Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»
Отчет по выполнению лабораторных работ «Электроснабжение железных дорог»
Выполнил: студент гр. 893
Мельников Н.А.
Проверил: С.А. Окладов
Самара 2012
Лабораторная работа № 1
Исследование несимметрии во внешней системе электроснабжения
Цель работы: изучить влияние однофазной тяговой нагрузки системы 27,5 кВ переменного тока на загрузку фаз системы внешнего электроснабжения.
Краткие теоретические сведения
В системе тягового электроснабжения переменного тока с напряжением 27,5 кВ электровоз получает питание от одной фазы. Следует отметить, что электрический локомотив потребляет большую мощность. Таким образом, наличие однофазных тяговых нагрузок приводит к возникновению в 3-х фазной питающей сети несимметрии токов, что вызывает появление несимметрии напряжений /1, 5/.
Это пагубно сказывается на системе электроснабжения:
увеличиваю-тся потери электроэнергии;
происходит недоиспользование мощности сети;
возникает неравномерная загрузка фаз (неодинаковые условия работы потребителей);
увеличивается нагрев асинхронных и синхронных машин;
увеличивается влияние на линии связи;
происходит ограничение пропускной способности железных дорог.
На рис.1 приведена схема питания тяговой сети переменного тока при помощи трехфазного трансформатора и соответствующая этой схеме векторная диагармма.
Рис.1. Схема тяговой подстанции переменного тока и векторная диаграмма
Для одной тяговой подстанции с обмотками трансформатора, соединенными по схеме Υ/Δ коэффициент несимметрии токов можно определить по формуле:
,
(1)
где
- коэффициент, равный отношению
,
(2)
где
и
-
нагрузка правого и левого плеч подстанции.
Эти выражения справедливы для случая, когда сдвиг фаз между токами и напряжениями плеч питания минимален. В случае же когда эти углы существенны, а нагрузки плеч питания равны между собой, можно записать:
,
(3)
где
и
-
углы сдвига фаз между токами и напряжениями
плеч питания.
Известны следующие меры по уменьшению несимметрии:
- применение специальной схемы подключения тяговых подстанций к линии электропередачи, обеспечивающей поочередную загрузку фаз внешней сети;
- питание тяговых подстанций от мощных энергосистем;
- применение специальных симметрирующих устройств;
- повышение удельного веса районной нагрузки, имеющей равномерную загрузку фаз.
Порядок выполнения работы
Лабораторная работа выполняется на базе ЭВМ в лаборатории «Электроснабжение железных дорог» кафедры ЭСЖТ СамГАПС.
1. Для выполнения лабораторной работы необходимо загрузить файл «Несимметрия.xls». Размещение указанного файла на жестком диске компьютера необходимо уточнить у преподавателя. После загрузки появится форма, вид которой представлен на рис.2,а. В случае отсутствия данной экранной формы, необходимо нажать кнопку «Векторная диаграмма».
2. Сгенерировать новый график движения. Для этого необходимо нажать кнопку «График движения» - появится форма (рис.2,б), в которой студентам следует нажать кнопку «Генерация графика движения». После этого появится новый график движения поездов.
3. Выбрать схему питания тяговой нагрузки. Для этого необходимо нажать кнопку «Кривые тока» - появится форма (рис.3,а), в которой студентам следует установить питание (одностороннее).
4. Смоделировать работу тяговой подстанции переменного тока. Для этого необходимо вернутся в главную форму «Векторная диаграмма» (кнопка «Вект.диаграмма»), в которой следует нажать кнопку «Запуск». В процессе моделирования работы участка векторная диаграмма будет меняться в зависимости от расположения поездов на участке.
а)
б)
Рис.2. Вид экрана: а – главная форма; б - форма
для генерации графика движения
5. Оценить несимметрию, вызываемую однофазной тяговой нагрузкой. Для этого необходимо нажать кнопку «Врем.диаграммы» - появится форма (рис.3,б), в которой студентам следует сначала очистить предыдущие данные (кнопка «Удалить данные»), а после этого нажать кнопку «Заполнить данные».
После заполнения данных и построения временных диаграмм необходимо оценить степень несимметрии токов во внешней системе, выражаемой коэффициентом α.
а)
б)
Рис.3. Вид экрана: а - форма для задания схемы питания; б - форма
для построения временных диаграмм
6. Оценить несимметрию, вызываемую однофазной тяговой нагрузкой при другой схеме питания тяговой сети (двустороннее питание). Для этого необходимо повторить пункты 3-5, но в пункте 3 следует установить двустороннее питание.
7.Сделать выводы по работе.
Порядок оформления работы
Название и цель работы.
График движения поездов в табличном и графическом виде.
Кривые поездного тока.
Временные диаграммы для двух схем питания тяговой сети.
Выводы по лабораторной работе.
Вопросы для защиты лабораторной работы
Назовите причину возникновения несимметрии токов в фазах внешней системы.
Какие показатели используются для оценки степени несимметрии токов и напряжений в фазах внешней системы?
Каковы допустимые значения несимметрии?
Какие мероприятия могут быть использованы для снижения несимметрии токов и напряжений?
Как влияет схема питания тяговой сети на степень несимметрии?
Почему одна фаза «В» загружается меньше всего?
Лабораторная работа № 2