Методика расчета потерь энергии в устройствах тягового электроснабжения

Приведенная ниже методика разработана Всероссийским научно-исследовательском институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ).

Средние за месяц технологические потери электроэнергии в устройствах тягового электроснабжения участка определяются дистанциями электроснабжения по формуле:

, (1)

где А_В – потери энергии в питающих линиях электропередачи, принадлежащих дистанции электроснабжения; К – количество питающих линий; А_П – потери энергии в оборудовании подстанций; П – количество тяговых подстанций; А_КС – потери энергии в контактной сети; М – количество межподстанционных зон на дистанции; А_Р – средний за месяц расход тяговой подстанции.

Средние за месяц потери в питающих линиях, принадлежащих дистанции электроснабжения, определяются для каждого ввода по формуле:

(2)

где - расход актианой и реактивной энергии за месяц по счетчикам ввода, тыс. кВт∙ч; - погонное сопротивление фазы линии передачи, ом/км; (Табл. 1); - длина линии ввода, км; U_Н – номинальное напряжение питающей линии, кВ.

Таблица 1

Активные сопротивления воздушных линий

и трехжильных кабелей

Номинальное сечение, мм2	Активное сопротивление фазы, Ом/км
	Медные		Алюминиевые
	Кабели	Провода	Кабели	Провода
95 120 150 185 240 300	0,194 0,153 0,122 0,099 0,077 0,061	0,2 0,158 0,123 0,103 0,078 0,062	0,329 0,260 0,208 0,169 0,130 0,104	0,33 0,27 0,21 0,17 0,131 0,105

Потери энергии на подстанциях имеют место в понижающих трансформаторах (А_Т) – на подстанциях постоянного и переменного тока, в преобразовательных трансформаторах (А_ПТ), в выпрямительных агрегатах (А_ПА), в сглаживающих реакторах (А_Р) – на подстанциях постоянного тока.

Потери в понижающих трансформаторах (А_Т), а так же в преобразовательных трансформаторах (А_ПТ), определяются:

(3)

где Р_ХХ, Р_КЗ – потери холостого хода и потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт (табл. 2); Т – среднее сумарное за сутки время работы всех трансформаторов, часов; К_ЭФ – коэффициент эффективности тяговой нагрузки; К_ЭФ  1,1;  - степень загрузки трансформатора; р – среднее число одновременно работающих трансформаторов.

Таблица 2

Характеристики трансформаторов

Тип	SН, кВА	Потери, кВт
		РХХ	РКЗ
Преобразовательные трансформаторы
ТРДП-16000/10ЖУ1 ТРДП-16000/35ЖУ1 ТРДП-12500/10ЖУ1 ТРДП-12500/35ЖУ1 ТМПУ-6300/10Ж ТМПУ-6300/10ЖУ1 ТМП-6300/10У1 ТМРУ-16000/10-1 ТМРУ-16000/10Ж ТМПУ-16000/10ЖУ1 ТДП-12500/10ЖУ1 ТДРУНГ-20000/110	13430 13430 11400 11400 4640 4640 6000 11100 11840 11840 11800 12500	16,0 13,5 18,7 18,7 15,0 10,0 10,7 48,0 33,0 24,0 16,0 35,0	71,5 81,0 84,0 96,0 50,0 41,0 42,0 85,0 79,0 73,0 72,5 90,0
Понижающие трансформаторы
ТДТН-10000/110 ТДТН-16000/110 ТДТНЭ-20000/110 ТДТНЭ-25000/110 ТДТН-31500/110 ТДТНЭ-40000/110 ТДТН-63000/110 ТДТНЭ-25000/150 ТДТНЭ-40000/150 ТЛТН-25000/220 ТДТНЭ-40000/220 ТДТН-63000/220	10000 16000 20000 25000 31500 40000 63000 25000 40000 25000 40000 63000	34 32 45 45 75 63 87 34 63 50 66 91	82 105 127 145 225 200 310 145 200 135 240 320

, (4)

, (5)

где А_ПТ – среднемесячный расход подстанции на тягу, тыс. кВтч; А_Р – среднемесячный полный расход подстанции (определяется из условия того, что 30% общего расхода тяговой подстанции приходится на сторонние потребители и собственные нужды), тыс. кВтч; S_Н – номинальная мощность трансформатора, тыс. кВА; К_М – коэффициент мощности.

Потери энергии в тяговой сети для каждой межподстанционной зоны определяются следующим образом.

Для тяговой сети постоянного тока.

Узловая схема питания

. (6)

Параллельное соединение путей (при наличии поста секционирования и не менее двух пунктов параллельного соединения)

. (7)

Двустороннее питание однопутного участка

. (8)

Консольное питание однопутного участка

. (9)

Для тяговой сети переменного тока.

Узловая схема питания

. (10)

Параллельное соединение путей

. (11)

Консольное питание однопутного участка

. (12)

Двустороннее питание однопутного участка

. (13)

Потери энергии на многопутных участках определяются как сумма потерь на однопутных участках.

В формулах 913: r₁ – погонное активное сопротивление однопутной линии или одного пути двухпутного участка, Ом/км (См.табл.3); r₂ – погонное активное сопротивление двухпутного участка, Ом/км (См.табл.3); N – среднее число пар поездов на участке (принять равным 40); l – длина межподстанционной зоны, км; А_РМ – месячный расход электроэнергии на межподстанционной зоне, тыс.кВтч.

Месячный расход энергии на межподстанционной зоне можно определить суммированием расходов отдельных поездов, полученных из тяговых расчетов.

Приближенно расход электроэнергии межподстанционной зоны определяется по расходам смежных подстанций, с учетом соотношения длин и количества путей рассматриваемой и смежных с ней межподстанционных зон, питающихся от этих подстанций.

В случае, если смежные зоны несущественно различаются по длине и количеству путей можно использовать следующую формулу:

, (14)

где - расходы активной энергии на тягу подстанций, питающих рассматриваемую зону, тыс.кВтч.

В случае, если смежные зоны существенно различаются по длине и количеству путей, то расходы подстанций и разносят по зонам пропорционально их длине и количеству путей.

Таблица 3