Исследование системы электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводами (стр. 3 из 6)

S_hom- номинальная мощность трансформатора подстанции, МВА;

S_K- мощность трехфазного КЗ на вводах в подстанцию, МВА.

Z_1-2⁼ 0,8* r_1-2 +0,69* x_1-2, (2.6).

Схема для расчета данного участка представлена на рис.2.1.

Для расчета были приняты следующие значения:

l = 89,5 км;

l_C = 47,5 км;

l_KO= 44,75 км;

l_KO=2км;

l₁=l₂=(l-l_K)/2=43,5км;

Z_TC⁼0,224 Oм / км (сопротивление тяговой сети с экранирующим и усиливающим проводами);

Z тс = 0,41 Ом / км ( сопротивление тяговой сети без экранирующих и

усиливающих проводов);

r_1-2= 0,0550м /км; _x1-2= 0,17 Ом /км; Z₁ = 0,16 Ом /км;

U_K = 10,5 ;U_ном= 27,5 кВ; S_ном=25 МВА;S_K= 3800 МВA; Z_ТП = 6,57 Ом,

Примем Ip = 1,3 I₁, I₁ и I₂ будем изменять от 80А до 110 А;

n₀₁ и n₀₂ от 1 до 10 ( поскольку участковая скорость поезда составляет 70км /ч, то при межпоездном интервале 8 мин. на заданной межподстанционной зоне одновременно может находиться не более 10 поездов).

Расчет потерь напряжения систем с экранирующим и усиливающим проводами и без них был выполнен с помощью специальной программы, названной tat.exetatl.exe, в Турбобейсике. Текст программ см. в приложение 1. Распечатки результатов приведены в табл. 2.1. ~ 2.15

По результатам, приведенным в табл. 2. 1 - 2.15 , построены графики (см.рис.2.2-23)

Также степень снижения потерь напряжения в тяговой сети с ЭУФ можно определить коэффициентом

Ku=Z/Z_ЭУП , (2.7)

где Z - эквивалентное приведенное сопротивление тяговой сети при обычной системе питания. Ом / км;

Z_ЭУП -эквивалентное приведенное сопротивление тяговой сети с

ЭУП, Ом/км.

Таким образом, если Z = 0,41 Ом / км, а Z_ЭУП⁼ 0,224 Ом / км, то К_U=1,83.

Таким образом, потери напряжения в тяговой сети уменьшатся в 1,83 раза.

2.3 Расчет коэффициента экранирующего действия

Наличие заземленного экранирующего провода, расположенного вблизи контактной подвески, и усиливающего провода приводит к снижению напряженности электрического поля в окружающем пространстве, а следовательно, к уменьшению электрических влияний на смежные сооружения. Степень снижения этих влияний зависит от взаимного расположения тяговой сети и смежной линии. В отдельных случаях для получения наибольшего эффекта рекомендуется изменить геометрию подвески экранирующего провода на конкретном участке.

Снижение магнитных влияний тяговой сети с ЭУП на смежные линии можно оценить коэффициентом экранирующего действия:

К_Э = 1 - , (2.8)

где I_Э - ток, протекающий в контуре экранирующий провод – земля, А;

I_K- ток, протекающий в контуре контактный провод - земля, А

Для определения величин токов I_Э, I_Kвоспользуемся расчетной схемой, которая приведена на рис. 2.4.

На рис. 2.4. показана схема расположения проводов на опоре контактной сети для однопутного участка (в данном случае будем вести упрощенный расчет и считать, что влиянием второго пути на смежное сооружение можно пренебречь). В этой схеме контактный провод и несущий трос заменены одним эквивалентным проводом.

Нa рис. 2.4. использованы следующие обозначения:

Z_K , Z_Y, Z_Э, Z_P - соответственно сопротивления контуров: контактная подвеска - земля, усиливающий провод - земля, экранирующий провод - земля;

эквивалентный рельс-земля;

I_K, I_Э,I_У, I_Р– соответственно токи : контактной подвески, усиливающего фидера, экранирующего провода, рельса;

z_ук, z_уэ,z_эк - соответственно сопротивления взаимной индукции между усиливающим проводом и контактной подвеской, усиливающим проводом и экранирующим проводом, и экранирующим проводом и контактной подвеской;

z_кр, z_ур,z_эр- соответственно сопротивления взаимной индукции между контактной подвеской и рельсами, усиливающим проводом и рельсами, экранирующим проводом и рельсами.

С погрешностью, не превышающей 1,5 % можно принять z_кр= z_ур=z_эр= z_н. Это равносильно предположению, что ток рельсовой цепи индуктирует одинаковые по величине и фазе ЭДС во всех проводах тяговой сети и не оказывает влияния на распределение токов между ними.

Для этой схемы справедлива следующая система уравнений:

U_P = I_PZ_P + I_EZ_EP – I_KZ_KP – I_YZ_YP;

где U_K, U_y,U_E, U_P – падения напряжения на 1 км длины контуров соответственно контактная подвеска – земля, усиливающий провод – земля, экранирующий провод – земля, эквивалентный рельс – земля, В/км.

Сопротивления контуров проводник – земля и взаимной индукции Z_М между каждой парой таких контуров вычисляют соответственно по формулам:

где R_о - активное сопротивление провода длинной 1 км, Ом/км;

D_э – эквивалентная глубина возврата тока в земле, м;

y_з – удельная проводимость земли, y_з = 0,5*10^{– 3}, См/м;

где D – расстояние между центрами двух проводников, м;

m_о – магнитная постоянная, m_о= 4p * 10^{– 7} Гн/м;

Определенные по формулам (2. 10) и (2.12) значения сопротивлений, а также значения сопротивлений 1 км контактной подвески и рельсовой цепи, определенные в соответствии с [3] приведены в табл. 2.16.

Неизвестными в приведенной системе уравнений являются токи и падения напряжения. Однако известно, что U_к = U_у, U_э= U_р вследствие параллельного соединения контуров.

Решая систему уравнений (2.9), получим соотношения, позволяющие расчитать распределение токов между отдельными элементами тяговой сети;

Пользуясь формулами (2.13), (2.14) можно написать:

Теперь можно подсчитать коэффициент экранирования, подставив значения сопротивлений, приведенных в табл.2.16.

Для тяговой сети с ЭУП знамение коэффициента экранирования находится в пределах К_Э =0,55-0,6.

Таким образом, полученное знамение коэффициента экранирования удовлетворяет предъявленным требованиям и лежит в указанных пределах.

Эффект снижения магнитного влияния на смежные сооружения был подтвержден экспериментально . Хотя при этом следует отметить, что в качестве усиливающего и экранирующего проводов брались провода ДПР марки ПБСМ-50 и расстояние между ними было не 800 мм, 1.5 м. Но и в этом случае было замечено снижение магнитных влияний на смежные сооружения. Как уже отмечалось, мы вели расчет коэффициента экранирующего действия для однопутного участка. Следует отметить» что для двухпутных участков степень снижения магнитных влияний на 20 - 25 % выше вследствие наличия экранирующих проводов и на втором пути.

2.4 Расчет потерь электроэнергии в тяговой сети на участке Тернополь - Красне

Выполним расчет потерь энергии в тяговой сети для участка Тернополь - Красне для двух вариантов: тяговая сеть с применением ЭУП и тяговая сеть без применения ЭУП

Как упоминалось выше участок Тернополь - Красне является двухпутным участком с узловой схемой питания. Поэтому расчет потерь энергии для данного участка можно выполнить по следующей формуле:

U_ном– номинальное напряжение на токоприемнике поезда,

t,t_H - время движения поезда по межподстанционной зоне в четном, нечетном направлении соответственно, ч;

J- минимальный межпоезоной интервал, J = 8/60 = 0,133ч;

Исследование системы электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводами (стр. 3 из 6)

UP = IPZP + IEZEP – IKZKP – IYZYP;

U_P = I_PZ_P + I_EZ_EP – I_KZ_KP – I_YZ_YP;