный участок магистральной железной дороги с автоблокировкой и тремя тяговыми подстанциями. Исходные данные приведены в табл. 1. Вариант № 10.

Таблица 1

Исходные данные

Тип участка дороги

магистральный

Число путей

2

Тип рельсов

Р-65

Размер движения для интенсивного месяца, пар поездов в сутки

110

Минимальный межпоездной интервал, мин

12

Род тока системы электрической тяги

переменный

Мощность короткого замыкания на стороне высшего напряжения тяговых подстанций, МВА

1700

Мощность районных потребителей тяговых подстанций, МВА

9

Эквивалентная температура окружающей среды, ̊ С

+40

Схема соединения контактных подвесок путей

раздельная

Стоимость электрической энергии, руб/кВтч

2,1

Коэффициент тары

0,48

Вес поезда (четное направление), т

4100

Вес поезда (нечетное направление), т

5600

1 Определение расчетных размеров движения поездов

Расчетные размеры движения должны определяться в соответствии с «Правилами устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации», утвержденными в 1997 году (ПУСТЭ-97) [1].

Строим графики « Разложения кривой токопотребления » Приложения 2, по правому и левому плечу, так же по двум направлениям – нечетному и четному.

Таблица 2

Определение интервалов времени, в течение которых изменяется ток на участке

№ участка

Iн, А

Iк, А

Iср, А

S, км

№ участка

Iн, А

Iк, А

Iср, А

S, км

Четное направление

Нечетное направление

0-2

135

247

191

2

0-1

435

278

356,5

3

2-4

247

172

209,5

1

1-3

278

427

352,5

2

4-6

172

415

293,5

2

3-5

427

320

373,5

2,5

6-8

415

585

500

2,6

5-7

320

413

366,5

1

8-10

585

510

547,5

1,4

7-9

413

110

261,5

3

10-12

510

8

259

0,8

9-11

110

435

272,5

2,3

12-14

8

8

8

3,2

11-13

435

465

450

1,2

14-16

8

295

151,5

2

13-15

465

390

427,5

1,2

16-18

295

212

253,5

1,3

15-17

390

495

442,5

3,3

18-20

212

203

207,5

1,7

17-19

495

150

322,5

1,5

20-22

203

157

180

1,6

19-21

150

110

130

1,2

22-24

157

295

226

1,4

21-23

110

300

205

1

24-26

295

190

242,5

2,6

23-25

300

15

157,5

1,3

26-28

190

505

347,5

1

25-27

15

15

15

4,3

28-30

505

518

511,5

1,8

27-29

15

405

210

1,4

30-32

518

570

544

0,7

29-31

405

150

277,5

1,6

32-34

570

110

340

3,1

31-33

150

185

167,5

0,7

34-36

110

235

172,5

2

33-35

185

195

190

1

36-38

235

145

190

1,4

35-37

195

430

312,5

2

38-40

145

370

257,5

1,7

37-39

430

280

355

2,7

40-42

370

115

242,5

1,2

39-41

280

405

342,5

1,8

42-44

115

200

157,5

2,9

41-43

405

145

275

3

44-46

200

125

162,5

1,6

43-45

145

480

312,5

2

46-48

125

245

185

1,3

45-47

480

285

382,5

2,2

48-50

245

190

217,5

1,7

47-49

285

315

300

0,8

50-52

190

202

196

1,2

49-51

315

285

300

2,5

52-54

202

600

401

0,8

51-53

285

165

225

1,5

54-56

600

445

522,5

1

53-55

165

300

232,5

1

56-58

445

525

485

1

55-57

300

15

157,5

1,8

58-60

525

285

405

1

57-59

15

15

15

5

60-62

285

280

282,5

1,8

59-61

15

578

296,5

0,8

62-64

280

150

215

1,2

61-63

578

315

446,5

1,2

64-66

150

250

200

1,5

63-65

315

335

325

0,7

66-68

250

110

180

0,7

65-67

335

275

305

1,3

68-70

110

265

187,5

3,8

67-69

275

540

407,5

1,4

70-72

265

212

238,5

1,6

69-71

540

382

461

1,8

72-74

212

257

234,5

1,4

71-73

382

405

393,5

1

74-76

257

170

213,5

1

73-75

405

510

457,5

1,2

76-78

170

235

202,5

1

75-77

510

480

495

1,6

78-80

235

241

238

1

77-79

480

218

349

2,4

80-82

241

570

405,5

2,8

79-81

218

375

296,5

0,8

82-84

570

536

553

1,8

81-83

375

436

405,5

2,8

84-86

536

600

568

0,7

83-85

436

525

480,5

0,7

86-88

600

176

388

1,3

85-87

525

425

475

0,7

88-90

176

265

220,5

1,4

87-89

425

375

400

1,3

90-92

265

227

246

2,3

89-91

375

360

367,5

1,7

92-94

227

98

162,5

1,2

91-93

360

315

337,5

1

94-96

98

285

191,5

0,8

93-95

315

435

375

2,8

96-98

285

190

237,5

1,3

95-97

435

365

400

1,5

98-100

190

205

197,5

0,5

97-99

365

550

457,5

0,7

100-102

205

8

106,5

1,7

99-101

550

15

282,5

0,8

102-104

8

8

8

5,2

104-106

8

210

109

1,3

106-108

210

97

153,5

1,2

108-110

97

112

104,5

0,5

Расчет мощности тяговых подстанций производится исходя из размеров движения в сутки интенсивного месяца  и режима движения поездов с минимальным межпоездным интервалом N0 (пропускная способность).

Расчётное число поездов при использовании пропускной способности:

                                                      (1.1)

где   – количество минут в сутках, мин, 

- минимальный межпоездной интервал, мин.

Практически величина никогда не достигается, поэтому ПУСТЭ-97 рекомендует вводить в расчет коэффициент использования пропускной способности, равный 0,91. Таким образом, при определении расходов энергии на тягу поездов в режиме пропускной способности следует брать расчетное число поездов, равное .

                                        (1.2)

Экономическое сечение контактной сети, как известно, соответствует минимуму приведенных ежегодных затрат. Последние в значительной степени зависят от годовых потерь энергии в контактной сети, которые пропорциональны среднегодовым суточным размерам движения Ncp, определяемым путем деления размеров движения  на коэффициент неравномерности движения поездов Кн, т.е.

                                                   (1.3)

где

 


2 Расчет удельного энергопотребления и выбор вариантов размещения тяговой подстанции

Планируемое количество перевозимых грузов на t год эксплуатации измеряется в млн. тонн, определяется по формуле:

,                                               (2.1)

где Pз  заданное количество перевозимых грузов; на текущий год, млн. т.;

p прирост количества перевозимых грузов в год, %;

t расчётный срок, на который рассчитывается количество перевозимых грузов.

Расчет электроэнергии, потребляемой поездом в движении:

                                           ,                                        (2.2)

где    - расчетное напряжение, =25 кВ;

- КПД электровоза, =0,85;

- КПД энергосистемы, =0,96;

- средняя скорость движения ЭПС, =48км/ч, =56 км/ч;

Определим удельный расход электроэнергии:

                                                ,                                              (2.3)

где      - масса электроподвижного состава, =192 тонны;

- вес ЭПС, =4100 тонн, =5600 тонн;

- длина межподстанционной зоны, =88 км;

Удельная потребляемая мощность на 10й год эксплуатации электрофицированной ЖД, кВт/ км:

                                   (2.4)

где 1,1  коэффициент, учитывающий дополнительные потери энергии на маневры и в зимних условиях работы;

1  коэффициент тары, 1=0,48 (из исходных данных);

и – удельный расход электроэнергии

=8760  число часов в году;

– количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации:

По номограммам для определения оптимальных средних расстояний между тяговыми подстанциями для двухпутных линий и типа подвески М-95+МФ-100 определим, что оптимальное расстояние между подстанцией ПС1 и подстанцией ПС2: l=38 км. Планируем ПС2 разместить на расстоянии 38 км от ПС1.

3 Определение расходов электроэнергии по заданным тяговым расчетам

Используя метод пропорционального деления отрезков, разложим график токораспределения (Приложение 2), принимаем в качестве расчетной подстанции ПС2. В табл. 3 и 4 приведены основные параметры, необходимые для расчета расходов электроэнергии.

Таблица 3

Определение интервалов времени, в течение которых изменяется ток на участке для левого плеча

№ участка

Iн, А

Iк, А

Iср, А

ΔS, мин

№ участка

Iн, А

Iк, А

Iср, А

ΔS, мин

Четное направление

Нечетное направление

0’-2’

0

12

6

2

0’-1’

0

20

10

3

2-4

12

13

12,5

1

1’-3’

20

50

35

2

4’-6’

13

47

30

2

3’-5’

50

55

52,5

2,5

6’-8’

47

103

75

2,6

5’-7’

55

82

68,5

1

8’-10’

103

105

104

1,4

7’-9’

82

30

56

3

10-12

105

2,5

53,75

0,8

9-11

30

138

84

2,3

12-14

2,5

2,5

2,5

3,2

11-13

138

163

150,5

1,2

14-16

2,5

102

52,25

2

13-15

163

148

155,5

1,2

16-18

102

82

92

1,3

15-17

148

225

186,5

3,3

18-20

82

84

83

1,7

17-19

225

73

149

1,5

20-22

84

72

78

1,6

19-21

73

58

65,5

1,2

22-24

72

143

107,5

1,4

21-23

58

163

110,5

1

24-26

143

105

124

2,6

23-25

163

8

85,5

1,3

26-28

105

288

196,5

1

25-27

8

10

9

4,3

28-30

288

318

303

1,8

27-29

10

285

147,5

1,4

30-32

318

360

339

0,7

29-31

285

110

197,5

1,6

32-34

360

75

217,5

3,1

31-33

110

140

125

0,7

34-36

75

175

125

2

33-35’

140

151

145,5

1

36-38

175

113

144

1,4

35-37'

151

355

253

2

38-40

113

305

209

1,7

37-39

355

248

301,5

2,7

40-42

305

98

201,5

1,2

39-41

248

375

311,5

1,8

42-44

98

178

138

2,9

41-43

375

145

260

3

44-46

178

117

147,5

1,6

46-48

117

232

174,5

1,3

48’-50’

232

190

211

2,2

Таблица 4

Определение интервалов времени, в течение которых изменяется ток на участке для правого плеча

№ участка

Iн, А

Iк, А

Iср, А

ΔS, мин

№ участка

Iн, А

Iк, А

Iср, А

ΔS, мин

Четное направление

Нечетное направление

50-52

190

196

193

0,7

43-45

145

457

301

2

52’-54’

196

573

384,5

0,8

45-47

457

257

357

2,2

54’-56’

573

415

494

1

47-49’

257

280

268,5

0,8

56’-58’

415

478

446,5

1

49-51

280

238

259

2,5

58-60

478

245

361,5

1

51-53

238

130

184

1,5

60-62

245

230

237,5

1,8

53-55

130

233

181,5

1

62-64

230

122

176

1,2

55-57

233

11

122

1,8

64-66

122

190

156

1,5

57-59

11

10

10,5

5

66-68

190

80

135

0,7

59’-61’

10

350

180

0,8

68-70

80

175

127,5

3,8

61’-63’

350

182

266

1,2

70-72

175

135

155

1,6

63’-65’

182

188

185

0,7

72-74

135

154

144,5

1,4

65’-67’

188

146

167

1,3

74-76

154

100

127

1

67’-69’

146

273

209,5

1,4

76-78

100

130

115

1

69-71

273

179

226

1,8

78-80

130

129

129,5

1

71-73

179

180

179,5

1

80-82

129

270

199,5

2,8

73-75

180

212

196

1,2

82-84

270

232

251

1,8

75-77

212

183

197,5

1,6

84-86

232

248

240

0,7

77-79

183

71

127

2,4

86-88

248

66

157

1,3

79-81

71

116

93,5

0,8

88-90

66

94

80

1,4

81-83

116

110

113

2,8

90-92

94

69

81,5

2,3

83-85

110

122

116

0,7

92-94

69

28

48,5

1,2

85-87

122

92

107

0,7

94-96

28

75

51,5

0,8

87-89

92

70

81

1,3

96-98

75

45

60

1,3

89-91

70

54

62

1,7

98-100

45

45

45

0,5

91-93

54

40

47

1

100-102

45

1

23

1,7

93-95’

40

29

34,5

2,8

102-104

1

1

1

5,2

95-97'

29

28

28,5

1,5

104-106

1

8

4,5

1,3

97-99

28

8

18

0,7

106-108

8

1

4,5

1,2

99-101

8

0

4

0,8

108-110

1

0

0,5

0,5

Расход энергии по плечам тяговой подстанции, кВ∙А∙ч:

                                                                                      (3.1)

где = 25 кВ;

- коэффициент эффективности выпрямленного тока, = 0,97;

– среднее значение тока на i-м участке, А;

- интервал времени, в течении которого изменяется ток на i-м участке, мин.

-средняя скорость движения ЭПС, =48км/ч, =56 км/ч;

Расход энергии по левому плечу питания (четное направление):

Расход энергии по левому плечу питания (нечетное направление):

Расход энергии по правому плечу питания (четное направление):

Расход энергии по правому плечу питания (нечетное направление):

Расход электроэнергии на плечо питания тяговой подстанции, кВ∙А∙ч:

                                      

                                                                    (3.2)

где – расход энергии по левому (правому) плечу нечетного направления, кВ∙А∙ч;

- расход энергии по левому (правому) плечу четного направления, кВ∙А∙ч;

- расчетные суточные размеры движения;

– коэффициент, учитывающий дополнительные расходы электроэнергии на маневры, =1,02;

- коэффициент, учитывающий повышенный расход электроэнергии в зимнее время, =1,08;

- коэффициент, учитывающий потери энергии в тяговой сети, =1,05;

Рассмотрим два случая:

1.   пар поездов в сутки.

Расход электроэнергии на левое плечо питания тяговой подстанции:

Расход электроэнергии на правое плечо питания тяговой подстанции:

2. пар поездов в сутки.

Расход электроэнергии на левое плечо питания тяговой подстанции:

Расход электроэнергии на правое плечо питания тяговой подстанции:

4 Расчет средней мощности тяговой подстанции, выбор количества и типа тяговых трансформаторов

Определим мощность плеча, кВА:

                                          ,                                                     (4.1)

где - расход электроэнергии на плечо тяговой подстанции, рассчитанный по формуле (3.2), кВА.

Для :

Для :

Коэффициент эффективности нагрузки плеча питания тяговой подстанции:

                                                                                        (4.2)

где С – поправочный коэффициент, С=1,4;

– полное время ходы по межподстанционной (МПЗ) зоне под током, мин;

- полное время хода по МПЗ, мин.

Полное время хода по МПЗ под током, мин:

                                                                                   (4.3)

 ,  - полное время хода поезда по МПЗ по нечетному (1) и четному (2) направлению движения поездов под током, мин;

- расчетные суточные размеры движения.

Полное время хода по МПЗ:

,                                         (4.4)

 , - полное время хода поезда по МПЗ по нечетному (1) и четному (2) направлению движения поездов, мин;

- расчетные суточные размеры движения.

Полное время хода поезда по МПЗ по нечетному (1) и четному (2) направлению движения поездов под током, мин:

;                                                     (4.5)

,                                                     (4.6)

Где и – суммарное время бестоковой паузы по нечетному (1) и четному (2) направлению движения поездов.

мин

мин

мин

мин

Для:

суток

суток

Для:

суток

суток

Эффективное значение мощностей плеч питания, кВА:

,                                                (4.7)

Где - коэффициент эффективности нагрузки плеча питания тяговой подстанции по формуле (4.2);

- мощность плеча по формуле (5.1), кВА.

Определим мощности двух наиболее загруженных обмоток трансформатора, кВА:

;                           (4.8)

                          (4.9)

где и - эффективные значения мощностей плеч питания по формуле (4.7), кВА;

Для:

Для:

Выбираем два наибольших значения для  и :

Выбираем верхний предел мощности:

Нижний предел выбираем из двух значений (выбираем наибольший):

или

Выбираем из двух значений наибольшее:

Произведем корректировку пределов измерения мощности трансформатора с учетом районной нагрузки:

,                                           (4.10)

где - коэффициент разновременности тяговой и районной нагрузки,=0,97;

– верхний (нижний) предел мощности трансформатора;

- расчетная мощность районной нагрузки (из исходных данных), =9 МВА.

Проверим соблюдение условия:

                                                                                                 (4.11)

Для нижнего предела:

Для верхнего предела:

Условие (4.11) соблюдается, значит номинальную мощность тягового трансформатора выбираем в пределах:

,                                           (4.12)

По [3]  выбираем 2 трансформатора ТДТНЖ-40000/110/27,5/10. В табл. 5 представлены паспортные данные трансформатора.

Таблица 5

Паспортные данные трансформатора ТДТНЖ-40000/110/27,5/10

Тип трансфор-матора

Номинальная

мощность

трансформато-ра,

кВА

Номинальное напряжение обмоток

Группа соединения обмоток

Потери,

кВт

Напряжение КЗ,%

Ток

XX,

%

ВН

СН

НН

XX

Pкз

ТДТНЖ-40000/110

40000

115

27,5

11

Ун/Д/Д-11-11

39

200

ВН-СН 17.5

ВН-НН 10.5

СН-НН 6,5

0,6

Проверим трансформатор по перегрузке:

                                                          (4.13)

                                                          (4.14)

  - коэффициент начальной загрузки трансформатора;

- коэффициент перегрузки трансформатора;

n- количество трансформаторов.

Перегрузка оценивается по [4]. Найдем длительность перегрузки трансформатора, ч:

,                                                (4.15)

 N – расчетный размер движения для интенсивного месяца, пар поездов в сутки;

- число поездов, скопившихся за время технологического окна,

- длительность технологического окна, =90 мин.

- расчетное число поездов при использовании полной пропускной способности участка по формуле (1.1).

часов

По графику из [4], учитывая такие данные, как: система охлаждения  (ONAN), длительность перегрузки (h=4,5 часов) и температуру окружающей среды (θ = +40 ̊С) – определим коэффициент К22 и сравним его с полученным в результате расчета коэффициентом К2.

К22=1,3 >К2=0,99 – выбранная мощность трансформатора достаточна.

5 Определение сечения проводов контактной сети и выбор типа контактной подвески

В расчете сечения проводов контактной сети используется методика определения экономического сечения. Сечение в медном эквиваленте может быть найдено по формуле:

,                                                   (5.1)

Где – стоимость электрической энергии, ;

- удельные годовые потери электроэнергии на один км контактной подвески при ее удельном сопротивлении в один Ом, кВт∙ч/Омкм;

- стоимость одной тонны алюминиевых проводов,

Удельные годовые потери электроэнергии на один км контактной подвески при ее удельном сопротивлении в один Ом, кВт∙ч/Омкм:

 ,                                                     (5.2)

где - суточные потери энергии, кВт∙ч;

r – погонное сопротивление контактной сети, Ом/км;

l – длина фидерной зоны, км.

В качестве расчетного участка принимаем участок между ПС1 и ПС2. Используем формулы для раздельной схемы соединения КС.

Суточные потери энергии, кВт∙ч:

  ,                   (5.3)

где - расход электроэнергии от всех поездов по данному за сутки, кВт∙ч;

r – погонное сопротивление контактной сети, Ом/км;

l – длина фидерной зоны, км;

Т – расчетный период времени, Т=24 часа;

Uн – номинальное напряжение контактной сети, Uн=25 кВ;

– среднесуточный размер движения по формуле (1.3),

=92 пары поездов в сутки;

n – максимально возможное число поездов, которое может разместиться га данном пути, ;

– минимальный межпоездной интервал (из исходных данных),  

,– полное время хода поезда по МПЗ по нечетному (1) и четному (2) направлению движения поездов (для правого плеча ПС№2), ;;

– максимальный размер движения по формуле (1.1),  =120 пар поездов в сутки;

, - время хода поезда под током по данному пути, ; ;

- коэффициент прерывистости тока, ;

Суточные потери энергии, кВт∙ч:

  

Удельные годовые потери электроэнергии на один км контактной подвески при ее удельном сопротивлении в один Ом, кВт∙ч/Омкм:

Сечение в медном эквиваленте, :

Выбираем тип контактной подвески М-120+МФ-100. Площадь поперечного сечения в медном эквиваленте [1].

6 Проверка выбранной контактной подвески по температуре нагрева проводов при длительном протекании тока

Предельно допустимые значения температуры проводов контактной подвески нормированы в ПУСТЭ-97. Проверка по нагреву производится путем сравнения наибольших значений допустимых токов фидеров тяговых подстанций с допустимыми значениями токов при следующих условиях: температуре окружающего воздуха tокв=40̊ С и скорости ветра vв=1 м/сек.

Расчетный режим проверки по нагреванию: раздельная схема питания и максимальное число поездов на межподстанционной зоне. Наибольшее расчетное значение эффективного тока фидера – за время t=18-20 мин, в курсовом проекте необходимо построить график движения поездов за время Q0=12 мин (из исходных данных – время минимального межпоездного интервала).

Расчет выполняется для контактной подвески четного пути между подстанциями №2 и №3.

Расстояние,  которое поезд проходит за время  Q0, км:

,                                                   (6.1)

где – скорость для нечетного направления движения,

- время минимального межпоездного интервала,

Построим график движения поездов и суммарную кривую тока фидеров подстанций (Приложение 3)

По графику из приложения 3 составим табл. 4.

Таблица 4

Данные для расчета эффективного тока

№ участка

Iн, А

Iк, А

Δt, мин

Четное направление (ПС2-ПС3)

I-II

645

646

0,72

II-III

646

325

2,79

III-IV

325

535

0,24

IV-V

535

600

1,32

V-VI

600

570

0,3

VI-VII

570

875

0,99

VII-VIII

875

772

1,2

VIII-IX

772

915

1,2

IX-X

915

920

0,69

X-XI

920

695

1,8

XI-XII

695

645

0,75

Эффективное значение тока, А:

,                          (6.2)

где - время для определения эффективного тока, мин

- значение тока в начале i-го участка, А;

- значение тока в конце i-го участка,А;

- время изменения тока фидера на том же участке, мин.

Рассчитаем эффективный ток для 12 минут:

Рассчитаем эффективный ток для 3 минут,=3мин:

Сравниваем рассчитанные значения эффективных токов с допустимыми  нагрузками для выбранной подвески М-120+МФ-100 из табл. 2 [1].

                                                         (6.3)

Длительно-допустимый ток:

Длительно-допустимый 3-х минутный ток:

Условие (6.3) выполняется.

7 ПРОВЕРКА РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕГОННОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ УЧАСТКА

Уровень напряжения на токоприемнике электровоза, определяющий скорость его движения и пропускную способность участка, зависит при заданном напряжении на шинах тяговой подстанции от потерь напряжения в КС. Для определения среднего уровня напряжения на токоприемнике электровоза необходимо для рассматриваемой зоны построить график движения поездов с заданным интервалом  для обоих путей (Приложение 4), выбрать расчетный поезд и найти потери напряжения до расчетного поезда. Расчетным поездом, как правило, является поезд, находящийся ближе к середине перегона на наиболее нагруженном участке пути.

Расчетные условия:

  1.  Раздельная схема соединения контактных подвесок.
  2.  Максимальное число поездов на МПЗ между ТП2 и ТП3.

Значения расстояний от ТП3, токов для поездов четного и нечетного направления представлены в табл. 5.

Таблица 5

Значения токов поездов для интервалов времени t1- t5

 

Четное направление

Нечетное направление

Момент времени

№ поезда

L, км

I, А

№ поезда

L, км

I, А

t1

2

1

525

1

1,33

210

4

8

112,5

3

9,67

375

6

15

155

5

18,33

380

8

22

495

7

26,4

37,5

t2

2

2,33

270

1

3

155

4

9,33

180

3

11

277,5

6

16,33

155

5

19,67

220

8

23,33

225

7

28

510

10

30,33

270

t3

2

3,33

97,5

1

4

270

4

10,33

245

3

12,33

240

6

17,33

150

5

21

225

8

24,33

150

7

29,33

390

10

31,33

187,5

t4

2

4,67

97,5

1

5,67

412,5

4

11,67

255

3

14

150

6

18,67

412,5

5

22,33

307,5

8

25,67

157,5

7

30,67

240

10

32,33

70

Таблица 5

Значения токов поездов для интервалов времени t1- t5 (Продолжение)

t5

2

5,67

135

1

7

420

4

12,67

150

3

15,33

255

6

19,67

427,5

5

24

487,5

8

26,67

352,5

7

32,33

293

10

33,67

7,5

Потеря напряжения до расчетного поезда, В:

(7.1)

Где – расстояние между подстанциями, км;

- расстояние от ТП3 до расчетного поезда, км;

- ток поезда j, А;

- приведенное эквивалентное сопротивление одного пути,

=0,8r1+0,69х1 ,     r1=0,139 Ом, х1=0,414 Ом

r1, х1 - соответственно активная и индуктивная составляющие сопротивления одного пути двухпутного участка при раздельной схеме;

Потери напряжения до расчетных поездов, В:

Среднее значение потерь напряжения:

Средний уровень напряжения на токоприемнике электровоза, В:

,                               (7.2)

где 27,5 кВ – номинальное эффективное напряжение на шинах ТП;

Скорректируем межпоездной интервал:

,                                       (7.3)

где - время минимального межпоездного интервала, =12 мин;

- расчетное напряжение на токоприемнике электровоза, 0,9∙25=22,5 кВ;

 - средний уровень напряжения на токоприемнике электровоза, кВ;

- межпоездной интервал при движении поезда под током:

,                                                 (7.4)

- время выбега и торможения, когда электровоз не потребляет тока,   

Действительный межпоездной интервал:

Действительная пропускная способность:

Расчетное напряжение по [2] на токоприемниках электроподвижного состава (среднее значение за 3 мин) должно быть не менее 21 кВ при переменном токе. Так как это значение эффективное, то норму 21 кВ необходимо умножить на 0,9, поэтому должно быть не менее кВ. Значение, полученное по формуле (7.2) удовлетворяет этому условию.


8 Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети и максимально рабочих токов подстанции, выбор типа релейной защиты

Минимальное значение тока КЗ, А:

                (8.1)

где Uн – номинальное напряжение на шинах ТП, Uн=27,5 кВ;

SКЗ – мощность КЗ (из исходных данных), МВА;

Sнт – номинальная мощность одного трансформатора, МВА;

uк% -  напряжение КЗ трансформатора;

 - соответственно активное и реактивное сопротивление тяговой сети для раздельной схемы соединения контактных подвесок, Ом/км;

lк – длина петли КЗ, принимаем =20 км;

Для выбора уставки защит фидеров необходимо найти их максимальные рабочие токи, А:

,                       (8.2)

где - максимальный ток трогания электровоза, равный 450 А;

I - средние токи соответствующих путей, А;

n - максимальное число поездов на расчетном участке на соответствующем пути.

Средний ток поезда:

                                                   (8.3)

где W- расход электрической энергии на движение одного поезда по соответствующему пути;

=25 кВ – для дорог переменного тока.

Максимальные значения n  для каждого пути:

                                                   (8.4)

где - полное время хода по рассматриваемому участку между 1 и 2 ТП.

Ток срабатывания защиты:

                                      (8.5)

где - коэффициент надежности; =1,25;

коэффициент чувствительности, =1,5;

- коэффициент возврата, =0,85.

принимаем уставку  

Условие выполняется, следовательно принимать другие типы защит нет необходимости.


9 экономический расчет и выбор оптимальной схемы соединения проводов контактной сети

Экономическое сравнение вариантов можно производить только при условии их технической равноценности. По принципу минимизации ежегодных расходов приведенные расходы, тыс. руб.:

                                        (9.1)

где С- ежегодные эксплуатационные расходы по рассматриваемому варианту;

- коэффициент эффективности капитальных вложений, величина, обратная нормированному сроку окупаемости, (Тн= 8 лет, =12,5%);

- амортизационные квоты;

- капитальные вложения по элементам.

Применительно к устройствам тягового электроснабжения капиталовложения определяются по следующим элементам:

  1. Затраты на сооружение контактной сети ;
  2. Затраты на сооружение постов секционирования ;
  3.  Затраты на сооружение тяговых подстанций ;
  4. Затраты на сооружение ответвлений от ЛЭП к тяговым

подстанциям ;

  1. Затраты на строительство подъездных путей ;
  2. Затраты на строительство жилых домов для персонала .

В состав эксплуатационных расходов С входят: расходы на текущее содержание КС и ТП, стоимость потерь энергии на КС и на ТП.

Капитальные затраты для раздельной схемы:

                                                       (9.2)

где -стоимость 1 км подвески двухпутного участка, =1760 тыс.руб.;

l- расстояние между тяговыми подстанциями, l=43 км;

- капитальные затраты для раздельной схемы.

Капитальные затраты для параллельной схемы:

                                      (9.3)

где - стоимость 1 км выбранной подвески двух путей, =1760 тыс.руб.;

- стоимость поста секционирования, =1320 тыс.руб.;

- стоимость пункта параллельного соединения, =300 тыс.руб.

Для раздельной схемы годовые потери энергии:

                                        (9.4)

где,- условные годовые потери для 1-ого и 2-ого путей;

погонные активные сопротивления первого и второго пути при раздельной схеме соединения.

=

=

Для параллельной схемы годовые потери энергии:

                                               (9.5)

где - условные погонные потери энергии, определенные для параллельной схемы;

сопротивление КС при параллельной схеме соединения проводов.

Потери электрической энергии:

                                             (9.6)

где Т- стоимость электрической энергии, по заданию.

Расходы на сооружения:

                                                 (9.7)

где к.с.=4,6%; ПС,ППС.=5,5%.

Сравним расходы на сооружения обеих схем:

>

Следовательно, за расчетную принимаем раздельную схему питания с наименьшими годовыми потерями энергии и с наименьшими затратами на строительство.

Формулы (9.1) - (9.7) взяты из [1].


10 Индивидуальное задание

Распределительные устройства переменного тока на напряжение 27.5 кВ (РУ-27,5 кВ) используются для питания тяговых сетей переменного тока.

РУ-27,5 кВ служат для приема и распределения напряжения 27.5 кВ от понижающих силовых трансформаторов, передачи напряжения в тяговую сеть, в цепи питания фидеров «два провода-рельс», в цепи собственных нужд тяговых подстанций, организации плавки гололеда и профилактического подогрева проводов контактной сети, подключения фильтр-компенсирующих устройств.

Классификация возможных исполнений РУ-27,5 кВ приведена на рис. 10.1.

Рис.10.1. Классификация исполнений РУ 27,5 кВ

Различают РУ-27,5 кВ наружной (ОРУ) и внутренней (ЗРУ) установки. ОРУ-27,5 кВ с воздушной изоляцией применяли в начале электрификации на переменном токе. В блоках ОРУ на единой раме устанавливалось силовое оборудование: масляные выключатели, разъединители с моторными и ручными приводами, трансформаторы тока и напряжения, шкафы зажимов, ошиновка, сетчатые ограждения. Монтаж тяговой подстанции заключался в расстановке блоков на специально подготовленной территории с фундаментами и маслоприемниками (в случае применения масляных выключателей), блоки между собой связывались жесткой и (или) гибкой ошиновкой и обеспечивались высоковольтные подключения к понижающим трансформаторам и фидерам на порталах. По мерс совершенствования коммутационной техники масляные выключатели заменили вакуумные, где масло выступало лишь защитной средой от внешних климатических воздействий, и не избавляло эксплуатационные службы от необходимости контролировать параметры масла и содержать в своем составе специальные группы и лаборатории масляного хозяйства. В последнее время вакуумные выключатели наружной установки изготавливаются полностью сухими и не содержат в своей конструкции масла. В здании или контейнере подстанции располагается оперативный пункт управления (ОПУ) с блоками ОРУ, который состоит из ряда шкафов с установленными в них устройствами защит, автоматики, управления, сигнализации и измерений в каждом блоке.

Основными достоинствами блоков ОРУ являются простота конструкции, монтажа, наладки, эксплуатации и технического обслуживания, доступность компонентов для проведения ревизий и осмотров. Основными недостатками блоков ОРУ являются большие площади, занимаемые распределительным устройством, воздействие климатических (дождь, снег, гололед) и внешних (загрязненность, запыленность и др.) факторов, дополнительные, достаточно протяженные связи цепей вторичной коммутации силового оборудования и ОПУ, низкая степень электробезопасности эксплуатационного персонала, сложности с оперативной заменой отказавшего силового оборудования, дополнительные затраты энергии на обогрев приводов выключателей и разъединителей, большая потребляемая мощность включающих электромагнитов выключателей ввиду массивности конструкции подвижных частей. Но, несмотря на это, блоки ОРУ обладают достаточной степенью надежности и применяются при расширении действующих ОРУ-27,5 кВ при наличии необходимых площадей на тяговой подстанции.

В настоящее время при реконструкции или новом строительстве РУ-27,5 кВ впервые предложено выполнять внутренней установки па базе функциональных блоков полной заводской готовности.

Различают ЗРУ-27,5 кВ с элегазовой изоляцией и воздушной изоляцией.

В ЗРУ с элегазовой изоляцией основной изолирующей средой между токоведущими и заземленными частями ячеек является эле-газ. Как правило, ячейки ЗРУ с элегазовой изоляцией одностороннего обслуживания. Высоковольтные выключатели в ЗРУ данного типа — вакуумные стационарной установки. Элегаз служит лишь изоляционной средой, не являясь дугогасящей средой при коммутациях и аварийных отключениях энергии, и не может в случае утечки оказывать поражающее действие на эксплуатационный персонал. В элегазе также размещены разъединители с моторными и ручными приводами и трансформаторы напряжения. Как правило, элегазовый объем ячейки отделен от элегазового объема сборных шин. Трансформаторы тока и ограничители перенапряжений выполняются съемными специального исполнения и располагаются вне элегазового объема.

В зависимости от особенностей конструкции различают ЗРУ с пофазной (однополюсной) изоляцией токоведущих шин в элегазе, когда каждая из токоведущих шин находится в своем объеме (капсуле), и ЗРУ с трехфазной изоляцией шин в элегазе, когда все три фазы располагаются в одном элегазовом объеме.

Основными достоинствами ЗРУ с элегазовой изоляцией являются небольшие занимаемые площади по сравнению с РУ другого типа, что позволяет значительно снизить капитальные затраты при сооружении тяговой подстанции, высокая надежность работы, минимум требуемого технического обслуживания, высокая степень безопасности за счет размещения токоведущих частей в изолированном объеме.

Основными недостатками ЗРУ с элегазовой изоляцией являются возможность использования только кабельных высоковольтных подключений к РУ с помощью специальных герметичных адаптеров и муфт, необходимость отключения всего РУ при модернизациях и расширениях, применение только специальных трансформаторов тока.

Применение ЗРУ-27,5 кВ с элегазовой изоляцией целесообразно при значительных пространственных ограничениях, например, в крупных городах из-за плотности застройки и большой стоимости земли, в труднодоступных районах, в районах с сильно загрязненной атмосферой, в скальном грунте с ограниченными или трудно осваиваемыми площадями под подстанции.

Для тяговых подстанций возможно применение следующих ЗРУ-27,5 кВ с элегазовой изоляцией: с пофазной изоляцией — 8DA11/12 (Siemens, Германия), с изоляцией в одном элегазовом объеме — NXPLUS (Siemens, Германия).

В ЗРУ с воздушной изоляцией основной изолирующей средой между токоведущими и заземленными частями ячеек является воздух. Ячейки ЗРУ обеспечивают одностороннее обслуживание. Высоковольтные выключатели в ЗРУ данного типа — вакуумные стационарной или выкатной установки. Ячейки ЗРУ со стационарной установкой выключателей (типа КСО) имеют простую конструкцию, когда на одной раме агрегагированы: силовой вакуумный выключатель, разъединители, литые трансформаторами тока и напряжения, жесткая ошиновка, низковольтный отсек с фидерным терминалом. Ячейки типа КСО имеют систему электромагнитных блокировок для предотвращения ошибочных действий эксплуатационного персонала и предназначены для кабельного или шинного высоковольтного подключения.

Основными достоинствами ячеек типа КСО являются: использование минимального количества подвижных частей, доступность компонентов для проведения периодических осмотров и ревизий, отсутствие специальных требований к помещению РУ.

Основными недостатками ячеек типа КСО являются: отсутствие разделения на отсеки с металлическими стенками, что приводит к низкой локализационной способности ячеек при дуговых замыканиях; отсутствие проходных изоляторов и автоматических шторок, что приводит к низкой степени безопасности эксплуатационного персонала; большие габаритные размеры по сравнению с ЗРУ с элегазовой изоляцией и ячейками типа КРУ

Для тяговых подстанций возможно применение следующих типов ячеек КСО: Sitras ASG25 (Siemens, Германия), С-27,5 (НИИЭФАЭНЕРГО, Россия).

Ячейки ЗРУ-27,5 кВ с воздушной изоляцией с выкатными выключателям (типа КРУ) имеют следующую конструкцию: в зависимости от особенностей ячейка разделена на несколько независимых отсеков с металлическими перегородками, устойчивыми к давлению при возникновении дуговых коротких замыканий. Ячейки оборудуются проходными изоляторами и автоматическими шторками для обеспечения высокой степени безопасности эксплуатационного персонала. В низковольтном отсеке ячейки устанавливаются интеллектуальные фидерные терминалы присоединения. Выкатной элемент с расположенным на нем вакуумным выключателем имеет три стандартных фиксированных положения: рабочее, контрольное и ремонтное. Применение выкатного элемента обеспечивает высокую доступность компонентов ячейки для проведения периодических осмотров и ревизий. Ячейки предусматривают возможность выполнения кабельного или шинного высоковольтного подключения.

Основными преимуществами ячеек типа КРУ являются: высокая степень безопасности эксплуатационного персонала за счет системы встроенных механических блокировок и разделения ячейки на независимые отсеки; использование надежных стандартных компонентов; меньшие габаритные размеры по сравнению с ячейками типа КСО; быстрая замена тележки с выключателем.

Основные недостатки ячеек типа КРУ: специальные требования к полам помещения; необходимость в проходе для вкатывания и выкатывания элемента с выключателем.

Возможно применение следующих типов ячеек КРУ: ТАС (Balfour Beatty Rail, Великобритания), Unipowcr (UTU ELEC, Финляндия), Unigear R40 (ABB, Швеция), КЛ-27,5 (НИИЭФА-ЭНЕРГО, Россия), СИГМА (НИИЭФА-ЭНЕРГО, Россия).

Комплектно-блочные тяговые подстанции представляют собой установки полной заводской готовности. Первые такие ТПС были укомплектованы металлическими блоками заводского изготовления в открытом и закрытом исполнении, в которых было установлено электрооборудование. ОРУ 110 кВ имеет рамную конструкцию; ОРУ 35 кВ выполнено с применением блоков КРУН 35 кВ открытого исполнения с аппаратурой управления, защиты и сигнализации, расположенной в неутепленном металлическом навесном шкафу, РУ 6 и 10 кВ выполнены с применением шкафов КРУН; оборудование РУ 3,3 кВ размещено в закрытых блоках заводского изготовления, причем блоки выполнены в двух вариантах – на один и на два фидера. На отечественных ж. д. первая такая подстанция сооружена в 1965 г. для системы переменного тока на ст. Пады Приволжской железной дороги. Опыт применения первых комплектно-блочных ТПС показал их недостаточную надежность и трудность эксплуатации.

В дальнейшем были созданы ТПС модульного типа полной заводской готовности. Отдельные модули выполнены из антикоррозионных материалов, защищены от атмосферных воздействий, имеют многослойную ограждающую конструкцию.

Внутри модулей размещено смонтированное на предприятии-изготовителе отрегулированное и испытанное электротехническое оборудование и аппаратура. Модули оснащены унифицированными соединительными узлами, позволяющими быстро и надежно вести их сборку по требуемой схеме на строительной площадке. Использование модульных конструкций позволяет при монтаже подстанций сократить затраты труда на производство строительных, электромонтажных и пускона-ладочных работ, обеспечить удобство эксплуатации, не иметь на подстанции постоянного обслуживающего персонала. Минимальный срок ввода в действие составляет 2-3 недели; уменьшаются капитальные и эксплуатационные расходы; размер земельных площадей, отчуждаемых под тяговые подстанции, сокращается в 2-2,5 раза.

Параметры модулей позволяют использовать их на подстанциях любого назначения и любой мощности, а также при сооружении других электроустановок (автотрансформаторных пунктов питания, постов секционирования и т.п.). Комплектно-блочные тяговые подстанции или отдельные функциональные модули могут применяться в качестве резервных при ремонте, модернизации или реконструкции стационарных тяговых подстанций.

Первые комплектно-блочные ТПС постоянного тока, разработанные и изготовленные Научно-исследовательским институтом электрической аппаратуры (НИИЭФА) при участии Октябрьской железной дороги и ЦНИИС, внедрены на участке Волховстрой-Свирь. В состав комплектно-блочной тяговой подстанции с напряжением внешнего электроснабжения 10 кВ могут входить следующие функциональные модули: выпрямительных преобразователей; РУ 10 кВ для СЦБ; РУ 10 кВ; модуль СН (собственных нужд); модули РУ 3,3 кВ; модуль аккумуляторных батарей АБ-15; модуль ДГА; модуль ОПУ; служебно-технические модули. В качестве фундаментов для установки модулей используются ж.-д. рельсовые плети, уложенные на дренирующую подсыпку. Кабельные каналы поверхностного типа из бетонных коробов уложены вдоль обеих сторон ряда модулей.

Комплектно-блочные модульные тяговые подстанции постоянного тока на строительной площадке сооружаются одной бригадой электромонтажников с применением подъемного крана. ТПС могут эксплуатироваться в суровых условиях Крайнего Севера, Сибири и северных районов Европейской части России.

Специалистами разработана и широко применяется комплектно-блочная технология строительства тяговых подстанций.

Основными элементами предложенной технологии являются:

-комплектно-блочное исполнение оборудования;

-надежные компоненты;

-цифровые интеллектуальные системы управления объектом.

Оборудование, входящее в состав тяговой подстанции, разделено на функционально и конструктивно законченные укрупненные узлы - функциональные блоки (ФБ), которые состоят из сборки ячеек, шкафов, панелей отдельных компонентов, первичных датчиков, микропроцессорных контроллеров, объединенных несущими конструкциями, общим силовым токопроводом и вторичными цепями.

Тяговые подстанции сооружаются из функциональных блоков, легко механически стыкующихся между собой, с набором готовых шин и кабелей для быстрого электрического соединения. Функциональные блоки могут размещаться в любой оболочке: в капитальном или быстровозводимом здании, в металлическом или бетонном контейнере (модуле).

Комплектно-блочная технология при сооружении тяговых подстанций обеспечивает следующие преимущества:

-повышение качества изготовления и надежности;

-высокую заводскую готовность оборудования, включая телеуправление и энергоучет;

-сокращение сроков ввода в эксплуатацию (пусковая готовность 34 недели после окончания строительных работ);

-возможность использовать набор функциональных блоков в различных сочетаниях в зависимости от требований проекта при реконструкции;

-сокращение сроков и затрат на проектирование, т.к. значительная часть проектной документации входит  в  состав документации на функциональные блоки;

-простоту установки и монтажа оборудования;

-наличие одного поставщика, гарантирующего работу всех подсистем, входящих в функциональный блок или модуль.

Комплектная тяговая подстанция переменного тока 27,5 кВ, состоит из комплектов функциональных блоков, модулей и электротехнического оборудования, объединенных между собой шинными и кабельным соединениями, единой системой управления и предназначена для обеспечения электрической энергией железнодорожного электроподвижного состава через тяговую сеть железной дороги.

Типовая классификация функциональных блоков в зависимости от назначения присоединения:

  1. фидера контактной сети;
  2. фидера трансформатора собственных нужд;
  3. секционных разъединителей;
  4. запасного выключателя;
  5. фидера «два провода-рельс»;
  6. фидера фильтр-компснсирующсго устройства;
  7. выключателя ввода.

Функциональный блок может состоять из различного количества основных и вспомогательных ячеек и элементов.

Основные ячейки блока предназначены для получения и распределения питания электроэнергии переменного тока напряжением 27,5 кВ. Основные ячейки выполняются на базе ячеек подъемно-выкатного типа KJI-27,5.

Вспомогательные ячейки блока предназначены для стыковки основных ячеек к РУ-27,5 кВ или функциональным блокам другого типа (других производителей).

Шкафы внешних подключений предназначены для подключения вторичных цепей функционального блока к цепям вторичной коммутации РУ-27,5 кВ и вторичным цепям тяговой подстанции.

Шинопроводы представляют собой набор медных или алюминиевых шин прямоугольного сечения с воздушной или комбинированной изоляцией, в металлической оболочке. Они могут быть грех типов: для связи двух блоков, для организации шинного ввода (вывода) или для стыковки с блоками других типов.

Жгуты межъячеечных и междушкафных соединений вторичных цепей служат для соединения вторичных цепей ячеек между собой и шкафом внешних подключений, изготавливаются для каждого функционального блока и РУ-27,5кВ в зависимости от проекта.

Аппаратура для защиты, управления, автоматики и измерения электроэнергии, а также устройства ЦЗА-27,5 кВ включаются в цепи вторичной коммутации основных ячеек блока, набор функций защит, управления и автоматики выбираются в зависимости от назначения конкретного присоединения.

Для каждого РУ-27,5 кВ в заводских условиях формируется монтажный комплект. В монтажный комплект могут входить шинопроводы, жгут междушкафных соединений, вспомогательные соединительные элементы, рамы, короба, закрытия. При необходимости стыковки функциональных блоков с ячейками или блоками других типов в монтажный комплект могут входить переходные ячейки, шкафы или шинопроводы. Состав монтажного комплекта определяется для каждого проекта индивидуально. Оборудование и материалы, входящие в состав монтажного комплекта позволяют в кратчайшие сроки осуществить монтажные работы с РУ-27,5 кВ на объекте и передать смонтированное оборудование под пуско-наладочные работы.

Схемы главных электрических соединений. Типовые схемы главных электрических соединений ячеек КЛ-27,5 приведены на рис. 2.5. В зависимости от требований проекта, ячейки могут выполняться с запасной шиной или без нее.

Рис.10.2. Типовые схемы главных соединений ячеек типа КЛ-27,5

Схема главных соединений РУ-27,5 кВ с запасной шиной на базе функциональных блоков с ячейками КЛ-27,5 приведена на рис. 2.6. Напряжение 27,5 кВ от тяговых трансформаторов подается на секции № 1 и №2 РУ-27,5 кВ через ячейки ввода №1 и №4. Выключатели QF1 и QF7 располагаются на выкатных тележках ячеек. Напряжение на участки контактной сети подастся через ячейки №8, №9, №13, №14, №15, -№16 и №17. В типовую ячейку фидера входят выключатель QF4, размещаемый на выкатной тележке, трансформатор тока ТА5 для измерения значений тока и напряжения в первичной цепи и передачи данных в устройство ЦЗА-27,5 кВ, ОПН FV12. Разъединитель QS4 с заземляющими ножами QSG4.1, обходной разъединитель QS5, через который контактная сеть может быть соединена с запасной шиной, располагают вне ячейки на открытой или закрытой части подстанции, в зависимости от проекта. Ячейки фидеров ДПР №6 и №7 служат для питания устройств линейного электроснабжения и автоматики на перегонах. Ячейка секционного

Рис.10.3. Типовые схемы главных соединений ячеек типа КЛ-27,5

разъединителя №11 служит для секционирования РУ-27,5 кВ для организации необходимых регламентных и ремонтных работ одной из секций. В ячейках ТН Рис.10.3. Типовые схемы главных соединений ячеек типа КЛ-27,5

№2 и №3 располагаются трансформаторы напряжения для измерения значений напряжения на шинах секций 27,5 кВ и организации цепей защит присоединений РУ, а также заземляющие разъединители секций РУ с ручным приводом. Ячейки запасных выключателей №10 и №12 позволяют собрать цепь с шин «А» или «В» секций РУ-27,5 кВ на запасную шину для замены любой ячейки фидера контактной сети. Ячейка №5 предназначена для подключения устройства фильтрации и компенсации 18, которое располагается на открытой части подстанции, к шинам РУ-27,5 кВ. Все разъединители и выкатные элементы ячеек фидера контактной сети, запасного выключателя, секционного разъединителя оборудуются моторными приводами с дистанционным управлением и позволяют организовывать цепи перевода на запасной выключатель и плавки гололеда по

Рис.10.4. Схемы главных соединений РУ-27,5 кВ

телеуправлению, без присутствия оперативного персонала на тяговой подстанции.

Выкатной элемент с установленным на нем вакуумнььм выключателем посредством мотор-редукторного привода или вручную может быть переведен из

контрольного положения в рабочее и наоборот. При перемещении выкатного элемента выключатель отключен. Таким образом, выполняется коммутация силовой цепи 27,5 кВ в бестоковую паузу посредством разъемных контактов. Преимуществом ячеек KJI-27,5 является снижение габаритных и весовых параметров функциональных блоков РУ-27,5 кВ, упрощение цепей блокировок, повышение степени безопасности персонала, снижение возможности ошибочных действий персонала.

Основные параметры ячеек типа КЛ-27,5. Компоновка силовых цепей и оборудования выполнена в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок», Правилами устройства системы тягового электроснабжения железных дорог РФ, технических указаний и нормативных документов ОАО «РЖД» и технической документации на устанавливаемое оборудование. Конструкция ячеек обеспечивает возможность их установки на ровный пол с твердым покрытием.

Ячейки комплектуются надежными современными вакуумными выключателями серии ЗАН или аналогичными. Данные выключатели обладают рядом преимуществ:

  1. высоким коммутационным и механическим ресурсом;
  2. экологически безопасными материалами;

- низким энергопотреблением.

Основные технические характеристики ячеек KЛ-27,5 приведены в табл. 6.

Таблица 6

Технические характеристики ячейки KЛ-27,5 кВ

№ п/п

Наименование параметра

Значение

1

Номинальное рабочее напряжение

27,5 кВ

2

Номинальный ток главных цепей

до 2000 А

3

Тип выключателя

3AH или аналогичные

4

Условия обслуживания

одностороннее

5

Вид высоковольтных подключений

кабельные, шинные

6

Габарит основной ячейки

1200(1500)L х 1500В х 2400Н мм

7

Цепи защит и автоматики

микропроцессорные терминалы

Ячейки KJI-27,5 комплектуются цифровыми устройствами защит и автоматики ЦЗА-27,5. Первичными датчиками для аналоговых сигналов ЦЗА-27,5 являются трансформаторы тока и напряжения, установленные в силовых цепях ячеек, поэтому данное устройство не комплектуется блоком развязки и оптическими кабелями в отличие от ЦЗАФ-3,3. Результаты измерений и вычислений аналоговых сигналов с первичных датчиков трансформаторов тока и напряжения поступают непосредственно в блок БЗА, используются в алгоритмах защит, а также передаются в блок БУ для вывода на дисплей.

Рис.10.5. Схемы главных соединений РУ-27,5 кВ

Оперативное управление вакуумным выключателем осуществляется по каналу телеуправления либо нажатием кнопки на блоке управления ЦЗА-27,5 в режиме «местное управление». Также можно отключать вакуумный выключатель непосредственно с ячейки. Сигнализация о виде управления и положении выключателя передается по каналу телесигнализации на пульт управления тяговой подстанции и энергодиспетчера. Также существует местная индикация положения выключателя, она реализуется при помощи лампочек, расположенных на лицевой стороне ячейки.

Контактные соединения в ячейках не требуют обслуживания за счет применения тарельчатых пружин с нормированным давлением.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте произведен расчет системы электроснабжения участка железной дороги электрифицированном на переменном токе.

Для тяговой подстанции принята установка  понизительного трансформатора типа ТДТНЖ-40000/110 в параллельную работу.

Выбрана подвеска типа  М-120+МФ100.

Выбранное оборудование успешно прошло проверку по нагреванию, уровню напряжения и действительной перегонной пропускной способности.

Были рассчитаны токи короткого замыкания и ток срабатывания защиты, по которому была принята соответствующая токовая защита.

По результатам технико-экономических расчётов оптимальным является раздельная схема питания.


Список литературы

  1. В.А. Бессонов. Электроснабжение электрических железных дорог: Методические указания к курсовому проекту/ В.А. Бессонов, А.М. Мартовицкий. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2003. -  36 с.: ил.
  2. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. – М., 1997.
  3.  Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО «РЖД». - М.: «ТРАНСИЗДАТ», 2004г.- 384с.
  4. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91). Руководство по нагрузке силовых трансформаторов. – Минск.:  1997. – 88 с.
  5. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т.1/ Под ред. К. Г. Марквардта  М.: Транспорт, 1980.  256 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46293. Общеисторическая природа сознания. Роль труда в возникновении и развитии сознания. Единство языка и мышления 11.29 KB
  Роль труда в возникновении и развитии сознания. Энгельс считал что решающую роль в возникновении сознания сыграл труд. Роль труда складывается из нескольких факторов. Труд сыграл роль в становлении мозга.
46294. Понятия «клиент», с точки зрения практики социальной работы 10.02 KB
  Системный подход к этому понятию означает что личностная и социальная проблема трудности связанные с межличностным общение или сложная жизненная ситуация к разрешению которой стремится клиент должны быть увидены участниками процесса социальной работы объемно как результат стечения многих обстоятельств на которые оказали влияние как личностные так и социальные факторы. Уникальность социальной работы для оказания помощи людям заключается именно в том чтобы способствовать достижению изменений во взаимодействиях между людьми и...
46295. Дети как объект социальной работы 8.86 KB
  Специфика социального обслуживания детейсирот детей оставшихся без попечения родителей детейинвалидов детей с девиантным поведением. Дети оставшиеся без попечения родителей лица в возрасте до 18 лет которые остались без попечения единственного родителя или обоих родителей в связи с: лишением их родительских прав; ограничением их в родительских правах; признанием родителей безвестно отсутствующими недееспособными ограниченно дееспособными находящимися в лечебных учреждениях; объявлением их умершими; отбыванием ими наказания в...
46297. Объединения юридических лиц 15.56 KB
  Объединения Юридических Лиц некоммерческие организации созданные юридическими лицами на добровольных договорных началах и на основе их членства в форме ассоциаций и союзов в целях координации их деятельности и представления и защиты их общих в том числе имущественных интересов п. Объединения Юридических Лиц не вправе осуществлять какиелибо управленческие функции в отношении участников которые полностью сохраняют свою самостоятельность. атривает минимально необходимого числа участников Объединения Юридических Лиц отдавая решение этого...
46298. Грамматическое значение и грамматические формы. Способы выражения грамматических значений в языке 15.55 KB
  Грамматическое значение и грамматические формы. Таким образом можно сказать что каждое грамматическое явление всегда имеет две стороны: внутреннюю – грамматическое значение и внешнюю – грамматический способ выражения. Если лексическое значение может быть только одно то грамматических значений у слова может быть несколько и они находят в языке свое морфологическое и синтаксическое выражение. В области морфологии грамматическое значение – это общие значения слов как частей речи например значение предметности у существительных а также...
46299. The adjective 15.52 KB
  Unlike nouns djectives do not possess full nomintive vlue. Clssifiction of djectives.Хаймович и Роговская With regrd to the ctegory of the degrees of comprison djectives fll under 2 lexicogrmmticl subclsses: comprbles nd noncomprbles. The nucleus of the ltter is composed of derived djectives like wooden Crimen mthemticl etc.
46300. ФОНЕМА КАК ЕДИНИЦА ЯЗЫКА. ФУНКЦИИ ФОНЕМЫ 15.5 KB
  Функции фонем Фонемы выполняют следующие функции: дистинктивная различительная функция выражается в том что фонема служит для фонетического опознавания и семантического отождествления слов и морфем. Дистинктивная функция включает в себя перцептивную опознавательную и сигнификативную смысл оразличительную функции перцептивная функция функция доведения звуков речи до восприятия: она дает возможность воспринимать и опознавать органом слуха звуки речи и их сочетания способствуя отождествлению одних и тех же слов и морфем...