1 Схема питания заданного участка тяговой сети

Ниже на рисунках 1 и 2 представлены соответственно полная и упрощённая схемы питания заданного участка тяговой сети.

Рисунок 1 – Полная схема узлового питания тяговой сети двупутного участка

Рисунок 2 – Упрощённая схема узлового питания тяговой сети двупутного участка

На рисунках 1 и 2 приведены следующие условные обозначения: ТП А, ТП В – тяговые подстанции; ПС – пост секционирования; КС – контактная сеть; РЦ – рельсовая цепь; КЗ – короткое замыкание; QA, QB – выключатели на подстанции; QПА, QПВ – выключатели на посту секционирования; l_АВ – расстояния между подстанциями; l_АП – расстояние от подстанции А до поста секционирования; l_ПВ – расстояние от подстанции В до поста секционирования; l_К – расстояние до места короткого замыкания.

Пост секционирования (ПС) условно принят расположенным посередине межподстанционной зоны. Тяговые подстанции приняты условно одинаковыми.

Ниже на рисунке 3 приведено схематичное изображение расположения проводов контактной сети в пространстве.

Рисунок 3 - Расположение проводов в сети ТП (трос, провод, рельс)

На рисунке 3 условно обозначены: Т – трос контактной сети; П – контактный провод контактной сети; Р – рельсы.

Примечание: применённые выше условные сокращения распространяются на всю нижеследующую работу.

2 Сопротивления тяговых подстанций в режиме максимума и минимума энергосистемы

Сопротивления тяговых подстанций А и В приняты одинаковыми и вычисляются по формуле

, (1)

где U – напряжение на выводах тяговой обмотки трансформатора, кВ (в режиме максимума ЭНС принято равным 27,5 кВ, в режиме минимума 27,2 кВ);

S_с – мощность КЗ на вводах в подстанцию, МВ · А;

S_т – номинальная мощность трансформатора, МВ · А;

n_т – количество включённых трансформаторов, штук (принято равным 1);

u_к – напряжение КЗ трансформатора, % (в режиме максимума энергосистемы для данных подстанций равно 9,4, в режиме минимума 11,4);

α_з – заводской допуск на величину u_к (в режиме максимума энергосистемы принят равным – 0,05, в режиме минимума + 0,05).

Мощность кз в режиме минимума энс вычисляется по формуле

, (2)

где X_c – сопротивление энергосистемы, Ом, при базовом напряжении U_б, кВ, которое принято равным 27,5 кВ.

Результаты расчётов сопротивлений подстанций сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Сопротивления тяговых подстанций

	Максимум ЭНС	Минимум ЭНС
Sc, МВ · А	1700	700,23
Zп, Ом	4,98	7,31

3 Схема замещения тяговой сети при коротком замыкании

Схема питания тяговой сети при КЗ показана на рисунке 3 ниже. В ней использованы так называемые индуктивно развязанные сопротивления контактной сети, учитывающие все взаимоиндуктивные связи между проводами и рельсами.

Рисунок 4 - Схема питания тяговой сети

Результирующие сопротивления ZA, ZB, ZAB схемы замещения вычисляются по формулам

, (3)

, (4)

, (5)

где - результирующее сопротивление схемы замещения тяговой сети слева от точки КЗ;

- результирующее сопротивление схемы замещения тяговой сети справа от точки КЗ;

- сопротивление схемы замещения тяговой сети в месте КЗ;

- сопротивление троса группового заземления, принято равным 0 Ом;

- сопротивление дуги, принято равным 0 Ом.

Сопротивления схемы замещения для данного конкретного однопутного участка тяговой сети с учётом приведённых допущений рассчитаны по следующим формулам

, (6)

, (7)

, (8)

, (9)

где - погонное сопротивление тяговой сети, Ом/км;

- расстояние до точки короткого замыкания, км;

- расстояние от подстанции А до поста секционирования (ПС), км;

- расстояние от подстанции В до поста секционирования, км.

По формуле 8 рассчитываются для точки к.з. в пределах , а по формуле 9 − в пределах .

Результаты расчётов сопротивлений замещения тяговой сети сведены в таблицу 2.

Таблица 2 – Сопротивления схемы замещения тяговой сети

lк, км	ZтсА+Z'тс, i, Ом	ZтсВ+Z''тс, i, Ом	Z'''тс, i, Ом	Минимум ЭНС			Максимум ЭНС
				ZА, Ом	ZВ, Ом	ZАВ, Ом	ZА, Ом	ZВ, Ом	ZАВ, Ои
0	0	13,288	0	7,317904	20,6059	0	4,9848	18,2728	0
2	0,604	12,684	0,305455	7,921904	20,0019	0,305455	5,5888	17,6688	0,305455
4	1,208	12,08	0,549818	8,525904	19,3979	0,549818	6,1928	17,0648	0,549818
6	1,812	11,476	0,733091	9,129904	18,7939	0,733091	6,7968	16,4608	0,733091
8	2,416	10,872	0,855273	9,733904	18,1899	0,855273	7,4008	15,8568	0,855273
10	3,02	10,268	0,916364	10,3379	17,5859	0,916364	8,0048	15,2528	0,916364
12	3,624	9,664	0,916364	10,9419	16,9819	0,916364	8,6088	14,6488	0,916364
14	4,228	9,06	0,855273	11,5459	16,3779	0,855273	9,2128	14,0448	0,855273
16	4,832	8,456	0,733091	12,1499	15,7739	0,733091	9,8168	13,4408	0,733091
18	5,436	7,852	0,549818	12,7539	15,1699	0,549818	10,4208	12,8368	0,549818
20	6,04	7,248	0,305455	13,3579	14,5659	0,305455	11,0248	12,2328	0,305455
22	6,644	6,644	0	13,9619	13,9619	0	11,6288	11,6288	0
24	7,248	6,04	0,305455	14,5659	13,3579	0,305455	12,2328	11,0248	0,305455
26	7,852	5,436	0,549818	15,1699	12,7539	0,549818	12,8368	10,4208	0,549818
28	8,456	4,832	0,733091	15,7739	12,1499	0,733091	13,4408	9,8168	0,733091
30	9,06	4,228	0,855273	16,3779	11,5459	0,855273	14,0448	9,2128	0,855273
32	9,664	3,624	0,916364	16,9819	10,9419	0,916364	14,6488	8,6088	0,916364
34	10,268	3,02	0,916364	17,5859	10,3379	0,916364	15,2528	8,0048	0,916364
36	10,872	2,416	0,855273	18,1899	9,733904	0,855273	15,8568	7,4008	0,855273
38	11,476	1,812	0,733091	18,7939	9,129904	0,733091	16,4608	6,7968	0,733091
40	12,08	1,208	0,549818	19,3979	8,525904	0,549818	17,0648	6,1928	0,549818
42	12,684	0,604	0,305455	20,0019	7,921904	0,305455	17,6688	5,5888	0,305455
44	13,288	0	0	20,6059	7,317904	0	18,2728	4,9848	0