5.6. Выбор метода расчета стэ

Под словосочетанием «расчет системы тягового электроснабжения» понимают расчет параметров системы тягового электроснабжения.

Конечной информацией (результатами расчета) при этом являются:

1. Нагрузки фидеров.

2. Величины токов, протекающих в элементах схемы.

3. Потери напряжения в тяговой сети.

4. Уровни напряжения на токоприемниках ЭПС (электроподвижного состава). и др.

Выбор метода для расчета системы тягового электроснабжения или показателей ее работы при заданных исходных данных определяется: исходными условиями и характером исходных условий.

Нагрузка СТЭ зависит от графика движения поездов. При этом невозможно заранее предсказать расположение поездов, а, следовательно, и токовые нагрузки, так как токовая нагрузка ЭПС является функцией от множества факторов, в том числе и от профиля пути, который по участку различный. Следствием этого является невозможность определения закономерности распределения нагрузки по часам суток.

По этому под «Методом расчета СТЭ по заданным размерам движения» понимают определение показателей работы СТЭ на базе методов математической статистики.

Ниже на рисунке представлен пример определения наиболее вероятных значений межпоездного интервала и массы поезда.

Рис. №5.10 Вероятность межпоездных интервалов и массы поездов

Где j – межпоездной интервал;

Q – масса поезда;

F – вероятность;

М – модальное значение (наибольшее).

Получив модельные (наиболее вероятные) значения j и Q можно самим сформировать график движения (ГД), а токовые характеристики (кривые поездного тока) взять из тяговых расчетов.

Кривые тягового (поездного) тока могут быть получены двумя способами:

1. Тяговые расчеты. В этом случае берутся исходные данные (масса поезда, профиль пути, радиусы, и др.) и по аналитическим зависимостям, либо посредством имитационного моделирования получаются кривые тягового тока.

2. Экспериментальные поездки. В этом случае кривые тягового тока получаются в результате экспериментальных поездок динамометрического вагона – лаборатории. Обычно вагон – лабораторию включают в состав поезда, и при его движении на бортовой компьютер записывается информация с установленных датчиков.

I _ЭПС = f (l) ток ЭПС

U _{на ЭПС} = f (l) напряжение на токоприемнике

V _ЭПС = f (l) скорость ЭПС

F _ЭПС = f (l) сила тяги

Наиболее достоверная информация получается в результате экспериментальных поездок. Тяговые расчеты же носят приблизительный характер, так как не учитывается: человеческий фактор, реальный уровень напряжения в к.сети и др.

5.7. Расчет потерь напряжения до расчетного поезда

Для участков постоянного тока.

Одностороннее питание, параллельная и раздельная схемы (рис. №121).

При одностороннем питании потери напряжения определяются по следующей формуле:

. (5.1)

Рис. №5.11 Схема, поясняющая выбор расчетных величин

Двустороннее питание, параллельная и раздельная схемы.

Потерю напряжения до поезда k можно определить следующим образом:

(5.2)

где - длина межподстанционной зоны; - расстояние от расчетной тяговой подстанции до расчетного поезда; - сопротивление 1 км тяговой сети (для параллельной схемы двухпутного участка - сопротивление 1 км тяговой сети двух путей, соединенных параллельно; для раздельной схемы одного пути - сопротивление 1 км тяговой сети одного пути); - ток i-го поезда; - расстояние от расчетной тяговой подстанции до i-го поезда; - количество поездов на участке.

Для однопутного участка m - число поездов на этом участке. На многопутном участке при параллельном соединении всех путей, величина r относится ко всем путям. При этом m ‑ число поездов на всех путях.

При параллельной схеме вместо подставляется сопротивление 1 км тяговой сети всех путей, соединенных параллельно.

Узловая схема при двустороннем питании.

Потеря напряжения до поезда k определяется как сумма двух слагаемых:

(5.3)

где ‑ потеря напряжения от нагрузок, лежащих на том же пути той же части схемы (расчетная тяговая подстанция А – узел «С» или узел «С» - соседняя тяговая подстанция В), где и нагрузка k, в предположении, что в точке C имеется подстанция; ‑ потеря напряжения от тока I_C в узле «C» между подстанциями A и B, т.е. как бы от уравнительного тока, текущего к фиктивной подстанции C.

Первое слагаемое определяется следующим образом.

При расположении нагрузки k между расчетной тяговой подстанцией (А) и узлом «С» поста секционирования (рис. №122):

(5.4)

где - расстояние между расчетной тяговой подстанцией и постом секционирования, - сопротивление 1 км тяговой сети того пути, на котором находится нагрузка k.

Рис. №5.12 Схема, поясняющая выбор расчетных величин при расположении нагрузки k между расчетной тяговой подстанцией (А) и узлом «С»

При расположении нагрузки k между узлом «С» поста секционирования и соседней тяговой подстанцией (В) (рис. №123):

. (5.5)

Рис. №5.13 Схема, поясняющая выбор расчетных величин при расположении нагрузки k между узлом «С» поста секционирования и соседней тяговой подстанцией (В)

Второе слагаемое определяется следующим образом.

При расположении нагрузки k между расчетной тяговой подстанцией (А) и узлом «С» поста секционирования:

, (5.6)

где - ток фиктивной подстанции C; - сопротивление 1 км тяговой сети двух путей, соединенных параллельно.

При расположении нагрузки k между узлом «С» поста секционирования и соседней тяговой подстанцией (В):

. (5.7)

Ток I_C будет определяться выражением:

; (5.8)

где , , , - составляющие токов, со всех 4-х участков (для двухпутного участка), перенесенных в точку С (рис.5.14).

Под участками понимаются: - участок между расчетной тяговой подстанцией А и узлом «С» на первом пути; - участок между расчетной тяговой подстанцией А и узлом «С» на втором пути; - участок между узлом «С» и соседней тяговой подстанцией В на первом пути; - участок между узлом «С» и соседней тяговой подстанцией В на первом пути. Эти составляющие определяются следующим образом:

(5.9)

Рис. №5.14 Схема, поясняющая выбор расчетных величин при расчете составляющей потери напряжения от тока в узле «C»

На двухпутных участках при раздельном питании проводов смежных путей и при наличии соединения между путями в конце участка потеря напряжения определяется следующим образом. Двухпутный участок разворачивается и превращается в однопутный участок с двухсторонним питанием и далее рассчитывается как однопутный участок с двусторонним питанием.

Для участков переменного тока.

В этом случае необходимо учитывать взаимное влияние проводов соседних путей друг на друга.

Одностороннее питание.

При одностороннем питании и раздельной схеме питания потери напряжения определяются по следующей формуле:

, (5.10)

- эквивалентное сопротивление одного пути двухпутного участка, Ом/км; 1 – путь, на котором находится расчетная нагрузка; 2 – соседний путь; - эквивалентное сопротивление для расчета потерь напряжения от нагрузок соседнего пути, Ом/км.

Величина изменяется в достаточно узких пределах и в большинстве случаев может быть принята

= 0,11 0,13 Ом/км.

При одностороннем питании и параллельной схеме питания потери напряжения определяются по следующей формуле:

. (5.11)

где - эквивалентное сопротивление 1 км тяговой сети переменного тока всех путей, соединенных параллельно.

Двустороннее питание, раздельная схема питания.

Потерю напряжения до поезда k можно определить следующим образом:

(5.12)

Двустороннее питание, параллельная схема питания.

Потерю напряжения до поезда k можно определить следующим образом:

(5.13)

Узловая схема при двустороннем питании.

Потеря напряжения до поезда k может быть определена по формуле 3.

Первое слагаемое в этом случае определяется следующим образом.

При расположении нагрузки k между расчетной тяговой подстанцией (А) и узлом «С» поста секционирования:

. (5.14)

При расположении нагрузки k между узлом «С» поста секционирования и соседней тяговой подстанцией (В):

(5.15)

Второе слагаемое определяется следующим образом.

При расположении нагрузки k между расчетной тяговой подстанцией (А) и узлом «С» поста секционирования:

. (5.16)

При расположении нагрузки k между узлом «С» поста секционирования и соседней тяговой подстанцией (В):

. (5.17)

Пример расчета потери напряжения до расчетного поезда

На рис. №5.15 приведена мгновенная схема приложения нагрузок на двухпутном участке межподстанционной зоны А-В. Произведем расчет потерь напряжения до расчетного поезда, находящегося в 8 километрах от расчетной тяговой подстанции А. Расчет потери напряжения произведем для 3-х схем соединения контактных подвесок смежных путей: раздельной, узловой и параллельной. Сопротивление тяговой сети возьмем равным 0,083 Ом/км (М120+МФ100).

Рис. №5.15 Мгновенная схема приложения нагрузок на двухпутном участке межподстанционной зоны А-В

Раздельная схема.

Узловая схема.

Параллельная схема.