Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

Расчет системы электроснабжения

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Основы электроснабжения»

Санкт-Петербург

2013

Содержатся основные понятия о расчет системы электроснабжения методом равномерного сечения графика движения поездов. Приводятся методики расчета мгновенных схем для участков с односторонним и двухсторонним питанием тяговой сети, определения по мгновенным значениям средних величин. На их основе определяются мощность тяговой подстанции, стоимость потерь энергии в тяговой сети, проверяется сечение контактной подвески.

Предназначены для студентов специальности «Электрический транспорт железных дорог» заочной формы обучения.

Разработали: Васютинская Л.Л., Степанская О.А.

Целью курсового проекта является расчет основных электрических величин, необходимых для оценки работы системы электроснабжения.

К таким величинам относятся:

• средние токи поездов Iп.ср, фидеров Iф.ср, тяговых подстанций Iт.п. ср, характеризующие потребление электроэнергии поездов, фидером и тяговой подстанцией;

• среднеквадратичные (эффективные) токи поездов, фидеров, тяговых подстанций, используемые для расчета мощности тяговых подстанций и выбора сечения проводов тяговых сетей;

• максимальные токи поездов, фидеров, тяговых подстанций, применяемые для оценки перегрузочной способности оборудования и настройки защиты от коротких замыканий;

• средняя потеря напряжения в тяговой сети, характеризующая среднее напряжение на токоприемнике, от которого зависит скорость движения поезда;

• максимальная потеря напряжения в тяговой сети до токоприемника поезда, по которой определяется возможность работы электровоза при наибольшем удалении от тяговой полстанции;

• средние потери мощности в тяговой сети, используемые для оценки экономичности системы электроснабжения.

Все вышеперечисленные величины в курсовом проекте рассчитываются методом равномерного сечения графика движения поездов.

Расчет производится применительно к одному пути двухпутного участка железной дороги, электрифицированного на постоянном токе, при раздельном питании контактных подвесок путей. Расчет выполняется для участка с односторонним питанием и для участка с двухсторонним питанием. Расчетная схема с наименованием питающих фидеров представлена на рис. В.1.

Рисунок В.1 – Расчетная схема

1. Построение графика движения поездов, кривой потребляемого тока и расчет параметров тяговой сети

   1. Построение графика движения поездов

График движения строится равномерный, параллельный для интервала времени один час. К графику движения пристраивается кривая потребляемого тока.

Длина заданного участка, км:

S=L₁+L₂.

Время движения поезда по заданному участку

,

где v – заданная скорость движения поезда, км/ч.

По полученному значению t_п из нулевой точки строится нитка графика движения одного поезда, а затем через интервал попутного следования  параллельно проводятся нитки движения остальных поездов. Поездам присваиваются либо четные, либо нечетные номера. Примерный вид графика движения с кривой потребляемого тока приведен на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – График движения поездов с кривой потребляемого тока

2. Расчет параметров тяговой сети

Сопротивление одного километра тяговой сети складывается из сопротивления всех проводов контактной подвески и сопротивления всех рельсов.

Эквивалентное сопротивление всех проводов контактной подвески, Ом/км:

,

где _м – удельное сопротивление меди, Ом·мм²/м, _м=18,6 Ом·мм²/м;

S_М – сечение всех медных проводов, мм²;

S_А – сечение усиливающих алюминиевых проводов, мм²;

S_ПБСМ – сечение биметаллических несущих тросов, мм².

В подвеске может не быть биметаллических или алюминиевых проводов, в формуле их сечения не учитываются.

Эквивалентное сопротивление всех рельсов, Ом/км:

,

где N – число ниток рельсов, для двухпутного участка N=4;

m_р – масса одного погонного метра рельса, кг, в курсовом проекте принимается равной марке рельса (для рельса типа Р65 m_р = 65 кг).

Сопротивление одного километра тяговой сети, Ом/км:

r₀=r_эп+r_эр.

Пример расчета эквивалентного сопротивления всех проводов контактной подвески

1) Тип подвески ПБСМ-95+2МФ-100+А–185

S_ПБСМ = 95 (мм²)

S_М = 2·100=200 (мм²) (так как количество контактных проводов в данной подвеске равно двум)

S_А = 3·185=555 (мм²) (так как количество усиливающих проводов в данной подвеске равно трем)

0,033 (Ом/км).

2) Тип подвески М-95+2МФ-100

В подвеске медный несущий трос и отсутствуют усиливающие провода, соответственно составляющих S_ПБСМ и S_А в расчете нет.

(Ом/км).

2. Расчет участка с односторонним питанием

   1. Построение мгновенных схем для участка с односторонним питанием

Мгновенной схемой называется схема расположения поездов с указанием величин токов, потребляемых поездами и расстояний между ними и тяговой подстанцией.

Для построения мгновенных схем на график движения поездов наносятся 6 сечений. Первое сечение строится для момента времени, когда поезд потребляет наибольший ток, для этого из точки наибольшего токопотребления опускается перпендикуляр до первого пересечения с ниткой движения поезда, через полученную точку проводится сечение. Последующие сечения строятся через равные интервалы времени t= 2 мин.

Далее по каждому сечению строится мгновенная схема с указанием токов и расстояний.

В качестве участка с односторонним питанием рассматривается участок L₂. За точку отсчета расстояния берется точка расположения подстанции Б.

Пример построения мгновенных схем представлен на рис. 2.1.

Индексы у токов и расстояний в мгновенных схемах показывают очередность попадания нитки поезда в сечение.

Рисунок 2.1– Построение мгновенных схем