Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Ярославский филиал федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Московский государственный университет путей сообщения»

Проект допущен к защите: ______________________________ Зам. директора техникума по УПР Н.В. Замурий ______________________________ (дата, подпись)

Проект защищен с оценкой: ______________________________ ______________________________ (дата, подпись)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

ДП 140409 18.00 ПЗ

Основная профессиональная образовательная программа по специальности 140409 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ (по отраслям)

Форма обучения – ОЧНАЯ

Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Разработал	Н.М.Хомутова
Руководитель проекта	Н.М.Шахарова
Нормоконтроль	Л.В.Буйлова
Председатель ЦК специальных дисциплин	И.А.Кипцевич

2014

СОДЕРЖАНИЕ

Ведение		5
1	Создание схемы внешнего электроснабжения	8
2	Расчет мощности подстанции	9
2.1	Определение мощности районных потребителей	10
2.2	Схема питания и секционирования контактной сети	11
2.3	Расчет мощности собственных нужд	12
2.6	Определение полной мощности подстанции	12
2.7	Создание принципиальной схемы	14
3	Расчет максимальных рабочих токов	15
4	Расчет параметров короткого замыкания	17
4.1	Создание расчетной схемы для определения параметров короткого замыкания	19
4.2	Расчет относительных сопротивлений элементов цепи короткого замыкания	21
4.3	Схема замещения	22
5	Выбор и проверка электрического оборудова6ия подстанций по режиму короткого замыкания	26
6	Выбор аккумуляторной батареи	29
7	32 Расчет заземляющих устройств Заключение	31
Список используемых источников		34

ВВЕДЕНИЕ

Электрификация железных дорог — комплекс мероприятий, выполняемых на участки железной дороги для возможности использовать на нём электроподвижной состав: электровозы, электропоезда.

Обычно используют постоянный или однофазный переменный ток. При этом в качестве одного из проводников выступает рельсовый путь.

Новы этап массовой электрификации железных дорог начался с 1956 года . В течении 10 лет были введены самые длинные электрифицированные железные дороги Москва – Куйбышев; Челябинск – Новосибирск; Красноярск – Иркутск; Ленинград – Москва – Харьков – Ростов на Дону – Сочи – Тбилиси – Ереван; Москва – Горький – Киров – Пермь; Москва – Рязань – Воронеж – Ростов на Дону – Минеральные воды.

Высокая оценка электрической энергии в развитии общества объясняется большим преимуществом ее перед всеми другими видами энергии, а именно транспортабельностью на большие расстояния, дробимостью и легкостью превращения в другие виды энергии, что позволяет применить ее для самых разных нужд общественного производства и потребностей населения.

Электрическая тяга является основным потребителем электроэнергии на железнодорожном транспорте. Удовлетворение потребностей железнодорожного транспорта в электроэнергии осуществляется в основном путем присоединения железнодорожных установок к районным сетям энергосистемы.

Энергию на тягу поездов получают от энергосистемы через их высоковольтные линии и районные подстанции и, непременно, через специальные тяговые подстанции. Каждая тяговая подстанция является ответственным электротехническим сооружением, оснащенным мощной современной силовой аппаратурой (трансформаторы, автотрансформаторы, полупроводниковые преобразователи, батареи конденсаторов, разъединители, короткозамыкатели) и

усилительной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме

Тяговые подстанции переменного тока предназначены для преобразования

электрической энергии, поступаемой из энергосистемы по напряжению и по току.

Потребителями тяговой подстанции переменного тока являются электрическая тяга, устройства СЦБ, районные потребители, железнодорожные не тяговые потребители и собственные нужды подстанции. Номинальное напряжение, подаваемое в контактную сеть 27500 В. Подстанции переменного тока питаются в основном по линиям напряжением 110 или 220 кВ. При питающем напряжении

27,5 кВ на районных подстанциях устанавливаются специальные трансформаторы, имеющие обмотку напряжением 27,5 кВ. Фаза C заземляется и соединяется с рельсами железной дороги без каких-либо коммутационных аппаратов. Напряжение фаз A и B через открытое распределительное устройство подается в контактную сеть двух путей соответственно, а также в линию ДПР ("Два Провода -- Рельс") для питания не тяговых потребителей. Устройства СЦБ требуют качественного и стабильного напряжения, для их снабжения прокладываются линии СЦБ (Сигнализация-Централизация-Блокировка) напряжением 6 или 10 кВ, которые запитываются через повышающий трансформатор 0,23(0,4)/6(10) кВ от

сборных шин напряжением 0,4 кВ тяговой подстанции.

Комплектация оборудованием тяговой подстанции зависит от конструктивного исполнения распределительных устройств подстанции. К силовому оборудованию подстанции относятся силовые и измерительные трансформаторы, коммутационное оборудование. Для защиты подстанции от коммутационных и грозовых перенапряжений предусматривается установка защитного оборудования. Для защиты оборудования подстанции от термического и электродинамического воздействия токов короткого замыкания на подстанции предусмотрен комплекс релейных защит и автоматики. Управление работой коммутационного оборудования возможно как дистанционно так и по телеуправлению.

1 Создание схемы внешнего электроснабжения

РП

П₂ –35

2сш 35кВ

35

35

110

110

Т-1

Т-2

1сш 35кВ

27,5

27,5

П₁ –35

1с СШ-27,5кВ

2с СШ-27,5кВ

ВЛ1-27,5кВ

ВЛ2-27,5кВ

L=15км

L=15км

1с СШ-27,5кВ

2с СШ-27,5кВ

СР

Рисунок 1.1- Схема внешнего электроснабжения2 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПОДСТАНЦИИ

Подстанция получает питание по вводам от сети внешнего электроснабжения. Целью расчета является определение суммарной мощности всех потребителей для определения расчетной ной мощности подстанции.

Ввод 1 - 27,5кВ

Ввод 2 - 27,5кВ

ОРУ -27,5кВ

ТСН - 2

27,5

27,5

ТСН - 1

0,4

0,4

ДПР

Фидеры контактной сети

РУ-0,4кВ

Т СЦБ

0,4

10

КРУН-10кВ СЦБ

ФСЦБ

Рисунок 2.1 – Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 27,5 кВ

2.1 Определение мощности районных потребителей

Для определения полной мощности указанных потребителей используют следующую формулу:

S_max = P_ц×К_с/ cosα, кВА,(2.1)

где P_ц – активная мощность;

К_с – коэффициент спроса;

cosα – коэффициент мощности

S_max = 2000×0.8/0.8 = 2000кВА

Полная мощность остальных потребителей определяется аналогично и полученные данные записываются в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Мощности районных потребителей

Потребители	Тип, длина линии	Р, кВт	Кс	cosφ	Smax, кВА/ Iрmax,А
ОРУ-27,5кВ
ФКС-1					I=230
ФКС-2					I=280
ФКС-3					I=460
ДПР	ВЛ-35км	4500	1	0,85	Smax=5294 Imax=113
РУ – 10кВ СЦБ
ФСЦБ	ВЛ-35км	35	1	0,8	Smax=43,75 Imax=2,5
РУ-0,4кВ
СН					Smax=294,2

2.2 Схема питания и секционирования контактной сети

ТП

Ф3

Ф2

I₃

Ф1

А

I₁ =230A

5

3

II

I

I₂=280A

4

₇

6

I₃=460

Б

П1

Рисунок 2.2 – Схема питания и секционирования контактной сети

I₁=230А; I₂=280А; I₃=460

Токи, потребляемые поездами определяют мощность на электрическую тягу плеч питания подстанции. Мощность на электрическую тягу определяется по формуле.

S_тяг=(2S′_э+0,65×S″_э)×К_р×К_к×К_м, кВА, (2.2)

где К_р=0,9- коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки фаз тр-ра;

К_к=0,93-коэффициент,учитывающий влияния компенсации реактивной мощности;

К_м=1,45-коэффициент,учитывающий влияние внутри суточной неравномерности движения на износ обмоток трансформатора(для двухпутного участка);

S′_э =11000кВА

S″_э =7000кВА

S_тяг=(2×11000+0,65×7000)×0,9×0,93×1,45=32222,3 кВА