42

Реферат

Курсовой проект содержит 41 с., 2 таблицы, 5 использованных источников, 1 приложение.

Тяговая подстанция, понизительный трансформатор, расход энергии, узловая схема, параллельная схема, контактная подвеска, расчетный поезд, пропускная способность, падение напряжения

Цель проекта: определение основных параметров устройств системы тягового электроснабжения, которыми являются: мощность тяговых подстанций (мощность и количество понизительных трансформаторов); расстояние между тяговыми подстанциями; площадь сечения проводов контактной подвески.

Содержание

стр.

Введение…………………………………………………………………………..	4
Задание и исходные данные……………………………………………………..	5
Расчет и выбор основных параметров СТЭ………………………..............	6
Определение мощности опорной тяговой подстанции…………………	6
Определение количества понизительных трансформаторов…………...	17
Расчет площади сечения проводов контактной сети для двух схем питания…………………………………………………………………….	21
Проверка выбранной площади проводов контактной сети на нагревание…………………………………………………………………	25
Экономическое сравнение двух схем питания контактной сети…………	26
Расчет потерь напряжения в тяговой сети…………………………………	28
Определение перегонной пропускной способности участка……………..	32
Расчет наибольших токов нагрузки, токов короткого замыкания, выбор защиты и уставок фидеров контактной сети………………………………	37
Заключение……………………………………………………………………….	39
Список использованных источников…………………………………………...	40
Приложение 1…………………………………………………………………….	41

Введение

Целью курсового проекта является освоение теоретического материала и получение практических навыков по расчету системы тягового электроснабжения.

Расчет включает определение основных параметров устройств системы тягового электроснабжения, которыми являются: мощность тяговых подстанций (мощность и количество понизительных трансформаторов); расстояние между тяговыми подстанциями; площадь сечения проводов контактной подвески.

Основные параметры устройств системы тягового электроснабжения зависят от величины и характера изменения тяговой нагрузки, применяемых схем питания тяговой сети, а также от наличия средств повышающих качество электроэнергии и снижающих потери мощности и электроэнергии. При этом основная сложность расчета обусловлена учетом специфики тяговой нагрузки.

Таким образом, расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения и средств повышения качества электроэнергии, в общем случае – это сложная технико-экономическая задача.

Задание и исходные данные

Система электрической тяги –3,3 кВ;

Тип участка дороги – главный ход;

Число путей – 2;

Тип рельсов – Р75;

Тип локомотива – ВЛ10^У;

Система сношений – автоблокировка;

Номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции – 3,3 кВ;

Схема соединения контактных подвесок на перегоне – параллельная;

Расположение тяговых подстанций на участке:

ТП Смышляевка 1119 км

ТП Киркомбинат 1105,4 км

ТП Кряж 1089 км

Межпоездной интервал θ₀ – 10 минут;

Мощность к.з. – 708 МВА;

Трансформаторная мощность для районных потребителей – 3 МВА;

Температура в период повышенной интенсивности движения – 28 ⁰C;

Продолжительность периода повышенной интенсивности движения T_вос – 1,9 ч;

Число суток в весенне-летний период – 208 дней;

Масса поезда:

четное направление – 3600 т.;

нечетное направление – 4700 т.

Грузопоток:

четное направление – 37 ткм/км · 10⁶;

нечетное направление – 46 ткм/км · 10⁶.

1. Расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения

   1. Определение мощности опорной тяговой подстанции

Выполнение курсового проекта начинается с расчёта мощности подстанции, мощности её понизительных трансформаторов. Трансформаторы выбираются по ГОСТ 14209-85, согласно которому при сроке службы 25 лет средняя относительная интенсивность износа его изоляции не должна превышать единицы, а температура наиболее нагретой точки обмотки и верхних слоёв масла не должна быть больше нормативных.

При расчёте относительной интенсивности износа изоляции трансформатора принимается, что размеры движения и расход электроэнергии на тягу поездов в осенне-зимний период не выше, чем в весенне-летний. Расчёт ведётся в предположении, что износ изоляции обмоток происходит только в период восстановления нормального движения после «окна». При этом учитываются три режима движения поездов, определяющих температуру обмоток и масла: режим нормального движения поездов, режим движения поездов после «окна» и режим наибольшего размера движения поездов на участке.

Для каждого из этих режимов должны быть определены токовые нагрузки подстанций, средний и эффективный ток.

Указав расположение тяговых подстанций на участке, выбрав из них расчетную фидерную зону, необходимо найти средние и эффективные токи поездов отнесенных к фидерам расчетной подстанции. Для этого, по разложенной кривой поездного тока при двустороннем питании или непосредственно по кривой поездного тока при одностороннем питании находятся средние значения и квадрат эффективного значения тока каждого фидера.

Для этого кривую поездного тока (разложенного или неразложенного) необходимо разбить на отрезки, в пределах которых ток изменяется не более чем на 80–100 А для участков постоянного тока. После чего среднее значение поездного тока и среднее значение его квадрата (квадрат эффективного тока) могут быть определены по формулам:

; (1)

, (2)

где: n₀ – количество отрезков на кривой поездного тока ;

– среднее значение тока поезда за рассматриваемый промежуток времени t_i;

t – время хода поезда по фидерной зоне.

Неразложенная кривая

Четный путь:

Нечетный путь:

Разложенная кривая

Четный путь:

Нечетный путь:

Найдем эффективное значение поездного тока Неразложенная кривая

Четный путь:

Нечетный путь:

Разложенная кривая

Четный путь:

Нечетный путь:

Сведем найденные значения токовых нагрузок подстанций (средний и эффективный ток) в таблицу 1.

Таблица 1 – Рассчитанные значения токовых нагрузок подстанций

Фидерная зона	Средний ток, А		Значения квадрата эффективного тока, А2
	Неразложенная кривая	Разложенная кривая	Неразложенная кривая	Разложенная кривая
1	1023	703,617	1563000	967200
2	475,246	76,109	656300	18590
3	472,283	233,807	389600	238800
4	607,47	214,657	468100	91000

Эти токи являются исходными для расчёта нагрузок фидеров подстанций постоянного тока.

Зная средние и эффективные значения поездного тока, отнесённого к фидеру, можно найти средние и эффективные токи фидера от всех поездов. Для этого воспользуемся формулами, которые при однотипных поездах имеют вид:

, (3)

где: – наибольшее число поездов в фидерной зоне

, (4)

– заданный минимальный интервал между поездами;

– число пар поездов в сутки при нормальном режиме, равное:

, (5)

– пропускная способность участка дороги в сутки:

. (6)

;

;

;

;

;

;

.

Коэффициент использования пропускной способности зависит от расчетного режима.

Для режима после окна:

.

Для режима наибольшей пропускной способности:

.

Для режима нормальной работы определяется раздельно для двух путей:

.

Тогда средние токи фидера от всех поездов будут равны:

. (7)

Для режима нормальной работы:

,

,

,

.

Для режима после окна:

,

,

,

.

Для режима наибольшей пропускной способности:

,

,

,

.

Для эффективных токов при двустороннем питании:

(8)

Для режима нормальной работы:

;

;

;

.

Для режима после окна:

;

;

;

.

Для режима наибольшей пропускной способности:

;

;

;

.

Для подстанций постоянного тока, где нагрузки фаз понизительного трансформатора одинаковы, определим сначала среднюю нагрузку подстанции по постоянному току для трех режимов , и по формуле:

(9)

Для режима нормальной работы:

.

Для режима после окна:

.

Для режима наибольшей пропускной способности:

.

Затем определим квадрат эффективного тока подстанций (по постоянному току) для указанных выше трех режимов по формуле:

(10)

Для режима нормальной работы:

Для режима после окна:

Для режима наибольшей пропускной способности:

Для перехода к эффективным токам силового понизительного трансформатора определим эффективную потребляемую мощность для трех режимов по формуле:

, (11)

где: – эффективный ток нагрузки подстанции по постоянному току;

– номинальное напряжение на шинах постоянного тока, 3,6 кВ;

– к.п.д. преобразовательного агрегата, примем равным 0,98;

– коэффициент мощности преобразованного агрегата, примем равным 0,96.

Для режима нормальной работы:

.

Для режима после окна:

.

Для режима наибольшей пропускной способности:

.

Далее определим эффективный ток обмотки понизительного трансформатора для трех рассматриваемых режимов , и по формуле:

, (12)

где: – напряжение на вторичной обмотке силового понизительного трансформатора при схеме соединения обмоток Y/, равно 10,5 кВ.

Для режима нормальной работы:

.

Для режима после окна:

.

Для режима наибольшей пропускной способности:

.