Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроснабжение железных дорог. Учебное пособие
.pdf
Если удельные активное и индуктивное сопротивление посто-
янно по длине фидерной зоны, то
= rаli, xi = xli.
R
i
Тогда
DUrIlxIl
max
m
а
i
m
.=+
ее
ii ii
ар
(12.7)
==
11
i
При одинаковых углах сдвига между напряжением и током для
всех нагрузок
DUr x Il
(cos sin) .=+
а
max
jj
m
е
ii
=
1
i
Для нагрузки с номером k
k
DUr x Ill I
=+ +
(cos sin) .
kiiki
jj
а
й
к
i
л
m
ее
=+=
ik
щ
(12.8)
ъ
11
ы
Таким образом, определение потерь напряжения до нагрузок
в этом случае производится точно так же, как и при постоянном
токе, с заменой омического сопротивления тяговой сети составным
сопротивлением при синусоидальном токе электровозов (см. 5.4).
При выпрямительных электровозах токи в тяговой сети несинусоидальны. Расчеты потерь напряжения можно вести, как и при
синусоидальных токах, однако вместо составного сопротивления
берется эквивалентное приведенное сопротивление zў (см. 5.4).
В общем случае потеря мощности в тяговой сети на фидерной
зоне может быть определена как разность между мощностью, отдаваемой с шин подстанции, и суммой мощностей, получаемых потребителями. Это положение относится как к полной мощности,
так и к ее составляющим — активной и реактивной. Тогда потеря
активной мощности DР и реактивной DQ будут равны
DPP P UI UI
=-= -
тп н тп тп тп
cos cos ;jj
m
е
=
1
i
ii i
DQQ Q UI UI
=-= -
тп н тп тп тп
sin sin ,jj
m
е
=
1
i
ii i
(12.9)
241
и Qтп — соответственно активная и реактивная мощности,
где Р
тп
отдаваемые с шин подстанции;
Ртп и Qтп — соответственно активная и реактивная мощности,
потребляемые нагрузками.
При b = 0 (рис. 12.2) и одинаковых cos j для всех нагрузок гео-
метрическое сложение нагрузок на фидере подстанции можно заменить алгебраическим
m
m
II
=
е
i
11
i
==
.
е
i
i
Тогда DР из выражения (12.9) равно
m
DDPU I UI IU U IU
=-=-=
cos ( ) .j
тп тп тп
m
е
iiii i ii
i
i
m
аааа
i
m
еее
====
11111
i
(12.10)
По аналогии с DР
m
DDQIU
=
е
=р1
i
,
(12.11)
ii
где DUia и DUiр — потеря напряжения до i-й нагрузки, обусловленная активным и реактивным сопротивлениями тяговой сети.
В формулах (12.10) и (12.11) при определении потери активной мощности в тяговой сети следует использовать вместо омического сопротивления действительную часть комплекса полного сопротивления тяговой сети. Аналогичным образом для определения потери реактивной мощности используется мнимая часть
того же комплекса.
12.2. Расчет мгновенных схем на однопутном участке
при двусторонней схеме питания контактной сети
Определение нагрузок фидеров или подстанций ведется так же,
как и для участков постоянного тока. При одинаковых напряжениях на шинах подстанций А и Б для схемы двустороннего питания (см. рис. 12.3), представляя ток подстанции и нагрузки поездов в виде активной и реактивной составляющих, при постоянном по длине зоны удельном сопротивлении тяговой сети можно
написать
242
I
m
Ill
=-
А
аа
е
l
=11
i
()
ii
I
m
Ill
=-
А
рр
е
l
=11
i
().
ii
(12.12)
Для подстанции Б
I
l
k
Ii, j
I
i
l
l
1
A Б
~ ~
I
Рис. 12.3. Однопутный участок с двусторонним питанием
i
, j
1
1
контактной сети и «m» нагрузками
m
Il
=
е
Б
аа
=
Б
рр
ii
l
=11
i
m
Il
.
е
(12.13)
ii
l
=11
i
l
l
m
Ik, j
k
Im, j
Полный ток подстанции можно представить в виде:
m
m
11
I
А
Ill jlIll
=-- -
() ().
ii ii
ар
l
i
m
ее
==
11
i
В частности, если для всех нагрузок угол j одинаков, то
m
IjlIl l
=- -
(cos sin ) ( ).jj
А
1
е
=
1
i
ii
(12.14)
Аналогично можно определить ток подстанции Б.
Определение потери напряжения в тяговой сети ведется так же,
как и при постоянном токе. Тогда потеря напряжения до поезда
с номером k определяется следующим выражением (см. (11.15)
и (12.6)):
243
или
m
ее
=+=
11
m
ее
=+=
11
ik
щ
(),
ъ
ы
щ
ъ
ы
r
й
DU
+-
а
=- + -
kkiikii
к
l
л
x
й
ll
()
k
к
l
л
k
ll Il l Ill
() ()
k
IIl l I l l
i
аа
i
+-
ii k i i
рр
ik
+
1
DU
й
=- + + - +
kkii kii
к
l
л
k
( ) (cos sin) ( )(cos sin)
llIlrxlIllrx
jj jj
аа
=
ik
ее
++=
11mi
щ
ъ
ы
где ra, x — удельное активное и индуктивное сопротивление тя-
говой сети.
В частности, при равных cosj нагрузок
cos sin
jj
DU
rx
=
kkiikii
+
а
l
й
к
л
k
() ().
-+ -
ll Il l Ill
i
m
ее
=+=
ik
щ
(12.15)
11
ъ
ы
Если напряжения подстанций А и Б различны по величине или
фазе, то при
UU
>
к величине
АБ
I
следует геометрически доба-
А
вить уравнительный ток İур и геометрически вычесть его из вели-
I
чины
.
При этом
Б
I
ур
-
UU
АБ
=
Z
,
где Z — полное сопротивление тяговой сети межподстанционной
зоны АБ.
Проще активную и реактивную составляющие уравнительного
тока найти через соответствующие сопротивления и алгебраически сложить их с составляющими тока подстанций, найденными
по формулам (12.12) или (12.13). Определение потери напряжения
до нагрузок в этом случае, как и при постоянном токе, можно вести, разбив межподстанционную зону на две зоны с односторонним питанием по точке токораздела, в конце которых приложена
нагрузка, поступающая от рассматриваемой подстанции. Возможен случай, когда точки раздела активных и реактивных составляющих токов не будут совпадать, что внесет некоторую неопределенность в расчет максимальной величины потери напряжения.
В этом случае находят потерю напряжения для обеих точек раздела токов и таким образом определяют максимальную ее величину. Обычно максимальная потеря напряжения получается в точке токораздела активных составляющих тока [5].
,
244
12.3. Особенности определения потери напряжения
в тяговой сети до электровоза при расчете
мгновенных схем на двухпутном участке
Расчет потери напряжения при однофазном токе для различных схем питания на двухпутных или многопутных участках существенно отличается от аналогичных расчетов при постоянном
токе. Особенности расчета потерь напряжения в случае раздельной и узловой схемы питания контактной сети заключаются в необходимости учета взаимоиндуктивного влияния различных по величине токов в контактных подвесках двух или более путей друг
на друга. Рассмотрим эти особенности на примере двухпутного
участка при одностороннем и двустороннем питании для раздельной, узловой и параллельной схем соединения контактных подвесок. Расчетная схема для определения потери напряжения до нагрузок представлена на рис. 12.4.
l
l
s
1
l
C
l
g
1
l
h
1
I
h
1
I
g
1
I
s
1
I
m
1
тп А
m
C
1
l
h
I
h
2
2
l
g
2
m
C
2
I
g
2
l
s
2
С
m
1
I
s
2
m
2
I
m
2
Рис. 12.4. К расчету потерь напряжения при одностороннем
и двустороннем питании для раздельной,
узловой и параллельной схем соединения контактных подвесок
На рис. 12.4 представлены следующие обозначения:
h1, h2 — текущий номер поезда на нечетном и четном путях;
Ih1, Ih2 — действующие значения тока первичной обмотки трансформатора электровоза с номером h1, h2;
m1, m2 — число поездов, одновременно находящихся на меж-
подстанционной зоне по нечетному и четному путям;
тп Б
245
, mс2 — число поездов, одновременно находящихся между
m
с1
подстанцией А и постом секционирования, соответственно на нечетном и четном путях;
lh1, lg1 — расстояния от подстанции А до нагрузок с номерами
h
и g1, находящихся на нечетном пути;
1
lh2, l
— то же самое до нагрузок h2, g2, находящихся на чет-
g2
ном пути;
lс — расстояние от подстанции А до поста секционирования С;
l — длина межподстанционной зоны;
g1 — номер поезда, до которого в общем случае будем опреде-
лять потерю напряжения;
g2 — номер поезда, находящегося на четном направлении, для
которого справедливо соотношение l
< lg2 < lg1.
g1–1
Следует заметить, что все расстояния до нагрузок отложены
от подстанции А. Обозначим эквивалентное приведенное сопро-
ў
,
тивление тяговой сети однопутного участка через
z
эквивалент-
1
ное приведенное сопротивление двухпутного участка, контактные
ў
,
подвески которых соединены параллельно, через
z
считая, что они
0
постоянны по длине межподстанционной зоны. Ввиду неопределенности переходного сопротивления «рельсы–земля» Zп и изменения его в течение года, целесообразно вести расчеты по средним
значениям
ў
z
z
и
при Zп = Ґ и Zп = 0, точность определения
1
0
ў
z
z
и
1
ў
будет не ниже (5–9)% [5].
ў
(),
-ўzz
Сопротивление
D
1
учитывающее явление взаимоиндукции контактных подвесок путей, можно принять постоянным
по длине и равным [5]
ў
0
ў
(),
ў
-
=zz10134D Ом/км.
Рассмотрим определение потери напряжения до поезда с но-
мером g1DUg1 при одностороннем раздельном питании двухпутного участка (подстанция Б отключена, поста секционирования
С нет (рис. 7.24)).
Тогда DUg1 можно найти из выражения
где
DDDDUUUU
gggg1111
— потеря напряжения от тока рассматриваемого поезда,
DўU
g1
ў
=
ўў
+
ўўў
+
,
(12.16)
т. е. от поезда с номером g1;
— потеря напряжения до поезда g1, вызванная нагруз-
DўўU
g1
ками поездов, расположенных левее и правее расчетного поезда;
246
левее расчетного поезда будут находиться поезда с номером h
1
=1
до h1 = g1–1, правее поезда с номерами от h1 = g1 + 1 до h1 = m1;
ўўў
— потеря напряжения до поезда g1, вызванная токами по-
D
U
g
ездов, расположенных на смежном пути.
1
По аналогии с расчетом потери напряжения на постоянном
токе, заменяя омическое сопротивление тяговой сети эквивалентным приведенным сопротивлением, найдем
Dўў=
Uz Ill I
ўўў
DD
=ў-
Uzz Ill I
ghhgh
12212
Dў=
UzIl
g
й
ў
ghhgh
1
к
11111
h
л
() .
1
ў
ggg
111
-
1
1
1
g
2
й
ў
к
h
л
2
(12.17)
1
+
=+=
hg
11
+
m
1
ее
щ
;
(12.18)
ъ
11
ы
m
2
щ
ее
=+=
hg
22
ъ
11
ы
(12.19)
Подставляя выражения (12.17), (12.18) и (12.19) в (12.16), окончательно получим
g
1
ж
DDUz Ill I
+ў-
()lll I
ў
=
ее
з
ghhg
1
1111
zz I
1
==+
h
11
и
1
g
2
ж
ў
з
h
2
h
и
2
m
1
m
2
ее
=+=
22
ц
+
ч
h
1
ш
ц
ч
11
ш
+
hg
11
+
hg h
21 2
hg
.
(12.20)
Определим потерю напряжения до поезда с номером g1 для случая двустороннего раздельного питания контактной сети двухпутного участка, используя выражение (12.16) (подстанция Б в работе, поста секционирования С нет (рис. 12.4)).
Тогда
-
ll
Dў=
ў
UzI
gggg
1
1111
l
;
l
1
-
g
ў
й
z
Dўў=
U
ўўў
D
U
gghhghh
1122122
1
gghhghh
()
=
() ()
к
1111111
l
лл
ў
ў
D
zz
-
1
l
1
-+ -
ll Il l I ll
h
1
g
й
() ()
ll Il l I ll
к
л
2
-+ -
е
11
h
2
m
ее
=+=
hg
11
1
11
m
е
=+=
hg
22
щ
ъ
ы
2
1
щ
.
ъ
ы
247
Окончательно по аналогии с предыдущим получим
g
ў
z
й
DU
й
ґ- + -
к
л
1
ll Il l I ll
=
gghhghh
() ()
ll Il l I ll
() ()
к
1111111
l
л
g
2
ее
ghhg hh
1221 22
h
2
1
-+ -
h
1
m
2
е
=+=
hg
22
m
1
ее
11
=+=
hg
11
щ
.
11
ъ
ы
ў
ў
-
()
zz
щ
ъъ
ы
D
1
+
l
ґ
(12.21)
Для узловой схемы питания, когда включен в работу пост сек-
ционирования, при двустороннем питании контактной сети потеря напряжения до поезда g1 определяется исходя из следующего выражения:
где DU
DUg1 = DU
— потеря напряжения до поезда g1 при раздельной рабо-
g10
g10
+ DU
g1с
,
те путей и наличии фиктивной подстанции в месте расположения
поста секционирования;
DU
— составляющая потери напряжения до поезда g1 от на-
g1с
грузки фиктивной подстанции в точке С (ее величина Iс определяется от нагрузок поездов, находящихся между подстанцией А
и постом секционирования С и между постом секционирования
С и подстанцией Б (см. рис. 12.4), по формулам для двустороннего питания контактной сети).
ll
Если
DU
<с,
то
g
1
g
ў
йй
z
1
=
() ()
ll Il l Ill
gghhghh
0
1111111
сс
к
l
л
с
й
() ()
ґ- + -
ll Il l Ill
к
л
1
-+ -
h
1
g
2
ghhg hh
сс
1221 22
1
=h
2
m
ее
=+=
hg
11
hg
22
с
1
11
m
с
22
ее
=+
1
ў-ў
щ
()
zz
D
+
ъ
l
ы
с
щ
.
ъ
ы
ґ
(12.22)
ll
Если
рования берут от подстанции Б.
>с,
то все расстояния до нагрузок и поста секциони-
g
1
Составляющая потери напряжения DU
муле [5]
g
1
ў
=
0сс
DUzI
248
g1с
lll
-()
g
с
1
l
рассчитывается по фор-
.
(12.23)
При параллельной двусторонней схеме питания двухпутного
участка расчет потери напряжения производится следующим образом: все нагрузки двухпутного участка переносятся на один эквивалентный путь с удельным сопротивлением тяговой сети
z
и с теми же координатами относительно подстанций А и Б. В дальнейшем расчет ведется по формулам двустороннего питания однопутного участка. Таким образом, в этом случае пренебрегаем взаимоиндуктивным влиянием нагрузок одного пути на потерю напряжения до нагрузок на другом пути.
ў
0
249
Гла ва 13
МЕТОДЫ РАСЧЕТА
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
13.1. Принципы построения методов расчета
системы электроснабжения электрифицированных
железных дорог и их классификация
Рассчитать систему электроснабжения — это значит решить две
задачи: определить ее параметры (к основным, как известно, относятся оптимальное расстояние между тяговыми подстанциями,
мощность тяговых подстанций, экономическое сечение контактной подвески (см. гл. 10)) и оценить технико-экономические показатели ее работы. Можно выделить три основные группы техникоэкономических показателей работы системы электроснабжения:
1. Количество переработанной электроэнергии для питания
тяговых и нетяговых нагрузок, потери электроэнергии в основных элементах системы (в тяговой сети и на тяговых подстанциях), вырабатываемая энергия рекуперации, в том числе энергия
инвертирования.
2. Показатели, характеризующие качество электроэнергии, потребляемой тяговой и нетяговой нагрузками (потеря напряжения
в тяговой сети и на тяговых подстанциях, фактический уровень напряжения на токоприемнике электровозов, надежность обеспечения
250
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]