Введение
Российские железные дороги по протяжённости электрифицированных линий, составляющих более 40 тыс. км, ныне занимают ведущее положение в мире. Продолжение электрификации железных дорог страны, предусмотрено в программах до 2010 года (протяжённость 7800 км) отвечает интересам развития железнодорожного транспорта как неотъемлемой части российской экономики, способствует повышению его конкурентоспособности, развитию международных экономических связей. При этом достигается значительная экономика топливно-энергетических ресурсов, обеспечивается экологическая безопасность в регионах. Железным дорогам отводится важная роль в организации перевозочного процесса, в содержании и эксплуатации инфраструктуры. История железных дорог насчитывает более 150 лет. За столь значительный период времени произошло много измерений в развитии сети железных дорог, их границах, наименованиях. Российский железнодорожный транспорт по своим производственным и технологическим показателям занимает передовые позиции в мире. За последние 4 года повышении производительности труда сделаны существенные шаги: оптимизирована нормативная база использование трудовых ресурсов, ведётся системная работа по техническому перевооружению наиболее трудовых хозяйств отрасли, непрерывно совершенствуется технология перевозок. Это позволило без ущерба для перевозочной деятельности при обеспечении необходимого уровня безопасности движения сократить численность рабочих в целом более чем на 540 тыс. чел., непосредственно основной деятельности более чем на 430 тыс., причем высвобождение работников произошло без социальных потрясений благодаря реализации отраслевой программы занятости. С учётом роста объёма перевозок производительность труда в 2006 году по сравнению с 2000 годом возросло более чем на 42%.Вместе с тем за последнее время обострился ряд проблем. Прежде всего, это старение производственной мощностей. Износ основных фондов в настоящие время составляется более 55%, и если не принять мер по созданию условия для их обеспечения, то мы не сможем обеспечить динамического развития экономики государства. В 2002 году инвестиция в отрасли составили 15 млрд. руб., в 2004 году 38млрд., в 2005 году 95 млрд. руб. На первый взгляд, такой рост даёт основания для определённого удовлетворения. Практика работы железных дорог показала, что нужно ориентироваться прежде всего на постепенность преобразований и исключить всё, что может привести деятельности к дестабилизации работы железнодорожного транспорта, росту аварийности и, как следствие, увеличение затрат. Ускоренными темпами реализуется программа информатизации как стержневая основа современной системы корпоративного управления экономикой, финансам и перевозочным процессом. Новая оптимизация модель управления позволит при увеличении объёма перевозок сократить потребный парк вагонов, парк поездных и маневровых локомотивов, путовое развитие станции, другие основные средства, существенно на издержках.
1 Конструкторский раздел, теоретическое и расчетное обоснование
Расчет мощности тяговой подстанции переменного тока
Мощность на тягу поездов определяется по формуле :
(А)
где
- напряжение на шинах подстанции 27,5 кВ;
- действующее
значение токов наиболее и наименее
загруженных плеч питания соответственно
- коэффициент,
учитывающий неравномерность нагрузки
фаз трансформатора, равный 0,9
-
коэффициент компенсирующего устройства,
учитывающий снижение требуемой на тягу
поездов при работе компенсирующего
устройствам, принимаемого 0,93
-
коэффициент влияние на износ изоляции
обмоток трансформатора неравномерности
движения поездов в течение суток,
принимаемый 1,45
Выбор ТСН:
где
-
мощность на тягу поездов :
Мощность СН с учетом АБ и БМ:
Мощность понижающих трансформаторов тяговой подстанции постоянного тока для испытания тяговой нагрузки определяем по формуле :
(
)
где
-
мощность на тягу поездов, кВА
- мощность
трансформатора собственных нужд, кВА
- мощность нетяговых потребителей, питающихся от шин 27,5 кВ по фидерам ДПР, кВ
Выбираем трансформатор собственных нужд ТМ-400/27,5
Электрические характеристики выбранного ТСН сведены в таблицу:
Таблица №2
Тип трансформатора |
|
|
|
ТМ-400/10 |
400 |
27,5 |
0,4 |
,
,
,
Расчет мощности потребителей
Для каждого потребителя определяем максимальную активную мощность:
,
где
-
установленная мощность потребителя;
-
коэффициент спроса
)
)
Для каждого потребителя определяем максимальную реактивную реактивную мощность:
)
)
)
С помощью типовых графиков максимальную расчетную мощность и данные расчетов сводим в таблицу
При расчетах будем опираться на следующую формулу:
часы |
|
|
|
|
|
1 |
945 |
3080 |
742 |
3150 |
6917 |
2 |
1107 |
2275 |
544 |
3024 |
6950 |
3 |
945 |
2080 |
544 |
2475 |
6044 |
4 |
1120 |
2112 |
544 |
1890 |
5666 |
5 |
1053 |
2080 |
2227 |
2079 |
7439 |
6 |
1080 |
2275 |
2227 |
1890 |
7472 |
7 |
1093 |
2112 |
2475 |
2475 |
8155 |
8 |
958 |
2665 |
2425 |
3024 |
9071 |
9 |
1296 |
2990 |
1732 |
5040 |
11058 |
10 |
1309 |
3250 |
990 |
6300 |
11849 |
11 |
1323 |
3250 |
990 |
5670 |
11233 |
12 |
1309 |
3152 |
1485 |
3969 |
9915 |
13 |
1296 |
3087 |
1980 |
4536 |
10899 |
14 |
1296 |
3185 |
2400 |
5670 |
12351 |
15 |
1228 |
2925 |
2227 |
5481 |
11861 |
16 |
1215 |
2925 |
742 |
3780 |
8662 |
17 |
1228 |
2925 |
990 |
3906 |
9049 |
18 |
1350 |
3055 |
990 |
4410 |
9301 |
19 |
1323 |
2925 |
990 |
3906 |
8844 |
20 |
1350 |
2990 |
1064 |
3150 |
8554 |
21 |
1296 |
2990 |
1064 |
3276 |
8629 |
22 |
1228 |
2665 |
915 |
5160 |
9968 |
23 |
1215 |
2275 |
742 |
4914 |
9146 |
24 |
945 |
2112 |
742 |
4410 |
8109 |
;
Определяем коэффициент разновременности максимума:
-
максимальная расчетная мощность,
выбранная с помощью типовых графиков
-
суммарная мощность потребителей
Определяем максимальную мощность на потребителях с учетом потерь:
,
где
-
постоянные потери
-
переменные потери
Определяем
полную мощность на шинах 27,5 кВ подстанции
с учетом
:
,
где
– мощность трансформатора собственных нужд.
Определяем расчетную мощность трансформатора:
,
где
=0,95
Определяем номинальную мощность выбираемого трансформатора:
,
где
- количество трансформаторов (
=2)
Выбираем трансформатор:
ТДТН-63000/220
;
;
;
;
;
1.2 Расчет токов короткого замыкания
Начертим расчетную схему подстанции:
Составим схему замещения №1:
,
где
- базисная мощность (
;
-
мощность в точке короткого замыкания.
Составим схему замещения № 2:
Составим схему замещения №3:
Составим схему замещения №4:
До точки К1
До точки К2
До точки К3
Расчет токов и мощности коротких замыканий:
1.3 Расчет максимальных рабочих токов
Вводы отпаечной подстанции:
где
– коэффициент перспективы развития
п/ст и потребителей, равный 1,3
Первичные обмотки понижающих трансформаторов :
где
– коэффициент допустимой перегрузки
трансформатора, равный 1,5
Вторичные обмотки СН и НН напряжений трехобмоточного трансформаторов:
Сборные шины вторичного напряжения понижающих трансформаторов:
где
– коэффициент распределения нагрузки
на шинах РУ, равный 0,5
Питающие линии потребителей:
где – коэффициент перспективы развития подстанций и потребителей, равный 1,3
1.4 Определение тепловых импульсов для характерных точек подстанций
,
где
=0,05
с;
- время отключения выключателя;
- ток короткого замыкания
ОРУ-220 кВ:
РУ-35 кВ:
РУ-27,5 кВ:
1.5 Выбор шин
Выбор
шин распределительных устройств
осуществляется по максимальным рабочим
токам, при которых температура нагрева
токоведущих частей не превышала бы
.
Для этого должно быть выполнено условие:
.
Выбранные токоведущие части проверяются
по току КЗ на термическую стойкость.
Проверка на динамическую стойкость
пакета плоских шин усложняется тем, что
на каждую полосу действуют две изгибающие
силы.
Для ОРУ-220 кВ:
АС-95
,
где
- длительно допустимый ток нагрузки
токоведущей части
– максимальный
рабочий ток выбираемого проводника
;
,
где С=0,088
Так
как сечение
,
то проверку на коронирование не проводят.
Для РУ-35 кВ:
2
АС-240
По току:
;
На термическую стойкость:
Так
как сечение
,
то проверку на коронирование не проводят.
Для РУ-27,5 кВ:
2 АС-300
По току:
;
На термическую стойкость:
Данный тип выбранных шин подходит.
1.6 Выбор изоляторов
Шины ОРУ – 220 кВ являются гибкими и для их крепления и изоляции обычно служат гирлянды подвесных изоляторов. Количество изоляторов в гирлянде зависит от типа, рабочего напряжения и условий работы. При напряжении установки 220 кВ используют гирлянду из 8-9 изоляторов типа: ПС – 70, при напряжении установки 35;27,5 кВ используют гирлянду из 3-4 изоляторов типа: ПС-70. Подвесные изоляторы на термическую и электродинамическую стойкость по режиму КЗ и по разрушающей нагрузки не проверяются.
1.7 Выбор выключателей
Производится по конструктивному выполнению и месту установки (наружная или внутренняя), а также по следующим условиям:
По
току и напряжению:
По
предельному сквозному току:
По
ударному току:
На
термическую стойкость:
По
отключающей способности:
Данные сносим в таблицу:
Таблица №4
-
Место установки
Тип аппарата
Соотношение каталожных и расчетных данных
кВ
А
кА
кА
кА
кА2сСМВ - 220
ЯЭ-220Л-11 У4
Первичная обмотка 220
ЯЭ-220Л-11 У4
Вторичная обмотка 35
ВВУ-35А-40/2000 У1
СМВ – 35
ВВУ-35А-40/2000 У1
Потребители 35
ВВУ-35А-40/2000 У1
Вторичная обмотка 27,5 кВ
ВВУ -35А-40/2000 У1
ТСН
ВВУ -35А-40/1000 У1
Фидера
ВМК-25А-40/2000 У1
1.8 Выбор разъединителей
Производится по конструктивному выполнению, количеству заземляющих ножей и месту установки (наружная или внутренняя), а также по следующим условиям:
По току и напряжению:
По ударному току:
На термическую
стойкость:
Данные сносим в таблицу:
Таблица №5
-
Место установки
Тип разъединителя
Соотношение каталожных и расчетных данных
кВ
А
кА
кА2с
Вводы 220
РДЗ-2-220У/1000
Первичная обмотка 220
РДЗ-1-220У/1000
Вторичная обмотка 35
РДЗ-1-35/2000
CМВ 35
РДЗ-1-35/2000
Потребители 35
РДЗ-2-35/ 630
Вторичная обмотка 27,5
РДЗ-2-27,5/2000
РДЗ-1-27,5/2000
CМВ 27,5
РДЗ-1-27,5/2000