Методичка_ЭЛС_крб_МАВ_ТАВ_V2

Т а б л и ц а 3

При изменяющейся нагрузке допустимо несколько перегрузить трансформатор в часы максимальной нагрузки за счет его недогрузки в другие периоды [1]. Для тяговой нагрузки, являющейся резко неравномерной, это имеет особое значение. Учитывается, что число поездов в зоне питания колеблется и в отдельные периоды достигает максимального значения, соответствующего полному использованию пропускной способности участка.

По условиям надежности работы и простоты схемы на каждой тяговой подстанции устанавливается по два понизительных трансформатора.

Учет старения изоляции производится по относительности ее износа. По указаниям Трансэлектропроекта расчетные нагрузки, обеспечивающие предельный износ изоляции за оптимальный срок службы, могут быть определены также по расчетным коэффициентам, учитывающим физические процессы нагрева и старения изоляции в зависимости от значения, продолжительности и скорости изменения тяговой нагрузки. На тяговых подстанциях при отключении одного из понижающих трансформаторов должно обеспечиваться электроснабжение заданных размеров движения и нагрузок первой категории при нормальной схеме питания [2], т. е. мощность понизительных трансформаторов должна иметь 100%-ный резерв для тяги и потребителей первой категории.

Расчетная мощность Sх всех понизительных трансформаторов тяговой подстанции х определяется из условия предельного износа изоляции за оптимальный срок службы с учетом суточной неравномерности движения поездов, потерь мощности в контактной сети и несимметрии нагрузки.

Для расчета мощности подстанции целесообразно выполнить схему (рис. 3), на которой с учетом полученных ранее результатов расчета будут показаны нагрузки плеч питания подстанции (из таблицы расхода электроэнергии по межподстанционным зонам) и время хода поезда по межподстанционной зоне (из рисунка размещения подстанций).

Рис. 3. Пример схемы для расчета мощности тяговой подстанции

21

Нагрузка тяговой подстанции складывается из питания тяги и районных потребителей:

питания тяговой подстанции за сутки месяца интенсивной работы на десятый

kф – коэффициент снижения нагрева наиболее загруженной фазы трансформа-

тора при несимметричной нагрузке, kф 0,9 ; kр – доля районной нагрузки от мощности подстанции для питания электропоездов (см. исходные данные к вы-

полнению курсовой работы); kм' , kм'' – коэффициенты увеличения среднесуточной нагрузки соответственно наиболее и наименее загруженных плеч питания подстанции, учитывающие суточную неравномерность движения поездов при условии обеспечения полного износа изоляции за срок морального старения трансформатора; kо – коэффициент неодновременности максимумов районной и тяговой нагрузок, kо 0,9.

Коэффициенты kм' , kм'' определяются в зависимости от степени загрузки (Рср Рmax ) подстанции и времени хода t поезда по межподстанционной зоне

(рис. 4).

Отношение (Рср Рmax ) можно заменить отношением среднесуточных размеров движения поездов за месяц интенсивной работы к суточным размерам движения при полном использовании пропускной способности N (10) / NΘ .

22

Согласно предложенной методике расчета мощность тяговой подстанции находится в обратной зависимости от времени хода поезда по межподстанционной зоне (см. рис. 4: чем меньше время, тем выше коэффициент kм и, следовательно, выше Sтяг и Sх). Время хода поезда по 1-му и 2-му пути разное, поэтому для расчета более тяжелого режима целесообразно взять меньшее время из двух возможных.

2,2

2,0

t = 20 мин

1,8

t = 40

1,6

kм

1,4

t = 60 и более .

1,2

1,0

α Pср / Рmax N (10) / NΘ

Рис. 4. Зависимость износа изоляции обмоток трансформатора с учетом суточной неравномерности движения поездов от степени использования пропускной способности

Резервирование мощности трансформаторов на тяговых подстанциях осуществляется в их суммарной мощности. Если из строя вышел один трансформатор, то оставшийся в работе должен обеспечить размеры движения с максимальным сгущением поездов.

23

Расчетная мощность одного работающего трансформатора S1 определяется при использовании 90 % пропускной способности 0,9NΘ с учетом коэффициента допустимой перегрузки.

Если можно на первое время обеспечить среднюю нагрузку одним трансформатором, то его расчетная мощность определяется с учетом коэффициента

резервирования kр' :

Коэффициент резервирования рекомендуется принять равным 1,09. Номинальная мощность понизительного трансформатора выбирается с

учетом условия Sн S1 по данным табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Характеристика понизительных трансформаторов тяговых подстанций переменного тока с первичным напряжением 220 кВ

24

Исходные данные и полученные результаты по всем подстанциям (отдельно по вариантам) сводятся в табл. 5.

Т а б л и ц а 5

Исходные данные и результаты расчета по выбору трансформаторов тяговых подстанций

В случае, когда расчетная мощность одного трансформатора S1 больше номинальной из табл. 4, но суммарная мощность двух трансформаторов больше нагрузки подстанции, завышать мощность трансформаторов нецелесообразно. Например: S1 = 26100 кВ А, Sх = 48340 кВ А. Формально следует выбрать трансформатор мощностью 40000 кВ А, а не 25000 кВ А, но на подстанции установлены два трансформатора, которые работают параллельно и несут всю нагрузку подстанции, т. е. 2 25000 > 48340, следовательно, можно выбрать трансформатор мощностью 25000 кВ А.

25

3.5. Тип подвески контактной сети

Подвеска контактной сети состоит из постоянной части (контактного провода и несущего троса) и дополнительных проводов (усиливающих, экранирующих, группового заземления). Расчет сечения контактной подвески для каждой межподстанционной зоны производится с учетом основного требования к ней по обеспечению максимальных размеров движения поездов при их бесперебойном электроснабжении и рациональных затратах.

Постоянная часть подвески выбирается с учетом условий токосъема и ее механической прочности. Затем рассчитывается экономическое сечение проводов контактной сети по минимуму годовых приведенных затрат с оптимальным соотношением капитальных и эксплуатационных расходов при среднегодовых размерах движения на десятый год эксплуатации:

где B0 – условные годовые потери электроэнергии в проводах контактной сети протяженностью 1 км с сопротивлением 1 Ом:

где U – расчетное напряжение в тяговой сети при системе переменного тока U = 25000 В; WT1, WT 2 – расход энергии всеми поездами за время Т (сутки) в межподстанционной зоне соответственно на 1-м и 2-м пути, кВ·А·ч; n – среднее число поездов на один путь; δ – отношение полного времени хода поезда по межподстанционной зоне ко времени хода под током на автоматической характеристике NΘ – заданная пропускная способность участка по одному пути за время Т.

Полученное по формуле (21) значение соответствует площади сечения подвески на два пути. Для выбора постоянной части подвески и проверки ее на нагрев данное число необходимо разделить пополам и далее оперировать с ним.

26

С учетом требования экономичности и надежности тип подвески контактной сети предварительно выбирается по рассчитанному выше экономическому сечению с учетом выбранной ее постоянной части (табл. 6).

Т а б л и ц а 6

Показатели контактных подвесок

Предварительно выбранный тип подвески проверяется на нагревание эффективным максимальным двадцатиминутным током при схеме раздельного питания и полном использовании пропускной способности. Период для определения нагревающего тока (20 мин) выбран на основании постоянной времени нагревания проводов из условия достижения установившейся температуры нагрева проводов [1]:

где KNΘ – отношение максимальных размеров движения к средним,

KNΘ NΘ / N (10) ,

здесь Wфид – расход электроэнергии по наиболее загруженному фидеру расчет-

ного пути (в качестве расчетного принимается путь с наибольшей нагрузкой). 27

Если выбранная по экономическому сечению подвеска по нагреванию устойчива, то она принимается окончательно. Если тепловая устойчивость предварительно выбранной подвески не обеспечивается, то проверяется следующий тип подвески большего сечения и так далее до достижения условия ее устойчивой работы по нагреванию.

Результаты расчетов по выбору типа подвески контактной сети сводятся в табл. 7.

Т а б л и ц а 7 Расчетные данные и выбранный тип контактной подвески

3.6. Пропускная способность участка межподстанционной зоны

Пропускная способность участка железной дороги измеряется максимальным числом поездов, которые при имеющихся технических средствах можно пропустить в определенный промежуток времени. Пропускная способность определяется минимальным интервалом Θд между поездами, равным времени хода расчетного поезда по лимитирующему перегону [1], мин:

расч Θд

где Т – расчетный период времени (сутки – 1440 мин).

28

В качестве лимитирующего принимается участок пути, ограниченный сигналами автоблокировки, с наибольшим временем хода поезда. При расчете системы электроснабжения лимитирующим является условный перегон, который поезд проходит с учетом минимального интервала между поездами, расположен он в середине межподстанционной зоны, где наименьшее среднее напряжение на токоприемнике и, следовательно, наименьшая скорость и наибольшее время хода поезда по отношению к участкам вблизи подстанций.

Минимальный интервал при действительном значении напряжения Uд на токоприемнике определяется по выражению [3]:

где Θм – расчетное время хода поезда по условному перегону на автоматической характеристике при номинальном напряжении, Θм = 8 мин; Uн – номинальное напряжение на токоприемнике, Uн = 22500 В,

где Ud 0 – приведенное выпрямленное напряжение холостого хода на шинах подстанции; Udi – средняя потеря приведенного выпрямленного напряжения в контактной сети за время хода по условному лимитирующему перегону на автоматической характеристике; Udп – то же, обусловленное потерей напряжения на тяговой подстанции.

Величины, входящие в выражение (26), определяются по формулам: