Смекни!
smekni.com

Расчет системы тягового электроснабжения железнодорожного транспорта (стр. 7 из 8)

Кроме того, необходимо найти среднее значение напряжения за время хода поезда по блок-участку, что при разграничении поездов блок-участками равно Тпер/3

DUбу = DUk + DUр (67)

Uбу = 27500 - 1,11 * (DUбу + DUni) (68)

где 1,11 - коэффициент для перехода к потери действующего напряжения

Uбу ³ 21кВ;

L1*=21,9 км. L2*=21,6 км. Lк=7,5 км. Lок=23 км.

L1=20,7 км. L2=17,8 км. Lб=2,5км. L= 46 км.

Расчет:

Средний уровень напряжения у поезда на условном перегоне:

tч = 56 мин =0,933 часа

tтч =52 мин = 0,867 часа;

tнч = 55,75 мин = 0,929 часа;

tтнч =54,75 мин 0,913 часа;

T0 =0,13 часа;

m2 = tч / То =0,913 / 0,13 =6 поездов

Wkgd =0,13 *200* 25 =650 кВт*ч

Wg| = 0.867* 201,9* 25 =4376,2кВт*ч

Wg1I = 220,1* 0,913 * 25 =5023,8 кВт*ч

DUбу =1011,5+2365,7=3377,2 В

Xвт = 10,5*10* 27,52 / (1000 * 80) +27,52 /700 =1,711 Ом

Uср = 0,9 * 27500 – 3377,2– 2911,9=21401,1 В

Пересчитаем межпоездной интервал

Iср = 220 А tэ =8 мин

No’ = 1440 /10,1 =143 пары поездов в сутки.

N = 1440 /8 = 180 пар поездов в сутки.

Средний уровень напряжения у поезда на блок-участке:

tч = 7,25 мин =0,13 часа

tтч =7,25 мин = 0,13 часа;

tнч = 7,4 мин = 0,133 часа;

tтнч =7,2 мин 0,13часа;

T0 =0,13часа; m2 = tч / То =0,13 / 0,13 = 1 поезд

Wkgd =0,03*200* 25 =150 кВт*ч

Wg1 = 220*0,13* 25 =715 кВт*ч

WgI1 = 180*0,13* 25 =585 кВт*ч

DUбу =196,942+221,472=418,413 В

Uср = 27500 – 1,11 * (418,13+2368,4) = 24516,49 В > 21кВ

Вывод: напряжение на блок-участке удовлетворяет условию по минимальному уровню напряжения в тяговой сети, так как больше 21кВ. Пропускная способность не изменится и составляет 180 пар поездов в сутки.


5. Расчет минимальных токов короткого замыкания и максимальных рабочих токов для двух схем питания. Выбор схемы защиты контактной сети расчетного участка от короткого замыкания

5.1 Ток короткого замыкания может быть определен:


Iкз = Uнк Ö(2*Uнк2*(100000/Sкз+Uk*103/Sн)*10-2+X*lкз)2+(ra*lкз)2

где Uнк = 25 кВ;

lкз - расстояние от ТП до короткого замыкания

X и ra - индуктивное и активное сопротивления одного километра тяговой сети, Ом/км.

Максимальный ток фидера определяется в предположении, что ток фидера составляет сумму тока трогания одного ЭПС и отнесенного к этому фидеру средних токов других ЭПС.

При раздельном питании:

Iфmax = Iтр + (nф1 - 1) * I1 (70)

При узловой схеме питания:

Iфmax = Iтр + (nф1 - 1) * I1 /2 + nф2 * I2 / 2 (71)

где nф1, nф2 - максимальное число ЭПС, которое может находится в фидерной зоне четного и нечетного путей.

I1, I2 - средние значения разложенных поездных токов.

Уставки защиты должны удовлетворять условиям для ВЛ 80;

Iтр = 446 кз = 1,2

кв = 0,9 кч = 1,5

Iу > кз *Iфmax / кв, кч * Iу < Ikmin (72)

1. Расчет для раздельной схемы питания:

Zтс = 0,094 + j0,287 Ом/км

Iкз=25000Ö(2*252*(1/700+10,5/(80*1000))*10-2+0,287*46)2+(0,094*46)2 =1419,6 А

Iфmaxч = 446 + (8-1) * 201,9=1859,3 А

Iфmaxнеч = 446 + (8- 1) ·220,1= 1986,7 А

Iуст = 1986,7 ·1,2/ 0,9 =2804,8 А

Iуст=2804,8·1,5=4207,2 А

4207,2 > 1419,6

Условие не выполняется, максимальной токовой защиты не достаточно. Необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.

2. Расчет для узловой схемы питания:

Iкз=25000Ö(2*252*(1/700+10,5/80000)*10-2+0,287*46/2)2+(0,094*46/2)2 =2338,4 А

Iфmaxч = 446 + (8-1) * 201,9/ 2 +8*220,1/2=2033,1 А

Iфmaxнеч = 446 + (8 - 1) *220,1/2+8*201,9/2 =2024 А

Iуст =2033,1 * 1,2 / 0,9 =2870,3 А

кч * Iуст = 2870,3 * 1,5 = 4305,5 А < 2338,4 А условие не выполняется максимальной токовой защиты не достаточно. Необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.


5.2 Расчет уставок электронной защиты фидера ТП

1-я ступень защиты - ненаправленная дистанционная защита является основной и отключает без выдержек времени в пределах 80-85% зоны. При к.з. рядом с шинами подстанции предусмотрен автоматический перевод 1-й ступени защиты в режим ТО. Этот перевод обусловлен понижением напряжения на шинах ТП до определенного уровня.

2-я ступень защиты - направленная защита с выдержкой времени 0,5 сек. Она резервирует 1-ю ступень защиты. Во 2-й ступени используется фазовый орган, который ограничивает характеристику срабатывания реле в заданном диапазоне.

Расчет утавок электронной защиты:

Определение сопротивления ТП:

Zп = 2 * (Uн2 / Sкз + Uk * Uн2 / (100 * Sн))

Сопротивление срабатывания 1-й ступени защиты:

Zсрi = котс * Zвхi

где котс =0,8 - коэффициент отстройки;

Zвхi - входные сопротивления в конце защищаемой зоны;

Zвх = Z1 * l

Z1 - сопротивление одного пути 2-х путного участка.

Выбранное сопротивление Zсрi проверяется на селективность по отношению к токам нагрузки:

Zсз £ кв * Zнmin / к

где Zнmin - минимальное сопротивление нагрузки;

Zнmin= Uрmin / Iнmax

где кв = 0,9; кн = 1,2; Uрmin = 25 кВ

При понижении напряжения на шинах ТП ненаправленная дистанционная защита переводится в режим ТО.

Напряжение перевода:

Uсзуто = Ukmin /кн

где Ukmin - минимальное напряжение при к.з. в конце линии;

Ukmin = Umin * Zэ * I / (Zп + Z2 * I)

Umin = 0.9 * 27500 = 24750 В;

где Z2 - сопротивление двухпутного участка при соединении контактных подвесок.

Ток срабатывания отсечки:

Iсзуто = кн * Iкзmax

где Iкзmax - максимальный ток к.з. протекающий через фидер;

Iкзmax = Umax / (Zп + Z1 * I)

Umax = 1.05 * 27500 = 28875 В;

Выбранное значение Iсзуто проверяется:

Iсзуто ³ кн * Iнmax / кв

Сопротивление срабатывания направленной дистанционной защиты ( 2-я)

Zсз|| = кч * Zкзmax

где Zкзmax - максимальное сопротивление при к.з. на шинах смежной подстанции;

Zкзmax = 2 * (Z2 * Ica + Z1 *Iсв)

Расчет выполняем только для раздельной схемы питания:

Определим сопротивление ТП и нвешней сети:

Zп = 2 * (252/700 + 10,5 * 252 / (100*80) = 3,43 Ом

Z1 = Z2 = Ö 0.0942 + 0.2872 =0.302 Ом

Zвх = 0,302 * 46=13,89 Ом

Сопротивление срабатывания 1-й ступени защиты:

Zcp1 = 0.8 * 13,89=11,11 Ом

Zнmin = 25000 / 1986,7= 12,58 Ом

11,11 < 0,9 *12,58 /1.2 = 9,44 Ом

Напряжение перевода в ТО:

Минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии:

Uнmin = 0.9 (27500 * 0.302 * 46) / 2 * (3,43 + 0.302 * 46) =8284,2 В

Uсзуто = 8284,2 / 1,2 = 6903,5 В

Ток срабатывания токовой отсечки:

Минимальный ток короткого замыкания в конце линии:

Iкзmax = 1,05 * 27500 / 3,43+ 0.302 * 46= 2782,9А

Iсзуто = 1,2 * 2782,9 =3339,5 А

Проверяем ток срабатывания защиты на селективность

3339,5 А > 1,2 *2033,1 / 0,9 =2710,8 А условие выполняется.

Сопротивление срабатывания 2-й ступени защиты.

Максимальное сопротивление к.з. на шинах смежной подстанции:

Zкзmax = 2 * (0.302 * 46+ 0.302 * 46) =55,72 Ом

Zсз =55,72 * 1,5 =83,59 Ом

Вывод: электронная защита ФКС полностью удовлетворяет условиям нормальной работы, т.к. она надежно отстроена от минимального сопротивления нагрузки и максимальных токов нагрузки фидеров для узловой схемы.


6. Расчет реактивного электропотребления расчетной ТП, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры

Рис. 3. Схема включения КУ на ТП

Q = U * I * sin(37°) P = U * I * cos(37°)

Q| = 27.5 * 728,7* sin(37°) =12059,9кВАр

Q|| = 27.5 * 894.9* sin(37°) =14810,5кВАр

P| = 27.5 * 728,7* cos(37°) = 16004,1 кВт

P|| = 27.5 * 894.9* cos(37°) = 19654,2кВт

Определение экономического значения реактивной мощности:

tg(jэ) = 0,25

Qэ = tg(jэ)*Q

Qэ| = 0,25 * 12059,9 =3015 кВАр

Qэ|| = 0,25 * 14810,5 =3702,6 кВАр

Мощность, подлежащая компенсации:

Qку = Q - Qэ

Qку| = 12059,9-3015 =9044,9 кВАр

Qку|| =14810,5-3702,6 =11107,9 кВАр


Ориентировочное значение установленной мощности КБ:

Qуст = Qку / kg kg = 0.5 коэффициент полезного использования

Qуст| = 9044,9/ 0,5 = 18089,8 кВАр

Qуст|| = 11107,9/ 0,5 =22215,8 кВАр

Количество последовательных:

М = (Uтс / Uкн) * 1,1 * 1,05 * 1,15 * 1,15

1,1 - коэффициент, учитывающий номинальный разброс;

Uкн - номинальное напряжение 1-го конденсатора = 1,05кВ;

1,15 - коэффициент, учитывающий увеличение напряжения на КБ от индуктивности защитного реактора;

1,15 - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев конденсаторов токами внешних гармоник и солнечной радиации

М = 27500 / 1050 * 1,1 * 1,05 * 1,15 * 1,15 = 40 шт

Мощность одной последовательной цепи:

Q1уст = 40 * (50, 60, 75, 125) = 2000, 2400, 3000, 5000 кВАр

Количество параллельных ветвей в КБ:

N = Qуст / (Qкн *М)

1 -е плечо

2-е плечо

50

N = 18089,8 / 2000 = 9,045 = 10 шт

N =22215,8/ 2000 = 12 шт

60

N = 18089,8 / 2400 =8 шт

N = 6381,08/ 2400 = 10шт

75

N = 18089,8 / 3000 = 7 шт

N = 6381,08/ 3000 = 8 шт

125

N = 18089,8 / 5000 = 4 шт

N =6381,08/ 5000 = 5 шт

125 N = 4 шт

125 N = 5 шт

Для 1-го плеча питания: КС - 1,05 - 125

Для 2-го плеча питания: КС - 1,05 – 125

Параметры КБ

Iкн = Qкн / Uкн

Хкн = Uкн2 / Qкн

Скн = 1000000 /( 2*p*f*Хкн)

Хкб = Хкн*М/N

Скб = Скн*N/M

Iкн = 125000 / 1050 = 119 А

Хкн = 10502 / 125000 = 8,82 Ом

Скн = 1000000 / (2*p*50*8,82) =360,9 мКф

Хкб = 8,82*40/4 =88,2 Ом

Скб = 360,9*4/40 = 36,1 мкФ

Iкн = 125000 / 1050 = 119 А

Хкн = 10502 / 125000 = 8,82 Ом

Скн = 1000000 / (2*p*50*8,82) =360,9 мКф

Хкб = 8,82*40/5 =70,56 Ом

Скб = 360,9*5/40 = 45,1 мкФ

Индуктивность реактора: