11. Определение перегонной пропускной способности участка

Наибольшее количество поездов за сутки необходимо находить по действительному времени хода поезда по ограничивающему перегону. Условный ограничивающий перегон до этого был определен по кривой потери напряжения до расчетного поезда, построенной по данным расчета мгновенных схем. Время хода поезда по условному перегону на этом этапе составляет одну треть наименьшего межпоездного интервала.

Действительное время хода поезда t_g по ограничивающему перегону для системы постоянного тока определяется по выражению:

(11.1)

где t_m − время хода поезда по условному ограничивающему перегону под током, мин;

_о − минимальный межпоездной интервал, заданный выше, мин;

U_p − напряжение, для которого приведены тяговые расчёты, равное 3 кВ (для участков дорог постоянного тока) и 25 кВ (для участков переменного тока);

U_cp − действительное среднее напряжение в тяговой сети у поезда за время t_m, кВ (определение приведено далее).

Действительное время хода поезда по условному ограничивающему перегону при системе переменного тока определяется по формуле:

. (11.2)

Среднее напряжение в тяговой сети определяется следующим образом:

(11.3)

где U₀ − напряжение на шинах подстанции в режиме холостого хода, можно принять 3,6 кВ (для системы постоянного тока) и 27,5 кВ (для системы переменного тока);

−средняя величина напряжения в тяговой сети, кВ;

−средняя величина потери напряжения на внутреннем сопротивлении подстанции, кВ (определение приведено ранее).

Величину U_тср на участках постоянного тока определяют по следующим формулам:

-параллельная схема

(11.4)

-узловая схема

(11.5)

В этих формулах:

−сопротивление 1 км тяговой сети всех путей, соединенных параллельно, Ом/км;

−то же одного пути;

−расход энергии на движение поезда по перегону i на рассматриваемом пути f, кВт∙ч (в нашем случае это расход энергии поезда за время );

−суммарный расход энергии на движение по фидерной зоне всех поездов пути f за расчетный период T, кВт∙ч;

−то же по всем путям;

−время хода рассматриваемого поезда по автоматической характеристике на перегоне i, ч (в нашем случае эта величина равна /3);

−расстояние от тяговой подстанции до середины отрезка пути на перегоне i, проходимого рассматриваемым поездом по автоматической характеристике, км (рис. 11.1);

−расстояние от тяговой подстанции до середины перегона i, км (рис. 9);

−длина перегона i, км (рис. 11.1);

−расстояние, проходимое поездом за время хода по автоматической характеристике, км (рис. 11.1);

−напряжение в контактной сети, кВ.

Рис.11.1. Схема, поясняющая определение расчетных величин (для курсового проекта перегон l_i соответствует межпоездному интервалу , а участок хода поезда по автоматической характеристикеl_im соответствует времени /3)

12.Расчёт наибольших токов нагрузки, токов короткого замыкания, выбор защиты и уставок фидеров контактной сети

Ток короткого замыкания в контактной сети постоянного тока можно найти по формуле, кА:

, (12.1)

где U_кс − напряжение в контактной сети, 3 кВ;

U_ш − напряжение на шинах подстанции, 3,3 кВ;

S_нтр − суммарная мощность преобразовательных трансформаторов, МВ·А;

S_кз − мощность короткого замыкания на шинах, где подключён выпрямительный агрегат, МВ·А;

U_к − напряжение короткого замыкания, преобразовательного трансформатора, в %;

N − количество выпрямительных агрегатов;

I_dн − номинальный выпрямленный ток агрегата, (3000 А);

r − сопротивление 1км тяговой сети, Ом/км (берется в соответствии с выбранным типом контактной подвески);

l_к − расстояние по контактной сети до точки короткого замыкания, км (берется исходя из соображений, что наиболее «опасным» считается удаленные короткие замыкания.

Ток короткого замыкания в контактной сети переменного тока можно найти по формуле /4, с.145/

(12.2)

где U_HК − номинальное напряжение в контактной сети, 25 кВ

S_КЗ − мощность короткого замыкания на вводе подстанции, МВА;

S_Н − мощность понизительного трансформатора, МВА;

X – индуктивное сопротивление 1 км тяговой сети, Ом/км (берется в соответствии с выбранным типом контактной подвески);

r_a – активное сопротивление 1 км тяговой сети, Ом/км (берется в соответствии с выбранным типом контактной подвески).

Наибольший рабочий ток фидера можно найти следующими способами.

При первом способе для определения наибольшего тока фидера строится график зависимости тока фидера от времени. Если по тяговым расчетам видно, что около подстанции производится трогание поезда, то наибольший рабочий ток определяется непосредственно по этому графику. Если же трогания около подстанции нет, то можно определить наибольший ток фидера по формуле, А:

, (12.3)

где − наибольшее значение тока фидера по графику зависимости, А;

I_ТР – ток трогания по тяговым расчетам, А;

I_o – ток, потребляемый поездом от рассматриваемого фидера около подстанции, А;

При втором способе – наибольший ток определяется в предположении, что ток фидера составляет сумму токов трогания одного поезда и отнесенных к этому фидеру средних токов других поездов.

При узловой схеме такой подход приводит к приближенной формуле:

, (12.5)

Здесь n_ф1 и n_ф2 – наибольшее число поездов, которое может находиться в фидерной зоне соответственно на первом и втором путях;

I₁ и I₂ – среднее значение разложенных поездных токов для нечетного и четного направлений.

Формулы (12.4 и 12.5) написаны в предположении, что наибольший ток и уставка определяются для фидера нечетного пути. При выборе уставки защиты для фидера четного пути в формуле (12.5) надо переставить местами индексы 1 и 2, а в формуле (12.4) заменить индекс 1 на 2.

Величины n_ф1 и n_ф2 уже были рассчитаны при определении средних токов фидеров, но в данном случае они должны быть округлены до ближайшего целого числа.

Уставки фидеров постоянного тока выбирают по условию

I_фнаиб+200<=Iу<=I_кзнаим-300 , (12.6)

где I_у − ток уставки фидера

I_кзнаим − наименьший ток короткого замыкания в конце зоны защиты.

Уставки защиты фидеров переменного тока должны быть выбраны так, чтобы удовлетворялись неравенства

. (12.7)

, (12.8)

где k_з − коэффициент запаса;

k_ч − коэффициент чувствительности;

k_в − коэффициент возврата реле;

Эти коэффициенты можно принять равными: k_з = 1,15-1,25; k_ч = 1,5; k_В = 0,850-0,90.

Если максимально-токовая защита недостаточна, не удовлетворяются условия (12.6–12.8), то надо предложить дополнительную защиту /1/.