- •Министерство транспорта российской федерации
- •Календарный план
- •Исходные данные
- •Реферат
- •Содержание
- •1.5. Экономическое сравнение двух схем питания контактной сети…...............34
- •Введение
- •Расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения
- •1.1. Определение мощности опорной тяговой подстанции
- •Найдем среднее значение квадрата поездного тока. Неразложенная кривая:
- •1.2. Определение количества понизительных трансформаторов
- •1.5. Экономическое сравнение двух схем питания контактной сети
- •1.6. Расчет потерь напряжения в тяговой сети до расчетного поезда
- •1.7. Определение перегонной пропускной
- •1.8. Расчет наибольших токов нагрузки, токов короткого замыкания,
- •2. Разработка структуры системы автоматизированного управления районом электроснабжения
- •2.1. Общие сведения о системах телемеханики
- •2.2.1. Структурная схема системы телемеханики
- •2.2.2. Технические характеристики комплекса «Контур-м»
- •2.3. Состав и назначение аппаратуры на диспетчерском пункте
- •2.4. Состав и назначение аппаратуры на контролируемом пункте
- •2.5. Состав и назначение аппаратуры канала связи
- •Соответствие между частотой канала, его назначением и адресом тп, устанавливаемое по умолчанию
- •3. Телемеханизация района электроснабжения
- •3.1. Патентный поиск
- •3.2. Характеристика и назначение эчс №13
- •3.3. Выбор комплекта аппаратуры телемеханики
- •3.4. Выбор комплекта аппаратуры телемеханики
- •4. Расчет численности персонала сетевого района электроснабжения
- •5. Безопасность и экологичность проекта
- •5.1.1. Разработка вопросов охраны труда для работников
- •5.1.2. Расчет затрат на приобретение средств
- •5.2. Экологические требования при телемеханизации
- •5.3. Организация и проведение оценки устойчивости сетевого района
- •5.4. Разработка мероприятий по повышению устойчивости
- •6. Обеспечение безопасности движения поездов в хозяйстве энергоснабжения оао ржд
- •Заключение
- •Список использованных источников
1.2. Определение количества понизительных трансформаторов
Для дальнейших расчетов следует выбрать по каталогу трансформатор мощностью , принимаемой в качестве базовой. Мощность понизительного трансформатора, которую допустимо использовать для тяги, определится из выражения:
, (1.13)
где: – коэффициент районной нагрузки в максимуме;
–мощность районной нагрузки, МВА.
В большинстве случаев для подстанций постоянного тока можно принять два трансформатора мощностью по 10 МВА /2/.
Далее находится часть номинального тока, приходящего на тягу поездов по формуле:
, (1.14)
где: –напряжение на вторичной обмотке силового понизительного трансформатора, равно 10,5кВ /2/.
.
Для расчета средней интенсивности износа изоляции обмотки трансформатора определим отношения:
. (1.15)
Если , то уже на этом этапе следует выбрать следующие более мощные трансформаторы /2/.
.
Условие выполнено, т.к. не превышает 1,5.
Выбираем трансформатор 10 МВА.
После определения этих отношений следует найти среднюю интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки предоставления окна:
, (1.16)
где:
–номинальная температура наиболее нагретой части обмотки, равная 980С;
–температура окружающей среды в период восстановления нормального движения поездов;
–коэффициент, равный 0,115 .
, (1.17)
. (1.18)
В последнем выражении /2/:
. (1.19)
Среднее время хода поездов по фидерной зоне поездов основного типа в четном и нечетном направлениях определяется:
, (1.20)
где: и– время хода поезда по четному и нечетному пути расчетной фидерной зоны соответственно. В формулах (1.17) и (1.18) величиныb, a, g и h постоянные, аппроксимирующие зависимости разности температур «обмотки – масло» и «масло – окружающая среда» (a=20,5; b=2,5; g=39,7; h=15,30C) /2/.
–постоянная времени масла, принимаем равной 2,5 ч.
ч;
;
0C;
0C;
0C;
.
По полученной средней интенсивности износа производится пересчет номинального тока. Находится такой расчетный номинальный ток, при котором относительная интенсивность износа изоляции будет нормальной, по формуле:
, (1.21)
где: nсг – число суток с предоставлением окон за год, можно принять равным 2/3 числа суток в весенне-летний период.
Если полученное значение тока Ioном>Iнт, то следует выбрать следующий из ряда трансформаторов большей мощности, а расчеты по формулам (1.13—1.21) выполнить заново. И так до тех пор, пока не выполнится условие Iоном ≤ Iнт /2/.
.
Полученный результат удовлетворяет условию Iоном ≤ Iнт, что позволяет продолжить расчет далее.
Выбранные по износу изоляции трансформаторы должны быть проверены по наибольшему допустимому току и наибольшим допустимым температурам обмотки и масла.
Наибольшая температура масла может быть определена по формуле:
, (1.22)
А наибольшая температура обмотки по формуле:
. (1.23)
Если окажется, что >95С или >140С, то надо принять к установке следующие по мощности трансформаторы.
Значения входящих в формулы (1.22 и 1.23) величин определены ранее /2/.
;
.
Условие выполнено: 62,98 <95C,
102,28 <140C.
На тяговых подстанциях обычно устанавливают два силовых понизительных трансформатора /2/. Принимаем два трансформатора мощностью 10 МВА марки ТДТНЖ-10000/110.
Расчет площади сечения проводов контактной сети
для двух схем питания
Площадь сечения проводов контактной сети определяется экономическим расчетом с последующей проверкой на нагревание.
Для проводов контактной сети можно принять, что с ростом площади сечения уменьшаются потери энергии, но возрастают капитальные затраты. Отсюда следует, что необходимо найти оптимальное сечение, при котором приведенные расходы будут наименьшими. Общеизвестно, что зависимость приведенных затрат от площади сечения в области экономического сечения имеет пологий минимум, а это дает возможность при выборе типа подвески, допустить некоторое отклонение от экономического сечения. Если решается вопрос пропуска поездов с наибольшими скоростями движения, то не следует площадь сечения брать больше экономической, т.к. её увеличение от этого уровня на 30% даёт приращение скорости всего на 1%.
Расчет экономической площади сечения проводов контактной сети в медном эквиваленте для одной фидерной зоны двухстороннего питания, при сроке окупаемости 8 лет, можно провести по формуле:
, (1.24)
где: Во – годовые удельные потери в проводах контактной сети рассматриваемой фидерной зоны, кВтч/Омгод.
Величина удельных потерь энергии в год находится по формуле:
(1.25)
где: Агод – годовые потери энергии в проводах фидерной зоны, кВтч;
rэкв – сопротивление омическое или активное параллельно соединенных проводов контактной сети одного пути (при узловой и параллельной схемах сопротивление всех проводов всех путей, как параллельно соединенных), Ом/км;
l – длина фидерной зоны , км.
При раздельной схеме питания контактной сети путей величины Во и Sмэ рассчитываются для каждого пути отдельно.
Величина годовых потерь:
(1.26)
где: Асут – потери энергии в контактной сети фидерной зоны за сутки, кВтч /2/.
Расход электрической энергии на движение одного поезда определяется по неразложенной кривой по формуле:
, (1.27)
где: Uср – среднее расчетное напряжение в контактной сети, 3 кВ /2/.
Узловая схема питания путей:
(1.28)
Параллельная схема питания путей:
(1.29)
где: Ачет, Анеч –расход энергии на движение одного поезда по четному и нечетному пути соответственно, кВч;
tmчет, tmнеч – время потребления тока поездом на четном и нечетном пути соответственно, час.
Nчет, Nнеч –среднесуточные размеры движения по четному и нечетному пути;
n –наибольшее число пар поездов, могущих одновременно занимать фидерную зону, вычисляется как средняя величина от поездов по обоим путям;
rэкв – сопротивление всех проводов обеих путей, Ом/км;
АT – расход энергии на движение всех поездов за период Т=24 часа по обоим путям фидерной зоны, кВтч /2/.
(1.30)
Расход электрической энергии на движение одного поезда по фидерным зонам:
Фидерная зона 1: А=(3/60) 15892,05=794,6 кВтч;
Фидерная зона 2: А=(3/60) 6919,06=345,95 кВтч;
Фидерная зона 3: А=(3/60) 5057,41=252,87 кВтч;
Фидерная зона 4: А=(3/60) 2434,44=121,72 кВтч.
Расход электрической энергии от всех поездов за сутки:
;
;
.
Для узловой схемы питания:
Для параллельной схемы питания:
Тогда величина годовых потерь:
для узловой схемы питания:
;
для параллельной схемы питания:
.
Величина удельных потерь:
для узловой схемы питания:
;
для параллельной схемы питания:
.
Экономическая площадь сечения проводов контактной сети в медном эквиваленте:
для узловой схемы питания:
;
для параллельной схемы питания:
.
При узловой и параллельной схемах питания полученные значения площади сечения проводов контактной сети необходимо разделить на два и далее выбрать тип контактной подвески с указанием допустимой нагрузки по току, а также найти электрическое сопротивление /2/.
Получаем:
для узловой схемы питания ;
для параллельной схемы питания .
Примем к проектированию контактную подвеску:
для узловой схемы питания:
М120+2МФ100(Р75);
Rтс = 0,068 Ом/км;
Iдоп =1810 А;
S=320 мм2
для параллельной схемы питания:
М95+2МФ100(Р75);
Rтс = 0,072 Ом/км;
Iдоп =1731 А;
S=295 мм2
В дальнейшем проектировании будем использовать контактную подвеску для параллельной схемы питания.
Проверка выбранной площади сечения проводов
контактной сети по условиям нагрева
Проверка на нагревание проводов производится сравнением наибольших эффективных рабочих нагрузок фидеров с допустимыми для данного типа подвески.
Определение величины эффективного тока фидера выполняется для одного пути наиболее нагруженной фидерной зоны при раздельном питании путей по формуле:
, (1.31)
где: АT – расход электроэнергии на движение всех поездов за период Т=24 часа на наиболее нагруженном пути расчетной фидерной зоны от расчетной подстанции в кВтч в период наибольшей перегрузки;
U – среднее расчетное напряжение в контактной сети, 3 кВ;
–суммарное полное время хода всех поездов по фидерной зоне, ч;
–тоже под током, ч;
N – количество поездов, проходящее за сутки по наиболее нагруженному пути фидерной зоны в нормальном режиме /2/.
Определим эффективный ток фидера:
;
А.
Полученное значение тока удовлетворяет условию:
,
где: Iдоп = 1731 А – длительно допустимый ток для выбранной подвески.