Расчет системы электроснабжения электрифицированного участка постоянного тока

График движения мал.cdw

Четное направление.cdw

Рисунок А.1 - График тока потребляемого электровозом в четном направлении

Мгновенные схемы 1-3.cdw

Рисунок В.1 - Мгновенные схемы распределения тока с 0 по 1 сечение времени

электроснабжение.doc

Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра электрической тяги
«Расчет системы электроснабжения электрифицированного
участка постоянного тока»
пояснительная записка к курсовой работе
по дисциплине «Энергоснабжение электрических
ст. преподаватель студент гр. Т-518
Курсовая работа – 29 с. 10 рис. 7 табл. 3 прил.
АВТОБЛОКИРОВКА УЗЛОВАЯ СХЕМА ПИТАНИЯ ШИНА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОДВЕСКА КОНТАКТНОЙ СЕТИ РЕЛЬСОВАЯ НИТЬ ПУТЕВОЙ ДРОССЕЛЬ ПЕРЕГОН ЧЕТНЫЙ ПОЕЗД ПОСТ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ ФИДЕРНАЯ ЗОНА.
В данной пояснительной записке произведен расчет токов фидеров тяговых подстанций потерь напряжения и электрической мощности в тяговой сети для двухпутного участка с узловой схемой питания методом сечения графика движения поездов.
Цель курсовой работы: расчет системы электроснабжения электрифицированного участка постоянного тока методом равномерного сечения графика движения поездов.
К основным задачам курсовой работы относят: ознакомление с общими положениями принципами и методиками расчета системы электроснабжения участка постоянного тока на основе заданного графика движения поездов методом сечения данного железнодорожного участка. Определить токи фидеров и тяговых подстанций; составить и рассчитать мгновенные схемы; определить мощность тяговых подстанций.
2 Индивидуальные данные6
Анализ исходных данных8
Построение графика движения поездов11
Расчет токов фидеров12
Составление и расчет мгновенных схем18
Расчет мощности тяговой подстанции и КПД тяговой сети23
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ26
Приложение Б .. ..30
Электрические железные дороги получают электрическую энергию от энергосистем объединяющих в себе несколько электростанций. Электроэнергия от генераторов электрических станций передается через электрические подстанции линии электропередач различного напряжения и тяговые подстанции. На последних электроэнергия преобразуется к виду (по роду тока и напряжения) потребляемому локомотивами и по тяговой сети передается к ним.
Вся совокупность устройств начиная от генератора и заканчивая тяговой сетью составляет систему электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются все тяговые и не тяговые потребители.
Главные преимущества электрической тяги перед автономной сводятся к следующим:
– производство электрической энергии на крупных электростанциях приводит к уменьшению ее стоимости увеличению КПД станций;
на электростанциях могут использоваться любые виды топлива а также гидроэнергия и атомная энергия;
при электрической тяге возможна рекуперация энергии;
при централизованном электроснабжении необходимая для электрической тяги мощность практически не ограничена.
Основной задачей системы электроснабжения является обеспечение эксплуатационной работы железных дорог. Для этого необходимо чтобы мощность всех элементов системы электроснабжения была достаточной для обеспечения потребности каждому локомотиву мощности при самых разнообразных условиях работы железнодорожной линии.
Эти задачи можно решить правильно выбрав параметры системы электроснабжения т.е. обеспечить работу оборудования в допустимых для него нагрузках и необходимое количество электроэнергии.
Целью данной курсовой работы является расчет системы электроснабжения участка постоянного тока методом равномерного сечения графика. Для этого необходимо решить следующие задачи:
определить токи фидеров и тяговых подстанций;
составить и рассчитать мгновенные схемы;
определить мощность тяговых подстанций.
1.1 Участок А – Б – В двухпутный с автоблокировкой длиной L = 26 км.
1.2 Тип рельсов - Р75 длиной 25 м.
1.3 Тип графика движения поездов - параллельный с однотипными поездами.
1.4 Схема питания сети - узловая. Посты секционирования расположены в середине каждой межподстанционной зоны.
1.5 Тяговые подстанции на участке расположены на станциях А Б В.
1.6 Напряжение на шинах тяговых подстанций - 3300 В.
1.7 Доля трансформаторной мощности тяговой подстанции приходящаяся на районную нагрузку - 30 %.
1.8 Тип подвески: (М-95) + 2(МФ-100) + (А-185).
1.9 Графики тока потребляемого электровозом при движении по участку приведены на рисунке 1.1 (а) и (в)
2 Индивидуальные данные
2.1 Техническая скорость:
в четном направлении - 55 кмч;
в нечетном направлении - 60 кмч.
между станциями А и Б - 13 км;
между станциями Б и В - 13 км.
2.3 Интервал попутного отправления - 8 мин.
Таблица 1.1 – Ток потребляемый электровозом
Расстояние от станции отправления L км
Величина тока электровоза Iэл А
при движении от станции А
при движении от станции В
Анализ исходных данных
На основе исходных данных изобразим схему питания тяговой сети участка (на перегонах и главных путях станций) а также принципиальную схему соединения рельсовых нитей на двухпутном участке при двухниточных рельсовых цепях автоблокировки с помощью путевых дросселей. Данные схемы представленны на рисунках 2.1 - 2.3.
Определим удельное сопротивление тяговой сети
где - удельное сопротивление контактной подвески Омкм;
- удельное сопротивление рельс Омкм.
Провода контактной подвески будем считать как параллельное соединение четырех проводов поэтому удельное сопротивление контактной подвески равно
где r1 - удельное сопротивление провода М – 95 Омкм;
r2 - удельное сопротивление провода МФ – 100 Омкм;
r3 - удельное сопротивление провода А – 185 Омкм.
Из [1] следует что для заданной контактной подвески имеем следующие значения удельных сопротивлений:
провод М – 95 r = 0200 Омкм;
провод МФ – 100 r = 0177 Омкм;
провод А – 185 r = 0170 Омкм.
Тогда удельное сопротивление контактной подвески равно
Удельное сопротивление для рельса Р75 с учетом стыков однопутного участка равно 00131 Омкм а для двухпутного участка равно 00065 Омкм [2]
Для рельсовых звеньев
Тогда сопротивление тяговой сети равно
ТП – тяговая подстанция;
Ф1Ф2Ф3Ф4 – разъединитель питающего фидера
Ф31Ф32 – разъединитель питающего фидера станционных путей;
Ф1ЛФ2ЛФ4ЛФ5Л – разъединитель питающего фидера для ремонтных нужд;
АБВГ – секционные разъединители с моторным приводом;
Си– секционные изоляторы
Рисунок 2.1 – Подсоединение контактной сети к тяговой подстанции на
- тяговая подстанция;
- пост секционирования;
- контактная сеть пути;
- секционирующие устройства
Рисунок 2.2 - Схема питания контактной сети участка
- изолирующие стыки;
- стыковые соединения;
- дроссель – трансформатор
Рисунок 2.3 - Схема соединения рельсовых нитей при двухниточных
рельсовых цепях автоблокировки
Построение графика движения поездов
Наиболее тяжелые условия работы систем электроснабжения будут при пропуске по участку максимального количества поездов с минимальным интервалом попутного следования.
Время хода по участку получим с помощью заданной технической скорости по формуле
где L - длина участка км;
Vтех - техническая скорость движения кмч.
Время хода четного поезда
Время хода нечетного поезда
Округление производим в большую сторону.
В курсовой работе график движения поездов изображается интервалом времени от 0 до 1 часа. Движение поездов предусматривается без остановки на промежуточной станции Б с интервалом попутного отправления 10 мин. График показан в Приложении Б.
При параллельном графике движения и однотипных поездах положение поездов на участке и нагрузки фидеров тяговых подстанций повторяется с периодом равным интервалу попутного следования поэтому для дальнейших расчетов ограничимся исследованием графика движения на протяжении 10 мин. График движения представлен в Приложении Б.
Расчет токов фидеров
При одинаковых напряжениях на тяговых подстанциях и одинаковых площадях поперечного сечения контактной сети обоих путей ток каждого электровоза может быть легко разложен на токи фидеров тяговых подстанций следующим образом.
Сначала находится распределения тока электровоза между подстанциями затем определяются токи фидеров. Так для схемы на рисунке 4.1 при расположении поезда левее поста секционирования который находится в центре межподстанционной зоны имеем следующие выражения:
- токи подстанций А и Б соответственно А;
- расстояние от левой подстанции до электровоза км;
- длина фидерной зоны км.
Рисунок 4.1 - Мгновенная схема и токораспределение при узловой схеме
При расположении поезда правее поста секционирования будем иметь следующие формулы:
Аналогичные выражения могут быть получены и для движения поезда по другому пути:
Рассчитаем значения токов фидеров для выбранных сечений на рисунке 4.1. То есть каждую минуту интервала попутного следования. Ток электровоза определяем по Приложению А.
Результаты расчетов распределения токов электровоза по фидерам заносим в таблицу 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1 - Токи фидеров тяговых подстанций А и Б
Условный номер поезда
Таблица 4.2 - Токи фидеров тяговых подстанций Б и В
Номер сечения графика
Далее определяем суммарный ток каждого фидера для каждой мгновенной схемы. Результаты расчетов токов фидеров заносим в таблицу 4.3. После этого определяем эффективный ток самого нагруженного фидера для проверки на возможность их перегрева по формуле 4.8 и результаты также заносим в таблицу 4.3.
Таблица 4.3 - Токи фидеров и тяговых подстанций А Б В
По данным таблицы видно все значения эффективных токов фидеров не превышают допустимого – 2370 А [2].
По данным таблицы 4.3 строим зависимости токов фидеров и токов подстанций от времени представленные на рисунках 4.2 – 4.4.
– ток подстанций А нечётного пути;
– ток подстанций А четного пути;
– ток подстанций Б четного пути;
– ток подстанций Б нечетного пути
Рисунок 4.2 – Зависимость токов фидеров от времени на участке А – Б
Рисунок 4.3 – Зависимость токов фидеров от времени на участке Б – В
Рисунок 4.4 – Зависимость токов подстанций от времени
Составление и расчет мгновенных схем
По данным таблиц 4.1 и 4.2 для каждого сечения графика составляем мгновенные схемы. Зная токи фидеров и используя первый закон Кирхгофа определим распределения токов в отдельных частях сети.
Для каждой мгновенной схемы рассчитаем потери напряжения до каждого поезда а также потери мощности в сети которые находятся по следующим выражениям:
где - удельное сопротивления тяговой сети Омкм;
- ток протекающий по участку сети длиной
- число участков сети от ближайшей подстанции до
- число поездов в фидерной зоне.
Мгновенные схемы представлены в приложении В.
Результаты расчетов представлены в таблицах 5.1 и 5.2.
Таблица 5.1 - Расчет потерь напряжения и мощности на участке А – Б
Таблица 5.2 - Расчет потерь напряжения и мощности на участке Б – В
По данным таблиц 5.1 5.2 строим зависимости DP(t) рисунок 5.2 5.3 а также зависимости напряжения на токоприемнике электровоза от пути Uэ(L) для четного и нечетного направлений представленных на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 – Зависимость напряжения на токоприемнике от пути Uэ(L)
Рисунок 5.2 – Зависимость суммарных потерь мощности от времени DP(t) на участке А - Б
Рисунок 5.2 – Зависимость суммарных потерь мощности от времени DP(t) на участке Б - В
Расчет мощности тяговой подстанции и КПД тяговой сети
В курсовой работе требуется рассчитать мощность тяговой подстанции Б.
Необходимая трансформаторная мощность для питания тяговой и районной (нетяговой) нагрузки находится по формуле
где Sт -потребная трансформаторная мощность для питания тяговой
Sр -потребная трансформаторная мощность для питания районной
Kр - коэффициент учитывающий несовпадение максимумов тяговой
и районной нагрузок.
В курсовой работе Kр принимаем равным 093.
При величине Sр заданной в долях от S т.е.
По заданию = 03. Величина Sт находится по формуле
где P - средняя мощность тяговой подстанции отдаваемая в тяговую сеть
Kз - коэффициент учитывающий повышение потребляемой
электровозом мощности зимой за счет увеличения сопротивления
Ксн - коэффициент учитывающий мощность собственных нужд
cosj - коэффициент мощности подстанции.
В курсовой работе можно принять Кз = 108; Ксн = 105; cosj = 093.
Величина Р определяется из выражения
где Iср -средний ток подстанции А.
КПД тяговой сети рассчитывается по формуле
средние токи тяговых подстанций АБВ соответственно А;
среднее значение потерь мощности в сети кВт.
Средняя мощность тяговой подстанции отдаваемая в тяговую сеть
Коэффициент полезного действия тяговой сети равен
Заданный тип контактной подвески (М-95) + 2(МФ-100) + (А-185) можно применять в условиях рассчитываемой интенсивности движения т.к. в результате расчета значения критериев не превышают их допустимых значений.
Так минимальное допустимое значение напряжения на токоприемнике составляет Uэ = 2700 В а минимальное рассчитанное Uэ = 289573 В.
Значение эффективного тока фидера составило Iэфф = 1433 А а допустимая нагрузка по эффективному току наиболее загруженного фидера равна Iдоп = 2240 А что удовлетворяет требованию.
Мощность тяговой подстанции А равняется S = 944114 кВА.
Коэффициент полезного действия тяговой сети получился равным тс = 09766.
Из полученных зависимостей токов фидеров и подстанций от времени видно что нагрузки на них распределяются неравномерно.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. – М.: Транспорт 1982. - 528 с.
Дурандин М.Г. Ветлугина О.И. Расчет системы электроснабжения электрифицированного участка постоянного тока: Руководство к курсовой работе по дисциплине «Электроснабжение электрических железных дорог».- Екатеринбург: Изд-во УрГУПС 2006.-16 с.
Дурандин М. Г. Требования к содержанию и оформлению дипломных проектов: метод. указания М. Г. Дурандин. – Екатеринбург: Изд-во УрГУПС 2011. – 58 с.
Графики токов потребляемых электровозом
Графики движения поездов
Мгновенные схемы распределения тока

Мгновенные схемы 4-7.cdw

Рисунок В.2 - Мгновенные схемы распределения тока с 0 по 1 сечение времени

График движения.cdw

Нечетное направление.cdw

Рисунок А.2 - График тока потребляемого электровозом в нечетном направлении

токи фидеров.cdw