4. Методы расчёта системы тягового электроснабжения по заданному графику движения поездов

4.1.Классификация методов расчёта системы тягового электроснабжения.

Тяговые сети ЭЖД отличаются от сетей промышленных предприятий со стационарными нагрузками непрерывным изменением расположения поездных токов и величины тока. Кроме того, изменяется количество поездов в зоне. Такой характер тяговых нагрузок требует специальных методов расчёта СТЭ ЭЖД.

При расчётах могут быть два вида задач:

1.Определение расчётных величин параметров режима применительно к определённому графику движения поездов (параллельный график движения поездов). Это относится к определённому виду поверочных расчётов грузового движения, к пригородному движению поездов и в метрополитене.

2. Определение расчётных величин по вероятностному графику движения поездов. Это относится к грузовому движению поездов, которые не имеет определённого графика движения.

Методы расчёта разбиты на две группы:

1. Расчёт по заданному графику движения поездов;

2. Расчёт по заданным размерам движения поездов.

К методу расчёта по заданному графику движения поездов относятся:

1. Метод равномерного сечения графика движения поездов;

2. Метод характерных сечений графика движения;

3. Метод непрерывного исследования графика движения.

В этих методах число и расположение поездов, и их тип определяют непосредственно по заданному графику движения.

К методам расчёта по заданным размерам движения относятся:

1.Метод расчёта системы электроснабжения с учётом неравномерности движения;

2.Методы имитационного моделирования с применением ЭВМ.

Данные методы могут быть использованы как для системы постоянного тока, так и переменного тока.

Расчёты СТЭ по заданному графику движения поездов имеет два этапа:

1. Решение мгновенных схем расположения нагрузок и определение мгновенных значений параметров режима работы СТЭ;

2. Определение средних значений параметров режима работы СТЭ и выбор мгновенных значений требуемых параметров.

4.2. Назначение и объём электрических расчётов.

Электрические расчёты тягового электроснабжения производят с целью:

• Определения расположения тяговых подстанций и их мощности;

• Определение сечения проводов контактной сети;

• Необходимости сооружения вспомогательных устройств (ПС, ППС, КУ, УПК и др.).

Объёмы электрических расчётов:

1.Определение мощности тяговых подстанций с учётом нагрузки нетяговых железнодорожных и районных нетранспортных потребителей;

2.Определение экономического сечения проводов контактной сети, выбор типа контактной подвески и проверка их на нагрев;

3.Проверка системы тягового электроснабжения по уровню напряжения;

4.Определение минимальных токов КЗ и выбора способа защит от этих токов. Нахождение максимальных рабочих токов по фидерам контактной сети;

5.Выбор защиты от мешающих и опасных влияний на линии связи и низковольтные линии;

6.Выбор мест установки и мощности приёмников избыточной энергии рекуперации на постоянном токе;

7.Выбор типа, мест установки и мощности установок параллельной и продольной компенсации на переменном токе;

8.Определение места нейтральных вставок на переменном токе и проверка условий прохода их поездами без тока;

9.Определение активного и реактивного электропотребления, потерь активной электроэнергии;

10.Определение уровня несимметрии и несинусоидальности напряжения на шинах сети внешнего электроснабжения, нетяговых железнодорожных и районных нетранспортных потребителей;

11.Определение технико-экономических показателей вариантов систем тягового электроснабжения;

В результате расчётов СТЭ определяются технические, экономические показатели её работы:

1. Технические показатели:

1.1.Показатели качества электроэнергии: отклонение напряжения;

1.2. Несимметрии напряжения;

1.3. Несинусоидальность напряжения.

2. Экономические показатели:

2.1.Потери активной электроэнергии;

2.2. Активное и реактивное электропотребление и их коэффициенты;

2.3. Избыточные токи рекуперации;

2.4. Напряжение на токоприёмнике ЭПС.

2.5. Потребная мощность тяговых трансформаторов и выпрямительных агрегатов.

4.3 Расчёты токов фидеров и подстанции на участках постоянного тока при заданном расположении нагрузок.

4.3.1 Общие положения.

Мгновенными называют схемы с расположением поездов в определённый момент времени. Для определения мгновенной схемы необходимо иметь график движения поездов L(t) и график потребления тока I(t). Рис. определения мгновенной схемы.

Расчёты токораспределения, потерь напряжения и мощности проводятся для одностороннего и двустороннего питания однопутного и многопутного участков. Для многопутных участков рассматриваются схемы раздельного питания путей, узловая схема и параллельная схема.

При расчёте мгновенных схем расположения поездов определяются токи фидеров контактной сети. По токам фидеров определяют токи плеч питания подстанции. По тока плеч подстанции определяют токи подстанции, токи обмоток тягового трансформатора.

t