1.3. Расчет площади сечения проводов контактной сети для двух схем питания

Площадь сечения проводов контактной сети определяется экономическим расчетом с последующей проверкой на нагревание.

Для проводов контактной сети можно принять, что с ростом площади сечения уменьшаются потери энергии, но возрастают капитальные затраты. Отсюда следует, что необходимо найти оптимальное сечение при котором приведенные расходы будут наименьшими. Общеизвестно, что зависимость приведенных затрат от площади сечения в области экономического сечения имеет пологий минимум, а это дает возможность при выборе типа подвески, допустить некоторое отклонение от экономического сечения. Если решается вопрос пропуска поездов с наибольшими скоростями движения, то не следует площадь сечения брать больше экономической, т.к. её увеличение от этого уровня на 30% даёт приращение скорости всего на 1%.

Расчет экономической площади сечения проводов контактной сети в медном эквиваленте для одной фидерной зоны двухстороннего питания, при сроке окупаемости 8 лет, можно провести по формуле:

, (24)

где: В_о – годовые удельные потери в проводах контактной сети рассматриваемой фидерной зоны, кВтч/Омгод.

Величина удельных потерь энергии находится по формуле:

(25)

где: А_год – годовые потери энергии в проводах фидерной зоны, кВтч;

r_экв – сопротивление омическое или активное параллельно соединенных проводов контактной сети одного пути (при узловой и параллельной схемах сопротивление всех проводов всех путей, как параллельно соединенных), Ом/км;

l – длина фидерной зоны , км.

При раздельной схеме питания контактной сети путей величины В_о и S_мэ рассчитываются для каждого пути отдельно.

Величина годовых потерь

(26)

где: А_сут – потери энергии в контактной сети фидерной зоны за сутки, кВтч.

Расход электрической энергии на движение одного поезда определяется по не разложенной кривой по формуле:

, (27)

где: U_ср – среднее расчетное напряжение в контактной сети, 3 кВ.

Узловая схема питания путей:

(28)

Параллельная схема питания путей:

(29)

где: А_чет, А_неч – расход энергии на движение одного поезда по четному и нечетному пути соответственно, кВч;

t_mчет, t_mнеч – время потребления тока поездом на четном и нечетном пути соответственно, час.

N_чет, N_неч – среднесуточные размеры движения по четному и нечетному пути;

n – наибольшее число пар поездов, могущих одновременно занимать фидерную зону, вычисляется как средняя величина от поездов по обоим путям;

r_экв – сопротивление всех проводов обеих путей, Ом/км;

А_T – расход энергии на движение всех поездов за период Т=24 часа по обоим путям фидерной зоны, кВтч.

(30)

Расход электрической энергии на движение одного поезда:

;

;

.

Для узловой схемы питания:

Для параллельной схемы питания:

Тогда величина годовых потерь:

для узловой схемы питания: ;

для параллельной схемы питания: .

Величина удельных потерь:

для узловой схемы питания ;

для параллельной схемы питания .

Экономическая площадь сечения проводов контактной сети в медном эквиваленте:

для узловой схемы питания:

;

для параллельной схемы питания:

.

При узловой и параллельной схеме питания полученное значение площади сечения проводов контактной сети необходимо разделить на два и далее выбрать тип контактной подвески с указанием допустимой нагрузки по току, а также найти электрическое сопротивление.

Получаем:

для узловой схемы питания ;

для параллельной схемы питания .

Примем к проектированию контактную подвеску для узловой и параллельной схемы питания:

ПБСМ 95 + 2МФ 100 (Р 75)

R_тс = 0,086 Ом/км;

I_доп = 1421 А.