Расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги (стр. 6 из 7)

Потери напряжения на блок-участке определим по формуле:

DU_бу = DU_k + DU_p; (56)

Средний уровень напряжения на блок-участке определим по формуле:

U_бу = 27500 - 1,11 × (DU_бу + DU_ni); (57)

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

Напряжение на блок - участке должно быть не менее 21 кВ; U_бу³21 кВ;

2. Средний уровень напряжения на блок-участке:

t_I = 0,76 часа ; t_kg = 0,043 часа ;

t_II = 0,79 часа ; m = 6 поездов ;

W_kgД = 230 × 0,04 × 25 = 230 кВт×ч;

W_gI = 204.4 × 0,76 × 25 = 3883.6 кВт×ч;

W_gII = 215.8 × 0,79 × 25 = 4262.05 кВт×ч;

Используя выражение (50) получим:

=800.91 В.

Согласно выражению (51) получим:

Потери напряжения в тяговой сети согласно (56):

DU_бу = DU_k + DU_p = 800.91+1762 = 2562.91 В;

Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле (52):

DU_n = 0,9 × 0.97 × 1.18 ×

=971.12, В

Средний уровень напряжения на блок-участке согласно (57):

U_бу = 27500 - 1,11 × (DU_бу + DU_ni) = 27500 – 1.11×(2562.91+971.12) = 23577.23 В;

Вывод: напряжение на блок-участке удовлетворяет условию по минимальному уровню напряжения в тяговой сети, то есть U_бу > 21кВ

7. РАСЧЁТ ПЕРЕГОННОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ С УЧЕТОМ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ

По найденному значению напряжения можно откорректировать минимальный межпоездной интервал и перегонную пропускную способность:

, мин (58)

где Z_э=12 Ом - приведённое сопротивление ЭПС;

I - средний ток электровоза за t_э, приведённый к выпрямленному напряжению

Пропускная способность определится как

, (59)

Пересчитаем межпоездной интервал и пропускную способность участка по формуле (58):

I_ср = 230 A; t_э = 8 мин;

Т_пер = 8 мин; Z_э = 12 мин;

мин.

Пропускную способность определим по формуле (59):

пара поездов; пар поездов.

8. РАСЧЁТ МИНИМАЛЬНЫХ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ И МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ ДВУХ СХЕМ ПИТАНИЯ, ВЫБОР СХЕМЫ ЗАЩИТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

8.1 Ток короткого замыкания может быть определён:

, А (60)

где U_нк = 25 кВ – номинальное напряжение контактной сети;

l_кз - расстояние от тяговой подстанции до места короткого замыкания, км; x и r_a - индуктивное и активное сопротивления одного километра тяговой сети, Ом/км;

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

При раздельном питании

I_{ф max} = I_тр + (n_ф1 - 1) × I₁ , А; (61)

где I_тр - ток трогания по тяговым расчётам, А;

При узловой схеме питания:

I_фmax = I_тр + (n_ф1 - 1)×

+ n_ф2× , А; (62)

где n_ф1, n_ф2 - максимальное число ЭПС, которое может находится в фидерной зоне четного и нечетного путей.

I₁, I₂ - средние значения разложенных поездных токов.

Установки защиты должны удовлетворять условиям для ВЛ 80н;

I_тр= 340 А; к_з =1,2;

к_в = 0,85; к_ч =1,5;

(63)

1. Расчет для раздельной схемы питания:

Z_тс = 0,094 + j×0,287 Oм/км;

Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания:

1473.29 А;

Максимальный ток фидера определим по формуле (61)

I_{ф max ч} = 340 + (6 - 1) × 215.8 = 1419 А;

I_{ф max неч} = 340 + (6 - 1) × 204.4 = 1362 А;

Ток уставки защиты определим по формуле:

, А (64)

Согласно выражению (64) получим:

А;

I_кmin =1473.29 А< к_ч×I_уст = 3004.94 А условие не выполняется

Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.

2. Расчет для узловой схемы питания

Z_тс=(0,094+j×0,287) Ом/км;

Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания:

2279.1 А;

Максимальный ток фидера определим по формуле (62):

I_{ф max ч} = 340 + (6 - 1) ×

+ 6 × = 1491.7 А;

I_{ф max неч} = 340 + (6 - 1) ×

+ 6 × = 1497.2 А;

Ток установки защиты определим по формуле (64):

А;

I_кmin =2279.1 А< к_ч×I_уст = 3170.54 А; условие не выполняется

Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.

8.2 Расчет уставок электронной защиты фидера ТП

Первая ступень защиты - ненаправленная дистанционная защита является основной и отключает без выдержек времени в пределах 80-85% зоны. При коротком замыкании рядом с шинами подстанции предусмотрен автоматический перевод первой ступени защиты в режим токовой отсечки. Этот перевод обусловлен понижением напряжения на шинах тяговой подстанции до определённого уровня. Вторая ступень защиты - направленная защита с выдержкой времени 0,5 сек. Она резервирует первую ступень защиты. Во второй ступени используется фазовый орган, который ограничивает характеристику срабатывания реле в заданном диапазоне.

Расчет установок электронной защиты

Определение сопротивления тяговой подстанции

, Ом (65)

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты

Z_cpi = k_отс× Z_вхi , Ом; (66)

где k_отс = 0,8 - коэффициент отстройки

Z_вхi - входные сопротивления в конце защищаемой зоны, Ом;

Z_вх = Z₁ × l ,Ом; (67)

Z₁ - сопротивление одного пути двухпутного участка.

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

(68)

где Z_нmin - минимальное сопротивление нагрузки, Ом;

Ом; (69)

где к_в = 0,9; к_н = 1,2; U_pmin = 25 кВ;

При понижении напряжения на шинах тяговой подстанции ненаправленная дистанционная защита переводится в режим токовой отсечки.

Напряжение перевода:

, В; (70)

где U_kmin- минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии;

, В ; (71)

U_min = 0,9 × 27500 = 24750 В;

где Z₂ - сопротивление двухпутного участка при соединении контактных подвесок, Ом;

Ток срабатывания отсечки:

I_сзуто= к_н× I_кзmax; (72)

где I_кзmax - максимальный ток короткого замыкания, протекающий через фидер;

, А; (73)

U_max = 1,05 × 27500 = 28875 В;

Выбранное значение I_сзуто проверяется:

; (74)

Сопротивление срабатывания направленной дистанционной защиты(вторая ступень)

Z_сз|| = k_ч× Z_кзmax; (75)

где Z_кзmax - максимальное сопротивление при коротком замыкании на шинах смежной подстанции;

Z_кзmax = 2 × (Z₂× l_ca + Z₁× l_св), Ом; (76)

Расчет:

Определяем сопротивление тяговой подстанции и внешней сети по формуле (65) :

5.07 Ом;

Z₁ =Z₂ =

= 0.302 Ом;

Согласно выражению (67):

Z_вх = 0,302 × 20 = 6,04 Ом;

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты определим по формуле (66)

Z_сзi = 0,8 × 6,04 = 4,832 Ом;

Выбранное сопротивление проверяем на селективность по отношению к токам нагрузки фидера, используя выражение (68)

Минимальное сопротивление определим по формуле (69):

Z_нmin = 25000 / 1497.2 = 16,7 Ом;

5,10

12,525 Ом;

Минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии по формуле(71):

В;

Напряжение перевода в токовую отсечку по формуле (70):