Министерство путей сообщения Российской Федерации

Петербургский

государственный университет путей сообщения

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

Тяговые и трансформаторные подстанции

Методические указания

к курсовому проекту

Санкт-Петербург

2001

Содержатся основные понятия о расчете рабочих и аварийных токов в характерных точках схемы главной коммутации тяговой подстанции методом относительных единиц, критериях выбора силового оборудования электрооборудования, а также справочные сведения о типах коммутационных и электрических аппаратах и их характеристиках.

Предназначены для студентов дневной и вечерней форм обучения по специальности «Электрификация железнодорожного транспорта»

Разработали: А.Н. Марикин, Ю.В. Плешаков, Ю.П. Васильев, В.М. Федоров, А.П. Самонин.

Целью курсового проекта является выбор основного электрооборудования и изучение принципов построения схем главной коммутации тяговых подстанций постоянного и переменного тока.

Для этого необходимо иметь следующие данные:

• электрическую схему внешнего электроснабжения;

• напряжение и род тягового тока;

• значение тяговой и районной нагрузки;

• уровень напряжения питания районных потребителей;

• удельное сопротивление грунта.

В проекте также выполняется расчет контура заземления, аккумуляторной батареи, подбор аппаратуры и питания собственных нужд, сметно-финансовый расчет (по укрупненным показателям) и определение себестоимости электрической энергии на шинах тягового тока.

Все необходимые исходные данные выдаются на специальном бланке и оформляются подписью преподавателя и студента.

Алгоритм выполнения курсового проекта представлен на рис. 1. Проект представляется в виде пояснительной записки, содержащей текстовую часть, рисунки и таблицы и выполняется в формате А4 в рукописном варианте или на ЭВМ на одной стороне листа. Однолинейная схема подстанции выполняется в формате А1. По заданию преподавателя проект может быть дополнен планом открытой части подстанции или конструкцией какого-либо узла или устройства. Обозначение элементов схем должны соответствовать действующим стандартам.

Рис.1. Алгоритм выполнения курсового проекта

1.Обоснование схемы главных электрических соединений тяговой подстанции, Выбор числа, типа и мощности тяговых агрегатов и трансформаторов

Для обоснования схемы подстанции необходимо знать уровни напряжения на всех распределительных устройствах, тип плдключения тяговой подстанции к схеме внешнего электроснабжения, число фидеров тяговой и районной нагрузки.

При описании схемы необходимо обосновать схемные решения каждого распределительного устройства пользуясь описанием типовых схем подстанций.

1.1.Тяговые подстанции постоянного тока

Для тяговой подстанции постоянного тока типовым решением является двойная трансформация напряжения с первичного 110 кВ (реже 220 кВ) на напряжение, необходимое для питания районной нагрузки – обычно 10 или 35 кВ при помощи двухобмоточного трансформатора, а затем до напряжения 3,3 кВ постоянного тока посредством преобразовательного агрегата, включающего тяговый трансформатор и выпрямительную установку. Поэтому расчетная мощность для выбора понижающего трансформатора определяется из выражения:

,

где S_T – мощность тяговой нагрузки;

S_P – мощность районной нагрузки;

S_H – мощность трансформатора;

к_р – коэффициент равномерности максимума тяговой и нетяговой нагрузок (принять к_р = 0,95 – 0,98).

Мощность тяговой нагрузки определяется значением среднего тягового тока подстанции (см. задание) по которому можно определить тип и количество рабочих выпрямителей по формуле:

,

где I_dном – номинальный ток выпрямителя, А;

I_ср – средний тяговый ток, А.

При проектировании современных тяговых подстанций применяются двенадцати пульсовые выпрямители типа ТПЕД-3,15-3,3к с номинальным током 3150 А.

Приведенную выше формулу можно использовать для магистальных участков с равномерными суточными графиками нагрузки. Для пригородного движения число рабочих выпрямителей определяется по формуле

.

Принятое количество рабочих выпрямителей проверяется по максимальному току с учетом одноминутного тока принятого выпрямителя:

,

где I1min – допустимое значение одноминутного тока выпрямителя, А.

На каждой тяговой подстанции предусматривается один резервный агрегат. Для выбранного преобразователя подбирается тяговый трансформатор (см. прилож.), мощность которого определяет номинальная мощность тяговой нагрузки S_T  S_Hтяг.

Мощность районной нагрузки рассчитывается по заданному суточному графику Р% = f(t) в следующем порядке:

• на интервале Т = 24 ч с шагом t = 1 ч определяют значение Р_i в %;

• определяют максимальное значение активной мощности

,

где Р_уст – установленная мощность;

к_с – коэффициент спроса (см. задание).

• определяют значение мощности для каждого интервала времени в кВт:

;

• определяют значение реактивной мощности:

;

• определяют значение полной мощности:

.

Среди всех значений S_i находят максимальное значение S_max, которое принимают за S_p.

Условием выбора понижающего трансформатора является

S_ПТном  S_расч.max.

В настоящее время на новых тяговых подстанциях постоянного тока применяется одноступенчатая трансформация напряжения, когда один трансформатор выполняет функции тягового и понизительного. В этом случае ог имеет три обмотки, первичную – 100 кВ и две вторичные для питания тяговых и районных потребителей. При этом условие выбора мощности соответствует формуле ( ).