Расч т опасных и мешающих влияний электрифицированной железной дороги на смежную линию (стр. 3 из 4)

2.2 Расчёт наводимых опасных напряжений

Опасные напряжения на одном из концов провода расчетного участка цепи, обусловленные магнитным влиянием, рассчитывают при условии заземления его на противоположном конце для двух режимов работы тяговой сети: короткого замыкания и вынужденном. Для режима короткого замыкания и параллельного сближения в курсовой работе наводимое напряжение Uм вычисляется по формуле (5) для наибольшего тока короткого замыкания:

, В (5)

а для вынужденного режима – по формуле (6):

, В (6)

где: ω=314 рад/с – угловая частота влияющего тока;

M – взаимная индуктивность между контактной подвеской и проводом связи, Гн/км;

Iкз – наибольший ток КЗ, А;

lэ – длина сближения, км;

sp– коэффициент экранирующего действия рельсов, значение которого при удельной проводимости земли 0,05..0,1 См/м равно 0,55..0,60.

Взаимная индуктивность между контактной подвеской и проводом связи определяется по формуле (7):

, Гн/км (7)

где: а – ширина сближения, м;

σ– удельная проводимость земли, См/м;

f– частота влияющего тока, Гц;

Kф=1,15 – коэффициент, характеризующий увеличение индуцированного напряжения вследствие несинусоидальности тока тяговой сети, обусловленной работой выпрямительных устройств электровозов;

При изолированном от земли проводе связи на нем наводится дополнительное напряжение за счет электрического влияния, которое рассчитывается по формуле (8):

, В (8)

где: k=0,4 – коэффициент, учитывающий количество влияющих проводов, расположенных на опорах тяговой сети, который для однопутного участка и двух проводов контактной подвески равен 0.4;

b=6,8 м, c - высоты подвеса провода, эквивалентного контактной подвеске, и провода связи над землей, м.

Результирующее напряжение влияния на изолированный от земли провод определяется суммированием напряжений электрического и магнитного влияний по формуле (9):

, В (9)

где: UM – наводимое напряжение от влияния магнитного поля, В;

lС иl – в соответствии с рисунком 1, км;

UЭ - наводимое напряжение от влияния электрического поля, В.

Произведём расчёт по выше изложенной методике:

Взаимная индуктивность между контактной подвеской и проводом связи:

Напряжения магнитного влияния при условии заземления смежной линии на противоположном конце:

для режима КЗ:

для вынужденного режима:

Напряжения электрического влияния при изолированном от земли проводе связи:

Режим холостого хода, заземлённый конец линии связи

Влияния электрического и магнитных полей в таком режиме незначительно, поэтому можно предположить что:

Режим холостого хода, изолированный конец линии связи

Существенное влияние оказывает электрическое поле:

Режим короткого замыкания, заземлённый конец линии связи

В рассматриваемом случае влиянием электрического поля можно пренебречь:

Режим короткого замыкания, изолированный конец линии связи

Магнитное поле в данной ситуации будет определяющим:

Вынужденный режим тяговой сети, заземлённый конец линии связи

Влиянием электрического поля можно пренебречь, так как оно незначительно:

Вынужденный режим тяговой сети, изолированный конец линии связи

В этой ситуации на результирующее напряжение влияют магнитное и электрическое поля:

3. Расчет ширины сближения для соблюдения нормированных значений опасных влияний.

При расчете расстояния относа линии связи для снижения наводимых напряжений необходимо принять во внимание, что напряжение электрического влияния с ростом расстояния снижается очень быстро. По этой причине рассчитывается относ с целью снижения только магнитного влияния, у которого от расстояния зависит взаимная индуктивность M.

По формулам (5) и (6) с подстановкой в них допустимых значений наводимых напряжений вычисляются два значения взаимной индуктивности, из которых выбирается наименьшее.

Из выражения 7 определяется необходимое расстояние относа линии связи:

4. Расчёт напряжения мешающего влияния

Расчетная схема для расчета напряжения мешающего влияния изображена на рис.6.

Рис.6. Схема расположения объектов для расчетов мешающего влияния

«Правила защиты…» [3] регламентируют для двухпроводных телефонных цепей расчет псофометрического значения мешающего напряжения (напряжения шума) в диапазоне тональных частот (300..3400 Гц) при нормальном режиме работы тяговой сети. Расчет выполняют применительно к ближнему концу участка линии связи, складывая гармонические составляющие напряжения шума для гармоник с номерами от 7 до 69. В курсовой работе допускается усеченный расчет только до 41-й гармоники:

, мВ (10)

где мешающее напряжение для k-й гармоники вычисляют по формуле (6):

, мВ (11)

где: ωk=314 kрад/с – угловая частота k-ой гармоники тягового тока;

Mk – модуль взаимной индуктивности между контактной сетью и проводом связи для гармоники k, Гн/км;

Ik – эквивалентный ток k-ой гармоники тягового тока, А;

pk – коэффициент акустического воздействия для k-ой гармоники;

ηk – коэффициент чувствительности двухпроводной телефонной цепи к помехам для k-ой гармоники тягового тока;

sр – результирующий коэффициент экранирующего действия для k-ой гармоники тягового тока;

γk – коэффициент распространения канала провод линии связи – земля для k-ой гармоники,γk=αk+jβk– комплексное число, составленное коэффициентом затухания и коэффициентом фазы;

lС ,lЭ, lk – соответствуют рисунку 6, км;

103 – коэффициент перевода вольт в милливольты.

Ток гармонической составляющей тягового тока определяется из выражения:

, А (12)

где: Ik’– гармоника тока электровоза, работающего в конце плеча питания при нормальном режиме;

KB– волновой коэффициент, учитывающий изменение тягового тока по длине тяговой сети и вычисляемый по методике «Правил защиты…» [3], в расчете курсовой работы его можно принять равным единице.

Входящие в формулу (11) гиперболические функции от комплексного аргумента вычисляются в соответствии с выражением (13), а затем модуль выражения подставляется в формулу (12). Результаты расчетов сведены в таблицу 13.

(13)

Таблица 13.

Сводная таблица расчетов псофометрического напряжения шума

k	f, Гц	M, Гн/км	ηk	pk	Ik,A	Дробь	Uшk, мВ
7	350	0,0004463	0,0035	0,376	7,071	6,3716	64,005
9	450	0,0004215	0,0038	0,582	4,950	6,4473	92,514
11	550	0,0004017	0,0042	0,733	3,253	6,5362	99,950
13	650	0,0003853	0,0045	0,851	2,263	6,6470	99,709
15	750	0,0003714	0,0048	0,955	1,697	6,7473	101,040
17	850	0,0003592	0,0051	1,035	1,273	6,8766	97,483
19	950	0,0003484	0,0055	1,109	1,004	6,9985	98,041
21	1050	0,0003387	0,0058	1,109	0,764	7,1509	86,334
23	1150	0,0003299	0,0061	1,035	0,566	7,3136	68,491
25	1250	0,0003219	0,0065	0,977	0,481	7,4635	63,377
27	1350	0,0003145	0,0068	0,928	0,396	7,6283	55,937
29	1450	0,0003077	0,0071	0,881	0,354	7,7474	52,831
31	1550	0,0003013	0,0075	0,842	0,325	7,8036	51,744
33	1650	0,0002954	0,0078	0,807	0,297	7,7915	49,067
35	1750	0,0002898	0,0081	0,775	0,269	7,6468	45,215
37	1850	0,0002846	0,0084	0,745	0,255	7,4248	43,039
39	1950	0,0002796	0,0086	0,720	0,226	7,0537	37,246
41	2050	0,0002749	0,0088	0,698	0,212	6,5882	33,441

5. Сравнение результатов расчета.

При расчёте методикам, изложенным в [4] получены следующие результаты:

Таблица 14

Результаты расчетов