6. Определение потерь энергии на тяговых подстанциях

Потери энергии на тяговой подстанции складываются из потерь энергии DW_пт в понизительных трансформаторах, W_вт - в тяговых трансформаторах выпрямительных агрегатов и DW_в – в выпрямителях и вычисляются через потери мощности в названных устройствах:

DW_пт = DР_пт×n_пт×T_пт;(59)

DW_вт = DР_вт×n_вт×T_вт;(60)

DW_в = DР_в×n_в×T_в,(61)

где DР_пт, DР_вт, DР_в - средние потери мощности в понизительном трансформаторе, тяговом трансформаторе и выпрямителе,

n_пт, n_вт, n_в - число параллельно работающих понизительных трансформаторов, тяговых трансформаторов и выпрямителей,

T_пт = T_вт = T_в - время работы в году, которое можно принять равным 7200 часов.

6.1. Потери мощности в двухобмоточных тяговых трансформаторах выпрямительных агрегатов

Вычисляются по формуле

DР_вт = DР_хх + к_пп×DQ_хх + к_з^2×к_э^2×(DР_кз + к_пп×DQ_кз),(61)

где DР_хх - потери холостого хода трансформатора при номинальном напряжении, кВт;

DР_кз - потери короткого замыкания при номинальном токе, кВт;

DQ_хх - реактивная мощность намагничивания трансформатора, квар, равная (S_вт×I_хх%)/100;

DQ_кз - реактивная мощность рассеивания трансформатора, квар, равная (S_вт×u_к%)/100;

к_пп - коэффициент повышения потерь, представляющий затрату активной мощности на выработку и передачу одного квара реактивной мощности, принимаемый равным от 0,02 до 0,08 кВт/квар в зависимости от удаленности тяговых подстанций от электростанций;

к_э= - коэффициент эффективности нагрузки трансформатора;

- коэффициент загрузки трансформатора.

Произведение коэффициентов равно S_вт,э/S_вт,н;

S_вт,н - номинальная мощность трансформатора;

S_вт,э - эффективная мощность нагрузки трансформатора рассчитывается в главе 4.

Окончательно:

(62)

для обоих вариантов:

к_пп = 0,05;

вариант 1:

вариант 2:

6.2 Потери мощности в трёхобмоточных понизительных трансформаторах

(63)

Для трехобмоточных трансформаторов потери мощности и падения напряжений можно определить по формулам:

DР_кз1 = 0,48×DР_кз;(64)

DР_кз2 = 0,23×DР_кз;(65)

DР_кз3 = 0,29×DР_кз;(66)

u_к1% = 0,5×(u_вн-сн% + u_вн-нн% – u_сн-нн%);(67)

u_к2% = u_вн-сн% – u_к1%;(68)

u_к3% = u_вн-нн% – u_к1%.(69)

DР_кз1 = 0,48×105 = 50,4 кВт;

DР_кз2 = 0,23×105 = 24,2 кВт;

DР_кз3 = 0,29×105 = 30,5 кВт;

u_к1% = 0,5×(17 + 10,5 – 6) = 10,75%;

u_к2% = 17 – 10,75 = 6,25%;

u_к3% = 10,5 – 10,75 = -0,25%.

вариант 1:

вариант 2:

6.3 Потери мощности в выпрямителях

Находятся по формуле:

DР_в = DР_д + DР_дт + DР_ш + DР_гс,(70)

где DР_д - потери мощности в диодах выпрямителя;

DР_дт - потери мощности в делителях тока;

DР_ш - потери мощности в шунтирующих резисторах;

DР_гс - потери мощности в контуре RC.

Потери мощности в делителях тока, шунтирующих резисторах и контуре RC принимаются равными 5% от потерь мощности в диодах.

В свою очередь:

,(71)

где U_o - пороговое напряжение диода, может быть принято равным среднему значению, т.е. 0,96 В.

R_д - среднее значение динамического сопротивления диода, равное 6,4×10^-4 Ом;

I_дэ = - эффективное значение тока за период;

I_д - средний ток диода, равный

,(72)

где к_н = 1,2 - коэффициент учитывающий неравномерность распределения тока по параллельным ветвям;

m - число фаз выпрямителя;

s - число последовательно включенных диодов на фазу;

а - число параллельных ветвей на фазу;

I _{d,ср -} средний ток выпрямительного агрегата, равный среднему току подстанции Б.

вариант 1:

DР_в = 1,05×10,35 =10,9 кВт.

вариант 2:

DР_в = 1,05×10,53 =11,1 кВт.

Потери энергии в понизительных трансформаторах:

вариант 1:

DW_пт = 135,4×1×7200 = 974880 кВт.

вариант 2:

DW_пт = 191,2×1×7200 = 1376640 кВт.

Потери энергии в тяговых трансформаторах:

вариант 1:

DW_вт = 88,4×1×7200 = 636480 кВт.

вариант 2:

DW_вт = 125,0×1×7200 = 900000 кВт.

Потери энергии в выпрямителях:

вариант 1:

DW_в = 10,53×1×7200 = 75816 кВт.

вариант 2:

DW_в = 11,1×1×7200 = 79920 кВт.