Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизированное проектирование тяговых и трансформаторных подстанций. Учебное пособие
.pdf
Средний ток тяговой подстанции
I
N
II
0п 0л
j
Максимальный ток линии:
.
(6.5)
1
где
– коэффициент максимума тока линии, для одностороннего
K
мл
KI
мл мл 0л
, (6.6)
питания определяется по формуле
Здесь
определяют как
K
мп
K
мл
K
мп
где N – количество двигателей ЭПС;
1
мл
. (6.7)
n
0
N
Р
чд
1
UI
,
00
– часовая мощность тягового
P
чд
1
K
двигателя моторного вагона.
Максимальный ток тяговой подстанции составляет
II
мп мп
. (6.8)
1Nj
Эффективный ток тяговой подстанции вычисляется по формуле
NN
II II
эп 0лэл0л
jj
2
22
11
. (6.9)
Коэффициенты эффективности линий и тяговой подстанции:
I
KI
эл
эл
; (6.10)
0л
41
I
KI
эп
эп
. (6.11)
0п
Среднее, эффективное и максимальное значение мощности тяговой
подстанции (в киловаттах) определяют умножением соответствующих
токов на среднее значение напряжения на шинах:
3
1, 05 10
PUI
dd
PUI
dd
ээп
1, 05 10 .
PUI
dd
ммп
оп
10
; (6.12)
3
; (6.13)
3
(6.14)
Результаты расчета оформляют в виде таблицы.
Таблица
Основные расчетные электрические величины для выбора
преобразовательных агрегатов тяговой подстанции
№
п/п
1
Наименование параметра
Напряжение на шинах выпрямленного тока, В
среднее максимальное эффективное
Значение параметра
2 Ток поезда, А
Ток линии, питающей контакт-
3
ную сеть, А
4 Количество питающих линий
Ток тяговой подстанции со
5
стороны шин выпрямленного
тока, А
Мощность тяговой подстанции
6
по выпрямленному току, кВт
При расчете на ЭВМ в пакете КОРТЭС такая таблица сформируется автоматически.
42
7. ВЫБОР ТИПА И КОЛИЧЕСТВА
P
P
I
I
I
I
P
P
I
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
Преобразовательные агрегаты (выпрямитель и трансформатор) характеризуют номинальной мощностью
грузки в заданные интервалы времени. Эти параметры приведены
в паспортах заводов-изготовителей, БД, каталогах [4, 16, 18], справочной литературе [7, 8] и приложении Г.
Для заданного типа подстанции с учетом требований ТЗ (например,
тип охлаждения, условия размещения, пожаробезопасность и др.) выбирают не менее двух типов преобразователей, различающихся номинальными параметрами
,
н(d
, и определяют их количество в зави-
н)d
симости от расчетного режима по следующим формулам:
по максимальному режиму
и коэффициентами пере-
нd
I
ND
1
пм
KI
пер нid
,
ND
i
P
м
d
2
KP
пер н
d
; (7.1)
или по эффективному режиму
IK
эм ис
3
KI
пер нid
, (7.1а)
– соответственно номинальные, эффектив-
где
,
,
нd
эм
пм
,
ND
,
нd
мd
ные, максимальные токи и соответствующие им мощности тяговой
подстанции;
– коэффициент перегрузки для 10-секундного мак-
K
пер
симума, принимаемый равным 2, а для среднесуточного режима
нагрузки – 1,1…1,2;
нагрузки, который определяют для среднего тока подстанции
– коэффициент суточной неравномерности
K
ис
0п
в диапазоне изменения токов от 300 до 2000 А коэффициент суточной
неравномерности находится в пределах 1,12 … 1,28; D – часть числа,
округляющая результат до ближайшего большего целого значения
Из полученных значений
NN
13ii
берут большее значение.
.
N
i
Окончательный выбор варианта производят с учетом выбранной
структурной схемы и результатов экономического сравнения вариантов в программе «Агрегат».
43
,
8. ВЫБОР ВАРИАНТА
D
D
p
p
D
ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ
Выбор экономического варианта тяговой подстанции по количеству и типу выпрямителей производят по минимуму расчетных приведенных годовых затрат:
где
– расчетные затраты i-го варианта;
i
онные расходы i-го варианта;
та;
– нормативный коэффициент эффективности, принимаемый
E
н
CEK
– капитальные вложения i-го вариан-
K
i
, (8.1)
нii i
– годовые эксплуатаци-
C
i
равным 0,1…0,15 ед/год.
Годовые эксплуатационные расходы
где
– годовые потери электроэнергии (кВт · ч) в трансформаторах и
A
ri
CA С qK
iri pi i
преобразователях i-го варианта;
Ц
э
– цена электроэнергии, руб/(кВт · ч),
Ц
э
подсчитывают по формуле
C
i
, (8.2)
которую условно можно принять равной тарифу на электроэнергию для
электрифицированного транспорта (1,6…2,5)10–2 руб/(кВт · ч);
С
– го-
i
довые затраты на содержание i-го варианта (заработная плата обслуживающего персонала, стоимость материалов, запасных частей и инструмента, затрачиваемых на профилактический осмотр и текущий ремонт);
q – годовые амортизационные отчисления в долях единицы, принимаемые для электрооборудования тяговых подстанций равными 0,065.
В курсовом проекте можно с достаточной степенью точности принимать годовые затраты
одинаковыми.
С
i
Определение капитальных вложений для каждого варианта можно
производить, пользуясь данными таблиц приложения Е и сметами типовых проектов.
Окончательно выбирают тот вариант тяговой подстанции, для которого условные годовые затраты
минимальные.
i
44
9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ
A
P
P
P
P
F
I
I
I
В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТАХ
ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Годовые потери электроэнергии в условиях эксплуатации
n
ri k k
где n – число преобразовательных агрегатов, установленных на тяговой подстанции;
подстанции, кВт;
– мощность потерь k агрегатов, установленных на
k
– время работы k-го агрегата в течение года, ч.
t
k
Величина мощности потерь
складывается из потерь в стали тягового трансформатора и уравнительного реактора (если он есть в схеме), мощности собственных нужд
выпрямителя, потерь в меди трансформатора, в также потерь в СПП:
2
I
PP I
эл
м 0л
UPP
F
2
I
н
d
Pt
1
k
P
за время работы Т в течение года
a
s
, (9.1)
3
10 ,
ст СН
(9.2)
где
тора, равные потерям холостого хода, кВт;
– суммарные потери в стали преобразовательного трансформа-
ст
– мощность собствен-
СН
ных нужд выпрямителя (вентиляторы, цепи управления и др.), кВт;
– суммарные потери трансформатора и реактора в меди, равные
м
потерям короткого замыкания, кВт; s и a – соответственно число последовательно и параллельно соединенных СПП;
ния на СПП, В, при протекании прямого тока;
тока нагрузки за время работы Т, А;
нагрузки за время Т, А;
– номинальный ток выпрямителя, А.
нd
– эффективное значение тока
эл
– падение напряже-
U
– среднее значение
0л
В дипломном проекте должны быть собраны и обработаны методами теории вероятностей и математической статистики реальные графики нагрузок действующей тяговой или трансформаторной подстанции
данного города, рудника, транспортной системы и иных объектов
за длительный период времени (2–5 лет). В результате анализа графиков
45
нагрузок должны быть получены зависимости и коэффициенты корре-
I
I
I
P
A
A
ляции, на основании которых можно рассчитать полные потери энергии
на тяговой или трансформаторной подстанции. В отдельных случаях
допускается пользоваться типовыми графиками [9–12].
В эскизном проекте расчет потерь энергии можно выполнять, пользуясь типовым графиком нагрузки тяговой или трансформаторной
подстанции (рис. П1–П5 приложения Б
, а также [6, 9–11]).
Нагрузочные потери преобразовательных агрегатов зависят не
только от времени работы в течение суток Т, но и от тока нагрузки
.
d
Поскольку агрегат в течение времени Т перерабатывает энергию А
с разным
времени работы агрегата
нальном токе
, учет которого весьма сложен, вводят понятие расчетного
d
, за которое агрегат, работая при номи-
T
н
и номинальной мощности
нd
, перерабатывает ту же
нd
энергию А, т. е. суточная продолжительность использования номинальной мощности равна
TP
н
. (9.3)
нd
Энергию А, переработанную за время Т, в общем виде можно определить через среднее или номинальное значение тока, пользуясь равенством
AIUT IUT
0пн ннн
ddd
. (9.4)
На основании равенства (9.4) можно получить отношение
I
T
0п
IT
Чтобы подсчитать суточные потери энергии
н
. (9.5)
нd
, необходимо
сут
умножить все слагаемые уравнения (9.2) на Т – число часов работы
агрегата за сутки, пользуясь соотношениями (9.3–9.5) и выразив эффективный ток
через средний ток:
I
эф
IKI
эф эф ср
. (9.6)
46
После необходимых преобразований получим потери энергии за
Р
P
А
P
Р
F
A
одни сутки:
2
T
2
APK KUITP
сут м эп н н cтСН
н
2
T
a
Fd
s
. (9.7)
T
Для определения энергии А по формуле (9.4) типовой график
рис. П1–П7 приложения Б или [6, 11] перестраивают в график по продолжительности, как показано на рис. П4 приложения Б или [6]. Площадь, ограниченная ступенчатым графиком нагрузки по продолжительности, представляет собой энергию (в определенном масштабе),
переработанную N
агрегатами тяговой подстанции. Ступенчатый гра-
i
фик можно аппроксимировать кривой эллиптического вида
P
PTt
maxd
t
T
22
(9.8)
,
где t – текущая координата времени (в часах); Т – суточное время работы подстанции: для железнодорожного транспорта равное 24 ч, для
пассажирского городского – 21 ч.
При одном работающем агрегате вся энергия А относится к его
мощности
, поэтому расчетное время
нd
TT AP
н
.
н
d
На многоагрегатной подстанции следует провести анализ графика
по продолжительности и путем численного интегрирования уравнения (9.8) определять
на трехагрегатной подстанции городского транспорта
5, 7
AP
2max
,
d
AP
3max
6,3
и
A
ni
d
для каждого варианта. Например,
T
ni
4,6
AP
1max
d
, а соответствующее этим значениям
расчетное время работы равно
T
н11нн22нн33н
,,
РТ АP ТАP
ddd
.
Суточное время работы для каждого агрегата, определяемое по
графику нагрузок:
15,0 ч, 19,7 ч, 21 ч.ТТ Т
123
Определив для каждого варианта значения А, Т,
а и s, по формуле (9.7) определяют суточные потери энергии
Годовые потери энергии:
,
,
T
н
м
,
U
СН
сут
.
,
,
47
n
365 .
AA
гсут
k
1
k
Результаты ручного расчета следует оформить в виде таблицы,
представленной ниже.
Таблица
Технико-экономическое сравнение вариантов
преобразовательной и трансформаторной подстанции
(9.9)
Наименование параметра
Номинальное напряжение подстанции, В
Мощность тяговой подстанции, кВт
Тип преобразователя и трансформатора
Количество преобразователей
Номинальная мощность преобразователя, кВт
Номинальный ток преобразователя, А
Количество СПП, s и a
Энергия, перерабатываемая каждым агрегатом
за сутки, А1, А2, …, Аn, кВт
Время работы каждого агрегата в течение суток,
Т1, Т2, …, Тn, ч
Потери энергии в каждом преобразовательном агрегате, ΔА1, ΔА2, …, ΔАn, кВт · ч
Капитальные затраты на сооружение подстанции
в соответствии с общей сметой, тыс. руб.
Расчетные приведенные готовые затраты, тыс. руб.
Вариант
1 2
В таблице А
...Аn отражают потери энергии выпрямителя с номе-
1
рами 1...n, a N – количество выпрямителей, рассчитанное по формуле (7.1).
48
По изложенной методике расчеты можно выполнять в программе
«Агрегат». Исходные данные вводят по форме таблицы на экране мони-
тора: данные суточного графика (приложение Б в соответствии с заданием) с интервалом 1 ч, параметры трансформаторов из табл. П3–П5
приложения Г, параметры выпрямителей из табл. П6–П8 приложения Г,
капитальные затраты
из приложения Е. Результаты выводятся в форме
таблицы.
Фрагмент экрана при расчете в программе «Агрегат»
Таблица ввода – это последовательность рассчитанных и технических параметров агрегата, подстанции и типовой график нагрузки.
Ее необходимо заполнить предварительно по форме, представленной
на экране монитора после загрузки программы. С экрана монитора
нужно распечатать таблицу ввода с исходными данными (параметры
графика нагрузки, технические данные преобразовательного трансформатора и выпрямителя, их количество и
расчета программой. Таблицы результатов (вариант J
др.), а также результаты
– Jn) следует
1
распечатать для каждого варианта.
49
Сметы приводят в виде отдельных таблиц по формам ГОСТ.
j
D
Экономически целесообразный вариант выбирают из условия
1
nj
по результатам расчета вариантов ТП в программе «Агрегат».
D
10. ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ
10.1. ТРЕБОВАНИЯ
Согласно Правилам устройства электроустановок [20] выбор сечений электрических проводников (неизолированные и изолированные
провода, шины и кабели) выполняют по нагреву в рабочем режиме,
экономической плотности тока, термической и электродинамической
стойкости при токах короткого замыкания (КЗ), потерям напряжения
и принимают наибольшее сечение, требуемое этими условиями.
При этом провода и кабели внутри здания и
вая ее небольшие размеры, выбирают по нагреву рабочим током (потери энергии в этом случае незначительны), а провода ВЛ и кабели линий внешнего электроснабжения, тяговых и нетяговых потребителей
выбирают по экономической плотности тока и проверяют на термическую и динамическую стойкость по току КЗ после
жиму КЗ проверяют следующее:
1) в установках свыше 1 кВ – электрические аппараты, токопроводы, кабели и другие проводники, а также опорные и несущие конструкции для них;
2) в установках до 1 кВ – распределительные щиты, токопроводы
и силовые шкафы.
на территории ТП, учиты-
его расчета. По ре-
10.2. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДНИКОВ
ПО НАГРЕВУ РАБОЧИМ ТОКОМ
Для проводников любого назначения на тяговой или трансформаторной подстанции в качестве расчетного следует выбрать ток длительного режима. Допустимый длительный ток определяют по [7, 8,
64]. За расчетное значение принимают ток нагрузки, определяемый
по установленной мощности с учетом коэффициентов загрузки
спроса
, максимума
K
c
и мощности cos φ.
K
м
,
K
з
Мощность, потребляемую преобразовательным агрегатом, определяют по мощности трансформатора. Мощность понизительных транс-
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]