Расчет системы электроснабжения (стр. 4 из 6)

Средние потери мощности в контактной сети

Средние потери мощности в тяговой сети равны:

(44)

вариант 1:

вариант 2:

Результаты расчетов сводятся в табл. 5.

Таблица 5. Результаты расчета электрических величин

Величина	Методы и варианты
	Метод сечения графика движения поездов (вариант 1)		Аналитический метод
	Обознач.величины	Значениевеличины	Обознач.величины	Значение величины
				вариант 1	вариант 2
Среднее число поездов, одновременно находящихся на зоне питания	-	-	nс	2,6	2,8
Средний ток поезда, А	Iпч,срIпн,ср	752928	Iпч,срIпн,срIп,ср1	752928420	759868407
Среднеквадратичный ток поезда, А	Iпч,эIпн,э	7961007	Iпч,эIпн,эIп,э1	7961007642	802976631
Среднеквадратичный ток наиболее загруженного фидера, А	Iф,э	1617	Iф,э	1565	1630
Максимальный ток фидера, А	Iф,м	1945	Iф,м	2400	2400
Средний ток тяговой подстанции Б, А	IБ,ср	2244	IБ,ср	2184	2279
Среднеквадратичный ток тяговой подстанции Б, А	IБ,э	2402	IБ,э	2449	2549
Средняя потеря напряжения до поезда, В	DUпч,срDUпн,срDUп,ср	358348353	DUпч,срDUпн,срDUп,ср	498563530	402416409
Средняя потеря мощности в тяговой сети, кВт	DРтс	734	DРтс	1166	933

Сравнивая два метода расчета, нетрудно заметить, что метод сечения графика дает более точные значения, чем аналитический метод, но и более трудоемок, и требует знание графика движения поездов на рассматриваемой межподстанционной зоне. Очень часто такой график не известен, поэтому приходится пользоваться только аналитическим методом расчета.

4. Выбор оборудования тяговых подстанций

К основному оборудованию тяговых подстанций относятся выпрямительные агрегаты и понизительные трансформаторы тяговых подстанций постоянного тока.

4.1 Число и мощность тяговых агрегатов подстанции постоянного тока

Число агрегатов определяется по мощности на тягу

P_т = U_тп×I_тп,э.(45)

вариант 1:

расчет ведется с использованием значений, полученных при методе сечения графика движения поезда

P_т = 3,3×2402 = 7927 кВт.

вариант 2:

P_т = 3,3×2995 = 9884 кВт.

Для обоих вариантов выбирается выпрямительный агрегат типа ТПЕД-3150–3,3кУ1 с двухмостовой (нулевой, мостовой) схемой выпрямления; I_dном = 3150 А; U_dном = 3300 В; P_вн = 3,3×3150 = 10395 кВт, типы диодов в плече ДЛ133–500–14, установка охлаждения наружная, охлаждение воздушное принудительное.

Число выпрямительных агрегатов без учета резерва

(46)

где P_в,н- номинальная мощность агрегата.

вариант 1:

вариант 2:

Так как выпрямительные агрегаты поставляются промышленностью комплектно, то необходимо проверить соответствие мощности тягового трансформатора по условиям при двухступенчатой трансформации:

,(47)

где l- коэффициент мощности тяговой подстанции постоянного тока, равный 0,92…0,93;

вариант 1:

.

вариант 2:

.

Для обоих вариантов выбирается преобразовательный трансформатор типа ТРДП-12500/10ЖУ1 u_к = 8,2%; Р_хх = 16 кВт; Р_кз = 71,5 кВт.

4.2 Число и мощность понизительных трансформаторов

Число и мощность понизительных трансформаторов определяется по суммарной мощности на тягу и районные потребители:

S_пт = (S_т + S_p)×к_p,(48)

где

;

S_p- мощность районной нагрузки, принимаемая в пределах до 0,25 мощности на тягу;

к_р- коэффициент, учитывающий разновременность максимумов тяги и районной нагрузки, принимаемый равным 0,97.

вариант 1:

S_пт = (8524 + 0,25×8524)×0,97 = 10335 кВт.

вариант 2:

S_пт = (10628 + 0,25×10628)×0,97 = 12886 кВт.

Для обоих вариантов выбирается трехобмоточный понизительный трансформатор типа ТДТН-16000/110–66 U_ВН = 115 кВ; U_СН = 38,5 кВ; U_НН = 11 кВ;

P_хх = 26 кВт; P_кз = 105 кВт; u_к: ВН-СН = 17%, ВН-НН = 10,5%, СН-НН = 6%;

i_хх = 1,05%.

Число понизительных трансформаторов

,(49)

где S_пт,н- номинальная мощность трансформатора;

к_пер- коэффициент перегрузки трансформатора, допускаемый техническими условиями.

вариант 1:

.

вариант 2:

.

Согласно Правилам устройства системы тягового электроснабжения железных дорог РФ бесперебойность питания нагрузок тяги (кроме слабозагруженных линий) обеспечивается установкой на подстанциях:

– переменного тока напряжением 25 кВ и постоянного тока с двойной трансформацией – не менее двух понижающих трансформаторов;

– системы 2х25 кВ с однофазными трансформаторами – резервного трансформатора с возможностью подключения его к каждому плечу питания;

– постоянного тока - не менее двух выпрямительных агрегатов.

В случае отключения одного понижающего трансформатора или выпрямительного агрегата оставшиеся в работе должны обеспечивать заданные размеры движения при принятых в проекте схеме питания контактной сети и организации движения поездов, а так же питание нагрузок нетяговых электроприемников первой и второй категорий.

Согласно этим требованиям на каждой тяговой подстанции устанавливаются 2 понижающих трансформатора, 2 преобразовательных трансформатора и 2 выпрямительных агрегата.

5. Расчёт токов короткого замыкания и выбор
уставок токовых защит

В тяговых сетях существует опасность того, что токи короткого замыкания могут быть соизмеримы с максимальными рабочими токами, поэтому необходимо рассчитать минимальные токи короткого замыкания для двух точек – на посту секционирования и на шинах соседней подстанции (см. рис. 4, 5, 6).

Расчетная схема для расчетов токов КЗ

Рис. 4

Схема замещения для расчетов токов КЗ в точек К1

Рис. 5

Для тяговой сети постоянного тока минимальный ток короткого замыкания в точке К1

,(50)

где U_d0- напряжение холостого хода на шинах тяговой подстанции, равное 3650 В;

Схема замещения для расчетов токов КЗ в точек К2

Рис. 6

р - возможное снижение напряжения в первичной сети, р = 0,05;

u_д- падение напряжения в дуге в месте короткого замыкания, принимаемое равным 150…200 В;

I_нагр- ток нагрузки неповрежденных фидеров;

r- внутреннее сопротивление тяговой подстанции;

R_о- сопротивление линии отсоса определяется из условия, что сечение отсоса должно быть не менее трех сечений тяговой сети, а длина отсоса в пределах от 0,2 до 0,5 км;

R_п- сопротивление питающего фидера, может быть рассчитано из условия, что сечение фидера не менее сечения подвески обоих путей, а длина - в пределах от 0,2 до 0,5 км;

- расстояние до точки короткого замыкания, равное при расположении поста секционирования посередине ½L.

Питающие и отсасывающие линии:

вариант 1: 6´А-185,

.

вариант 2: 9´А-185,

.

Ток нагрузки неповрежденных фидеров для обоих вариантов

I_нагр = 2113 А.

Внутреннее сопротивление тяговой подстанции

,(51)

где S_кз- мощность короткого замыкания на шинах высшего напряжения тяговой подстанции, кВА;

n_пт-число параллельно работающих понизительных трансформаторов;

S_пт,н – мощность понизительного трансформатора, кВА;

S_вт,н – мощность преобразовательного трансформатора, кВА;

u_кпт% - напряжение короткого замыкания понизительного трансформатора;

u_квт% - напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора;